%70 Parsiyel Hepatektomi ve Asetaminofen birleştirerek Akut Karaciğer Yetmezliği Bir Sıçan Modeli Nin Üretimi
Summary
Mevcut çalışmada geliştirilen akut karaciğer yetmezliği hayvan modeli potansiyel tedavilerin incelenmesi için uygun bir alternatif sunuyor. Mevcut model, fiziksel ve ilaca bağlı hepatik yaralanmanın kombine etkisini kullanır ve yeni tedavilerin potansiyelini incelemek için uygun bir zaman penceresi sağlar.
Abstract
Akut karaciğer yetmezliği (ALF), karaciğerin metabolik, biyokimyasal, sentezleme ve detoksifiye fonksiyonlarının kaybına neden olan çeşitli etiyolojilerin neden olduğu klinik bir durumdur. Çoğu geri dönüşümsüz karaciğer hasarı durumlarda, ortotropik karaciğer nakli (OLT) mevcut tek tedavi kalır. ALF için bir tedavinin tedavi potansiyelini incelemek için, ALF bir hayvan modeli nde önceki test esastır. Mevcut çalışmada sıçanlarda ALF modeli %70 parsiyel hepatektomi (PHx) ve 48 saat tedavi penceresi sağlayan asetaminofen (APAP) enjeksiyonları birleştirilerek geliştirilmiştir. Karaciğerin ortanca ve sol lateral lobları karaciğer kitlesinin %70’ini çıkarmak için çıkarıldı ve APAP’a 2 gün boyunca ameliyat sonrası 24 saat verildi. ALF’ye bağlı hayvanlarda sağkalımda ciddi azalma saptandı. ALF gelişimi alanin amino transferaz (ALT), aspartat amino transferaz (AST), alkalen fosfataz (ALP) enzimlerinin değiştirilmiş serum düzeyleri ile doğrulandı; protrombin zaman değişiklikleri (PT); ve uluslararası normalleştirilmiş oranın (INR) değerlendirilmesi. QPCR ile gen ekspresyonu profilinin incelenmesi, apoptoz, inflamasyon ve karaciğer hasarının ilerlemesinde yer alan genlerin ekspresyon düzeylerinde artış olduğunu ortaya koymuştur. Histolojik değerlendirme ile hepatositlerin diffüz dejenerasyonu ve immün hücrelerin infiltrasyonu gözlendi. AlF’nin geri döndürülemeoranı, sinjenezik sağlıklı sıçan hepatositlerinin intrasplenik transplantasyonu ndan sonra ALT, AST ve ALP’in sağkalım ve serum düzeylerinin restorasyonu ile doğrulandı. Bu model, ALF’nin patofizyolojisini incelemek ve ALF için yeni bir tedavinin potansiyelini değerlendirmek için mevcut ALF hayvan modellerine güvenilir bir alternatif sunmaktadır. İki farklı yaklaşımın kullanımı da fiziksel ve ilaca bağlı karaciğer hasarının kombine etkisini incelemek mümkün kılar. Mevcut yordamın tekrarlanabilirliği ve fizibilitesi modelin ek bir yararıdır.
Introduction
Akut karaciğer yetmezliği (ALF) Amerikan Derneği Karaciğer Hastalıkları Çalışma için herhangi bir hasar belirti olmadan akut karaciğer hasarının hızlı gelişimi olarak tanımlanır ve karaciğer ciddi bozulma ile karakterizedir, metabolik, ve karaciğer detoksifiye fonksiyonları1. ALF, uzun bir süre boyunca neden olduğu karaciğer hasarı ve ani karaciğer hasarı kronik karaciğerhastalıkları2 ,3,4sonucu gerçekleşir akut kronik karaciğer yetmezliği (ACLF), oluşur kronik karaciğer yetmezliği farklıdır . ALF için mevcut tek tedavi ortotopik karaciğer nakli (OLT), ya da ölüm oluşabilir. Karaciğer donör sıkıntısı nedeniyle, ALF muzdarip hastalarda mortalite oranı çok yüksektir.
