Een protocol voor Roux-en-Y gastric bypass bij ratten met behulp van lineaire nietmachines
Summary
Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) wordt uitgevoerd om obesitas en diabetes te behandelen. De mechanismen die ten grondslag liggen aan de werkzaamheid van RYGB zijn echter niet volledig begrepen en studies worden beperkt door technische problemen die leiden tot een hoge mortaliteit in diermodellen. Dit artikel bevat instructies voor het uitvoeren van RYGB bij ratten met hoge slagingspercentages.
Abstract
Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) wordt vaak uitgevoerd voor de behandeling van ernstige obesitas en type 2 diabetes. Het mechanisme van gewichtsverlies en metabole veranderingen worden echter niet goed begrepen. Er wordt gedacht dat meerdere factoren een rol spelen, waaronder verminderde calorie-inname, verminderde opname van voedingsstoffen, verhoogde verzadiging, de afgifte van verzadigingsbevorderende hormonen, verschuivingen in het galzuurmetabolisme en veranderingen in de darmmicrobiota.
Het rat RYGB-model biedt een ideaal kader om deze mechanismen te bestuderen. Eerder werk aan muismodellen had hoge sterftecijfers, variërend van 17 tot 52%, waardoor de acceptatie ervan werd beperkt. Rattenmodellen tonen meer fysiologische reserve aan chirurgische stimulus en zijn technisch gemakkelijker te gebruiken omdat ze het gebruik van chirurgische nietmachines mogelijk maken. Een uitdaging met chirurgische nietmachines is echter dat ze vaak een groot maagzakje achterlaten dat niet representatief is voor RYGB bij mensen.
In dit protocol presenteren we een RYGB-protocol bij ratten dat resulteert in een klein maagzakje met behulp van chirurgische nietmachines. Met behulp van twee nietmachinebranden die de forestomach van de rat verwijderen, verkrijgen we een kleinere maagzak vergelijkbaar met die na een typische menselijke RYGB. Chirurgisch nieten resulteert ook in een betere hemostase dan een scherpe deling. Bovendien bevat de forestomach van de rat geen klieren en mag de verwijdering ervan de fysiologie van RYGB niet veranderen.
Gewichtsverlies en metabolische veranderingen in het RYGB-cohort waren significant in vergelijking met het schijncohort, met een aanzienlijk lagere glucosetolerantie na 14 weken. Bovendien heeft dit protocol een uitstekende overleving van 88,9% na RYGB. De vaardigheden die in dit protocol worden beschreven, kunnen worden verworven zonder eerdere microchirurgische ervaring. Eenmaal onder de knie, zal deze procedure een reproduceerbaar hulpmiddel bieden voor het bestuderen van de mechanismen en effecten van RYGB.
Introduction
Obesitas en diabetes type 2 zijn wereldwijde epidemieën geworden1. Hoewel medisch gewichtsverlies diabetes bij patiënten kan verbeteren, profiteren mensen met ernstige diabetes het meest van bariatrische chirurgie. Bariatrische chirurgie heeft bewezen veilig en effectief te zijn bij gewichtsverlies en het verbeteren of genezen van diabetes type2 2,3, zelfs bij mensen met een langdurige ziekte4. Metabole bariatrische procedures, zoals de huidige gouden standaard Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) chirurgie, induceren snelle en aanhoudende verbeteringen in glucosehomeostase, terwijl ook het verminderen van de behoefte aan diabetische medicijnen5,6,7.
Na RYGB treedt de verbetering van de glucosehomeostase snel op en is onafhankelijk van het gewichtsverlies8. Twee belangrijke theorieën zijn voorgesteld om de metabole veranderingen in verband met diabetes remissie die optreden na metabole chirurgie te verklaren. Ten eerste postuleert de hindguthypothese dat, na bypass, hogere concentraties onverteerd voedingsstoffen de distale darm bereiken, waardoor de afgifte van hormonen zoals GLP-1 wordt verbeterd. Aan de andere kant suggereert de foreguthypothese dat het omzeilen van de proximale darm de afscheiding van anti-incretinehormonen vermindert. Beide effecten kunnen leiden tot een vroege verbetering van het glucosemetabolisme9.
Diermodellen hebben het potentieel om een krachtig hulpmiddel te zijn om deze mechanismen te bestuderen. Een belangrijke barrière bij het gebruik van muis- of rattenmodellen is echter de technische moeilijkheid bij het uitvoeren van deze procedures. De meeste studies zijn gebaseerd op muis – of rattenmodellen10,11,12. Muismodellen zijn moeilijk geweest omdat de muismaag te klein is om nietmachineapparaten te gebruiken11, en de sterftecijfers zijn onaanvaardbaar hoog, variërend van 17 tot 52%13. Bij ratten blijven sommige protocollen technisch moeilijk uit te voeren vanwege complexe ligatie van maagvaten voordat de maag wordt verdeeld12,14. Andere modellen verdelen de maag met behulp van een nietmachine, maar laten een groot zakje niet consistent met de post RYGB menselijke anatomie11. In dit model geven we gedetailleerde instructies over hoe RYGB uit te voeren met behulp van lineaire nietmachines in een rattenmodel, wat resulteert in een maagzakje dat meer aansluit bij dat van de menselijke anatomie. Over het algemeen werd deze procedure geassocieerd met uitstekende overlevingspercentages en metabolische resultaten.
Protocol
Representative Results
Discussion
RYGB omvat de creatie van een klein maagzakje (minder dan 30 ml) en de creatie van een biliopancreatische ledemaat en een Roux-ledemaat (figuur 1). Bij mensen is de biliopancreatische ledemaat meestal 30 tot 50 cm en transporteert afscheidingen van het maagresten, de lever en de alvleesklier. De Roux ledemaat is meestal 75 tot 150 cm lang en is het primaire kanaal voor ingenomen voedsel. Het gemeenschappelijke kanaal is de resterende dunne darm distaal naar waar de twee ledematen samengaan e…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd gefinancierd door de American Society for Metabolic and Bariatric Surgery Research Award. Ethicon leverde genadig hechtingen, nietmachines en clips. Het doctoraatsonderzoek van de hoofdauteur werd gefinancierd door het University of Alberta Clinician Investigator Program en de Alberta Innovates Clinician Fellowship. We willen michelle Tran ook bedanken voor haar medische illustratie van de RYGB anatomie.
Materials
| 2-0 Silk Sutures | Ethicon | K533 | |
| 3-0 Vicryl Sutures | Ethicon | J219H | |
| 4% Isoflurane | N/A | N/A | |
| 5% Dextrose and 0.9% Sodium Chloride Solution – 1000 mL | Baxter | 2B1064 | |
| 50 mL Conical Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-432-22 | |
| 6-0 Prolene Sutures | Ethicon | 8805H | |
| Anesthetic Machine | N/A | N/A | |
| Animal Hair Shaver | N/A | N/A | |
| Betadine Solution | N/A | N/A | |
| Castrojievo Needle Holder with lock 14 cm (smooth curved) | World Precision Instruments | 503258 | |
| ECHELON FLEX Articulating Endoscopic Linear Cutter | Ethicon | EC45A | |
| Economy Tweezers #4 | World Precision Instruments | 501978 | |
| ENDOPATH ETS Articulating Linear Cutter 45mm Reloads | Ethicon | 6R45B | |
| Far Infrared Warming Pad Controller with warming pad (15.2 cm W x 20.3 cm L), pad temperature probe, and 10 disposable, non-sterile sleeve protectors | Kent Scientific | RT-0515 | |
| Large Rat Elizabethan Collar | Kent Scientific | EC404VL-10 | |
| Liquid Diet Feeding Tube (150 mL) | Bio-Serv | 9007 | |
| Liquid Diet Feeding Tube Holder (short adjustable) | Bio-Serv | 9015 | |
| Micro Mosquito Forceps | World Precision Instruments | 500452 | |
| Micro Scissors | World Precision Instruments | 503365 | |
| Mouse Diet, High Fat Fat Calories (60%), Soft Pellets | Bio-Serv | S3282 | |
| No. 11 Blade and Scalpel Handle | N/A | N/A | |
| OPMI Vario Surgical Microscope | ZEISS | S88 | |
| Raised Floor Grid | Tecniplast | GM500150 Raised Floor Grid | |
| Rodent Liquid Diet, Lieber-DeCarli '82, Control, 4 Liters/Bag | Bio-Serv | F1259 | |
| Sodium Chloride Irrigation 0.9% Solution – 500 mL | Baxter | JF7633 | |
| Sterile Cotton Swabs | N/A | N/A | |
| Sterile Drape | N/A | N/A | |
| Sterile Towel | N/A | N/A | |
| Thermal Cautery Unit | World Precision Instruments | 501293 |
Riferimenti
- Courcoulas, A. P., et al. Three-year outcomes of bariatric surgery vs lifestyle intervention for type 2 diabetes mellitus treatment. JAMA Surgery. 15213 (10), 1-9 (2015).