Alternatif terapötik yaklaşımların potansiyelini incelemek ve ALF’nin patofizyolojisini daha iyi anlamak için, insanlarda meydana gelen ALF’yi yansıtabilen hayvan modellerine ihtiyaç vardır. Zaten mevcut ALF hayvan modellerinin çoğu birkaç eksiklikleri var. Asetaminofen (APAP) etkileri nin çoğaltılması zordur ancak temporal, klinik, biyokimyasal ve patolojik parametreler açısından en yakın benzerliklere sahiptir. APAP kaynaklı hayvan modelleri sık sık APAP ve ara5,6,7hemoglobin oksidasyonu nedeniyle methemoglobine varlığı nedeniyle sorunlarla karşılaşır. Başka bir sorun öngörülemeyen doz yanıtları ve ölüm saati yansıyan tekrarlanabilirlik eksikliğidir. Karbon tetra klorür (CCl4)kullanılarak üretilen ALF hayvan modelleri8,9,10,11′de düşük tekrarlanabilirlik vardır. Konkavalin A (Con A) ve lipoplysaccharide (LPS) indüklenen ALF hayvan modelleri insan hastalığının klinik modelini yansıtmaz, onlar otoimmün karaciğer hastalıkları ve sepsis çalışmada sırasıyla dahil hücresel mekanizmaların çalışmada avantajları olmasına rağmen12,13,14,15. Benzer şekilde, tiyoacetamide (TAA) da aktif bir metabolit tiyoacetamide sülfoksit biyotransformasyon gerektirir ve türlerin varyasyongösterir 16,17,18,19. D-galaktosamin (D-Gal) bazı biyokimyasal üretir, metabolik, ve fizyolojik değişiklikler ALF benzer ama tüm ALF patolojik durumu yansıtmak mümkün değildir20,21,22,23. Daha iyi bir şekilde ALF sendromu yansıtmak mümkün bir ALF modeli geliştirmek için bu yöntemlerin iki veya daha fazla birleştirmek için çok az girişimleri olmuştur13. Bu nedenle, daha fazla çalışma hastalık parametrelerini yansıtabilir bir model geliştirmek için gereklidir, daha iyi tekrarlanabilirlik vardır, ve terapötik bir müdahalenin etkilerini incelemek için yeterli zaman sağlar.
Mevcut çalışmada, sıçanlarda alternatif bir ALF modeli parsiyel hepatektomi (PHx) ve hepatotoksik reaktifin daha düşük dozlarda etkileri birleştirilerek oluşturulmuştur. APAP karaciğer hasarına neden iyi kurulmuş bir role sahiptir5,24,25. Yaygın olarak kullanılan bir analjeziktir ve toksik metabolitler oluşturarak supratherapeutic dozlarda karaciğer için toksiktir. APAP gelişmiş ülkelerde birçok ölüm nedenidir. Kısmi hepatektominin neden olduğu fiziksel yaralanma, inflamasyonla ilgili çeşitli süreçlerin aktivasyonunun yanı sıra karaciğer rejenerasyonunu da başlatır. Hepatotoksik ajan APAP enjeksiyonu karaciğerde düşmanca bir ortama neden olur, hepatositlerin çoğalmasını önler. Bu hayvan üzerindeki stres süresini azaltır, hangi hepatotoksin daha küçük dozlarda ile kombine edildiğinde, prosedürün daha iyi tekrarlanabilirlik yol açar. Bu nedenle, bu model kullanılarak, karaciğer yaralanmaları iki tür bir kombinator etkisi çalışılmıştır. Geliştirilen ALF hayvan modelini karakterize etmek için fizyolojik ve biyokimyasal parametreler incelenmiştir. AlF’nin başarılı geri dönüşü sinjenezik sağlıklı sıçan hepatositlerinin transplantasyonu ile doğrulandı.
Protocol
Representative Results
Discussion
ALF için uygun bir hayvan modelinin geliştirilmesi patogenezin daha iyi anlaşılması ve ALF’nin ilerlemesi için çok önemlidir. Iyi karakterize ALF hayvan modeli de alf karşı yeni terapötik yaklaşımların geliştirilmesi ve deneme için fırsat sağlar. Birçokgirişimalf6,12, 21,23,46,47,<sup class="xre…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Biyoteknoloji Bölümü, Hindistan Hükümeti Ulusal İmmünoloji Enstitüsü, Yeni Delhi alınan çekirdek hibe tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Acetaminophen (Biocetamol) | EG Pharmaceuticals | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Alkaline Phosphatase Kit (DEA) | Coral Clinical System, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Automated analyser | Tulip, Alto Santracruz, India | Screen Maaster 3000 | Biochemical analyser for liver functional test |
| Betadine (Povidon-Iodine Solution) | Win-Medicare; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Biological safety cabinet (Class I) | Kartos international; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Bright Field Microscope | Olympus, Japan | LX51 | |
| Cefotaxime (Taxim®) | AlKem; India | cefotaxime sodium injection, No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Cell Strainer | Sigma; US | CLS431752 | |
| Collagenase Type I | Gibco by Life Technologies | 17100-017 | |
| Cotton Buds | Pure Swabs Pvt Ltd; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Drape Sheet | JSD Surgicals, Delhi, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| DPX Mountant | Sigma; US | 6522 | |
| Eosin Y solution, alcoholic | Sigma; US | HT110132 | |
| Forceps | Major Surgicals; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Gas Anesthesia System | Ugo Basile; Italy | 211000 | |
| Glucose | Himedia, India | GRM077 | |
| Hair removing cream (Veet®) | Reckitt Benckiser, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Hematoxylin Solution, Mayer's | Sigma; US | MHS16 | |
| Heparin sodium salt | Himedia; India | RM554 | |
| Hyaluronidase From Sheep Testes | Sigma; US | H6254 | |
| I.V. Cannula (Plusflon) | Mediplus, India | Ref 1732411420 | |
| Insulin Syringes | BD; US | REF 303060 | |
| Isoflurane (Forane®) | Asecia Queenborough | No B506 | Inhalation Anaesthetic |
| Ketamine (Ketamax®) | Troikaa Pharmaceuticals Ltd. | Ketamine hydrochloride IP, No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Meloxicam (Melonex®) | Intas Pharmaceuticals Ltd; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Micro needle holders straight & curved |
Mercian; England | BS-13-8 | |
| Micro needle holders straight & curved |
Mercian; England | BS-13-8 | |
| Microtome | Histo-Line Laboratories, Italy | MRS3500 | |
| Nylon Thread | Mighty; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Paraformaldehyde | Himedia; India | GRM 3660 | |
| Percoll® | GE Healthcare | 17-0891-01 | |
| Refresh Tears/Eyemist Gel | Allergan India Private Limited/Sun Pharma, India | P3060 | No specific Catalog Number |
| RPMI | Himedia; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Scalpel | Major Surgicals; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Scissors | Major Surgicals; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| SGOT (ASAT) KIT | Coral Clinical System, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| SGPT (ALAT) KIT | Coral Clinical System, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Shandon Cryotome E Cryostat | Thermo Electron Corporation; US | No specific Catalog Number | |
| Sucrose | Sigma; US | S0389 | |
| Surgical Blade No. 22 | La Medcare, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Surgical Board | Locally made | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Surgical White Tape | 3M India; India | 1530-1 | Micropore Surgical Tape |
| Sutures | Ethicon, Johnson & Johnson, India | NW 5047 | |
| Syringes (1ml, 26 G) | Dispo Van; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Trimmer (Clipper) | Philips | NL9206AD-4 DRACHTEN QT9005 | |
| Weighing Machine | Braun | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| William's E Media | Himedia; India | AT125 | |
| Xylazine (Xylaxin®) | Indian Immunologicals Limited | Sedative, Pre-Anaesthetic, Analgesic and muscle relaxant |
Riferimenti
- Polson, J., Lee, W. M. AASLD position paper: the management of acute liver failure. Hepatology. 41, 1179-1197 (2005).
- Chung, R. T., et al. Pathogenesis of liver injury in acute liver failure. Gastroenterology. 143, 1-7 (2012).
- Fyfe, B., Zaldana, F., Liu, C. The Pathology of Acute Liver Failure. Clinical Liver Disease. 22, 257-268 (2018).
- Lefkowitch, J. H. The Pathology of Acute Liver Failure. Advances in Anatomic Pathology. 23, 144-158 (2016).
- Mitchell, J. R., et al. Acetaminophen-induced hepatic necrosis. I. Role of drug metabolism. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 187, 185-194 (1973).