- Ardestani, A., Rhoads, D., Tavakkoli, A. Insulin cessation and diabetes remission after bariatric surgery in adults with insulin-treated type 2 diabetes. Diabetes Care. 38 (4), 659-664 (2015).
- Casella, G., et al. Ten-year duration of type 2 diabetes as prognostic factor for remission after sleeve gastrectomy. Surgery for Obesity and Related Diseases. 7 (6), 697-702 (2011).
- Panunzi, S., De Gaetano, A., Carnicelli, A., Mingrone, G. Predictors of remission of diabetes mellitus in severely obese individuals undergoing bariatric surgery. Annals of Surgery. 261 (3), 459-467 (2015).
- Edelman, S., et al. Control of type 2 diabetes after 1 year of laparoscopic adjustable gastric banding in the helping evaluate reduction in obesity (HERO) study. Diabetes, Obesity and Metabolism. 16 (10), 1009-1015 (2014).
- Mingrone, G., et al. Metabolic surgery versus conventional medical therapy in patients with type 2 diabetes: 10-year follow-up of an open-label, single-centre, randomised controlled trial. The Lancet. 397 (10271), 293-304 (2021).
- Thaler, J. P., Cummings, D. E. Minireview: Hormonal and metabolic mechanisms of diabetes remission after gastrointestinal surgery. Endocrinology. 150 (6), 2518-2525 (2009).
- Mingrone, G., Castagneto-Gissey, L. Mechanisms of early improvement / resolution of type 2 diabetes after bariatric surgery. Diabetes and Metabolism. 35 (6), 518-523 (2009).
- Arapis, K., et al. Remodeling of the residual gastric mucosa after Roux-en-Y gastric bypass or vertical sleeve gastrectomy in diet-induced obese rats. PloS One. 10 (3), 012414 (2015).
- Bruinsma, B. G., Uygun, K., Yarmush, M. L., Saeidi, N. Surgical models of Roux-en-Y gastric bypass surgery and sleeve gastrectomy in rats and mice. Nature Protocols. 10 (3), 495-507 (2015).
- Bueter, M., et al. Roux-en-Y gastric bypass operation in rats protocol. Journal of visualized experiments : JoVE. (64), (2012).
- Stevenson, M., Lee, J., Lau, R. G., Brathwaite, C. E. M., Ragolia, L. Surgical mouse models of vertical sleeve gastrectomy and Roux-en Y gastric bypass: a Review. Obesity Surgery. , (2019).
- Hao, Z., et al. Reprogramming of defended body weight after Roux-En-Y gastric bypass surgery in diet-induced obese mice. Obesity. 24 (3), 654-660 (2016).
- Adult rodent anesthesia SOP. UBC Animal Care Guidelines Available from: https://animalcare.ubc.ca/sites/default/files/documents/ACC-01-2017_Anesthesia.pdf (2017)
- Sotocinal, S. G., et al. The Rat Grimace Scale: a partially automated method for quantifying pain in the laboratory rat via facial expressions. Molecular pain. , 1-10 (2011).
- Elder, K. A., Wolfe, B. M. Bariatric surgery: A review of procedures and outcomes. Gastroenterology. 132 (6), 2253-2271 (2007).
- Bariatric procedures for the management of severe obesity: Descriptions. UpToDate Available from: https://www.uptodate.com/ (2017)