- Rahman, T. M., Hodgson, H. J. Animal models of acute hepatic failure. International Journal of Clinical and Experimental Pathology. 81, 145-157 (2000).
- Rahman, T. M., Selden, A. C., Hodgson, H. J. A novel model of acetaminophen-induced acute hepatic failure in rabbits. Journal of Surgical Research. 106, 264-272 (2002).
- Dashti, H., et al. Thioacetamide- and carbon tetrachloride-induced liver cirrhosis. European Surgical Research. 21, 83-91 (1989).
- Demirdag, K., et al. Role of L-carnitine in the prevention of acute liver damage-induced by carbon tetrachloride in rats. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 19, 333-338 (2004).
- Sheweita, S. A., Abd El-Gabar, M., Bastawy, M. Carbon tetrachloride-induced changes in the activity of phase II drug-metabolizing enzyme in the liver of male rats: role of antioxidants. Toxicology. 165, 217-224 (2001).
- Sinicrope, R. A., Gordon, J. A., Little, J. R., Schoolwerth, A. C. Carbon tetrachloride nephrotoxicity: a reassessment of pathophysiology based upon the urinary diagnostic indices. American Journal of Kidney Diseases. 3, 362-365 (1984).
- Takada, Y., Ishiguro, S., Fukunaga, K. Large-animal models of fulminant hepatic failure. Journal of Artificial Organs. 6, 9-13 (2003).
- Takada, Y., et al. Increased intracranial pressure in a porcine model of fulminant hepatic failure using amatoxin and endotoxin. Journal of Hepatology. 34, 825-831 (2001).
- Leist, M., Wendel, A. A novel mechanism of murine hepatocyte death inducible by concanavalin A. Journal of Hepatology. 25, 948-959 (1996).
- Mizuhara, H., et al. Strain difference in the induction of T-cell activation-associated, interferon gamma-dependent hepatic injury in mice. Hepatology. 27, 513-519 (1998).
- Bruck, R., et al. Hypothyroidism minimizes liver damage and improves survival in rats with thioacetamide-induced fulminant hepatic failure. Hepatology. 27, 1013-1020 (1998).
- Chieli, E., Malvaldi, G. Role of the microsomal FAD-containing monooxygenase in the liver toxicity of thioacetamide S-oxide. Toxicology. 31, 41-52 (1984).
- Fontana, L., et al. Serum amino acid changes in rats with thioacetamide-induced liver cirrhosis. Toxicology. 106, 197-206 (1996).
- Peeling, J., et al. Cerebral metabolic and histological effects of thioacetamide-induced liver failure. American Journal of Physiology. 265, 572-578 (1993).
- Blitzer, B. L., et al. A model of fulminant hepatic failure in the rabbit. Gastroenterology. 74, 664-671 (1978).
- Diaz-Buxo, J. A., Blumenthal, S., Hayes, D., Gores, P., Gordon, B. Galactosamine-induced fulminant hepatic necrosis in unanesthetized canines. Hepatology. 25, 950-957 (1997).
- Maezono, K., Mawatari, K., Kajiwara, K., Shinkai, A., Maki, T. Effect of alanine on D-galactosamine-induced acute liver failure in rats. Hepatology. 24, 1211-1216 (1996).
- Patzer, J. F., et al. D-galactosamine based canine acute liver failure model. Hepatobiliary & Pancreatic Diseases International. 1, 354-367 (2002).
- Newsome, P. N., Plevris, J. N., Nelson, L. J., Hayes, P. C. Animal models of fulminant hepatic failure: a critical evaluation. Liver Transplantation. 6, 21-31 (2000).
- Yoon, E., Babar, A., Choudhary, M., Kutner, M., Pyrsopoulos, N. Acetaminophen-Induced Hepatotoxicity: a Comprehensive Update. Journal of Clinical and Translational Hepatology. 4, 131-142 (2016).
- Das, B., et al. Intrasplenic Transplantation of Hepatocytes After Partial Hepatectomy in NOD.SCID Mice. Journal of Visualized Experiments. , (2018).
- Mitchell, C., Willenbring, H. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nature Protocols. 3, 1167-1170 (2008).
- Berry, M. N., Friend, D. S. High-yield preparation of isolated rat liver parenchymal cells: a biochemical and fine structural study. Journal of Cell Biology. 43, 506-520 (1969).
- Fry, J. R., Jones, C. A., Wiebkin, P., Bellemann, P., Bridges, J. W. The enzymic isolation of adult rat hepatocytes in a functional and viable state. Analytical Biochemistry. 71, 341-350 (1976).
- Green, C. J., et al. The isolation of primary hepatocytes from human tissue: optimising the use of small non-encapsulated liver resection surplus. Cell Tissue Bank. 18, 597-604 (2017).
- Ismail, T., et al. Growth of normal human hepatocytes in primary culture: effect of hormones and growth factors on DNA synthesis. Hepatology. 14, 1076-1082 (1991).
- Greenfield, E. A. Sampling and Preparation of Mouse and Rat Serum. Cold Spring Harbor Protocols. 11, (2017).
- Walsh, K. M., Timms, P., Campbell, S., MacSween, R. N., Morris, A. J. Plasma levels of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) and tissue inhibitors of metalloproteinases -1 and -2 (TIMP-1 and TIMP-2) as noninvasive markers of liver disease in chronic hepatitis C: comparison using ROC analysis. Digestive Diseases and Sciences. 44, 624-630 (1999).
- Thiele, N. D., et al. TIMP-1 is upregulated, but not essential in hepatic fibrogenesis and carcinogenesis in mice. Scientific Reports. 7, 714 (2017).
- Li, C. P., Li, J. H., He, S. Y., Li, P., Zhong, X. L. Roles of Fas/Fasl, Bcl-2/Bax, and Caspase-8 in rat nonalcoholic fatty liver disease pathogenesis. Genetics and Molecular Research. 13, 3991-3999 (2014).
- Kim, W. R., Flamm, S. L., Di Bisceglie, A. M., Bodenheimer, H. C. Serum activity of alanine aminotransferase (ALT) as an indicator of health and disease. Hepatology. 47, 1363-1370 (2008).
- Henry, L. Serum transaminase levels in liver disease. Journal of Clinical Pathology. 12, 131-137 (1959).
- Giannini, E. G., Testa, R., Savarino, V. Liver enzyme alteration: a guide for clinicians. Canadian Medical Association Journal. 172, 367-379 (2005).
- Hammam, O., et al. The role of fas/fas ligand system in the pathogenesis of liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Hepatitis Monthly. 12, 6132 (2012).
- Prystupa, A., et al. Activity of MMP-2, MMP-8 and MMP-9 in serum as a marker of progression of alcoholic liver disease in people from Lublin Region, eastern Poland. The Annals of Agricultural and Environmental Medicine. 22, 325-328 (2015).
- Sekiyama, K. D., Yoshiba, M., Thomson, A. W. Circulating proinflammatory cytokines (IL-1 beta, TNF-alpha, and IL-6) and IL-1 receptor antagonist (IL-1Ra) in fulminant hepatic failure and acute hepatitis. Clinical and Experimental Immunology. 98, 71-77 (1994).
- Schwabe, R. F., Brenner, D. A. Mechanisms of Liver Injury. I. TNF-alpha-induced liver injury: role of IKK, JNK, and ROS pathways. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 290, 583-589 (2006).
- Ataseven, H., et al. The levels of ghrelin, leptin, TNF-alpha, and IL-6 in liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma due to HBV and HDV infection. Mediators of Inflammation. 2006, 78380 (2006).
- Ambrosino, G., et al. Cytokines and liver failure: modification of TNF- and IL-6 in patients with acute on chronic liver decompensation treated with Molecular Adsorbent Recycling System (MARS). Acta Bio Medica Atenei Parmensis. 74, 7-9 (2003).
- Robert, A., Chazouilleres, O. Prothrombin time in liver failure: time, ratio, activity percentage, or international normalized ratio. Hepatology. 24, 1392-1394 (1996).
- Francavilla, A., et al. A dog model for acetaminophen-induced fulminant hepatic failure. Gastroenterology. 96, 470-478 (1989).
- Terblanche, J., Hickman, R. Animal models of fulminant hepatic failure. Digestive Diseases and Sciences. 36, 770-774 (1991).
- Tunon, M. J., et al. Rabbit hemorrhagic viral disease: characterization of a new animal model of fulminant liver failure. Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 141, 272-278 (2003).
