Ein Protokoll für Roux-en-Y Magenbypass bei Ratten mit linearen Heftern

Summary

Roux-en-Y Magenbypass (RYGB) wird zur Behandlung von Fettleibigkeit und Diabetes durchgeführt. Die Mechanismen, die der Wirksamkeit von RYGB zugrunde liegen, sind jedoch nicht vollständig verstanden, und die Studien sind durch technische Schwierigkeiten begrenzt, die zu einer hohen Mortalität in Tiermodellen führen. Dieser Artikel enthält Anweisungen zur Durchführung von RYGB bei Ratten mit hohen Erfolgsraten.

Abstract

Roux-en-Y Magenbypass (RYGB) wird häufig zur Behandlung von schwerer Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes durchgeführt. Der Mechanismus der Gewichtsabnahme und metabolische Veränderungen sind jedoch nicht gut verstanden. Es wird angenommen, dass mehrere Faktoren eine Rolle spielen, darunter eine reduzierte Kalorienaufnahme, eine verminderte Nährstoffaufnahme, ein erhöhtes Sättigungsgefühl, die Freisetzung von sättigungsfördernden Hormonen, Verschiebungen im Gallensäurestoffwechsel und Veränderungen in der Darmmikrobiota.

Das Ratten-RYGB-Modell bietet einen idealen Rahmen, um diese Mechanismen zu untersuchen. Frühere Arbeiten an Mausmodellen hatten hohe Sterblichkeitsraten, die zwischen 17 und 52% lagen, was ihre Akzeptanz einschränkte. Rattenmodelle zeigen eine mehr physiologische Reserve gegenüber chirurgischen Reizen und sind technisch einfacher zu übernehmen, da sie die Verwendung von chirurgischen Heftern ermöglichen. Eine Herausforderung bei chirurgischen Heftern ist jedoch, dass sie oft einen großen Magenbeutel hinterlassen, der nicht repräsentativ für RYGB beim Menschen ist.

In diesem Protokoll präsentieren wir ein RYGB-Protokoll bei Ratten, das zu einem kleinen Magenbeutel mit chirurgischen Heftern führt. Mit zwei Hefterfeuern, die den Voromach der Ratte entfernen, erhalten wir einen kleineren Magenbeutel, der dem eines typischen menschlichen RYGB ähnelt. Chirurgisches Heften führt auch zu einer besseren Hämostase als scharfe Teilung. Darüber hinaus enthält der Voromach der Ratte keine Drüsen und seine Entfernung sollte die Physiologie von RYGB nicht verändern.

Gewichtsverlust und metabolische Veränderungen in der RYGB-Kohorte waren im Vergleich zur Scheinkohorte signifikant, mit signifikant niedrigerer Glukosetoleranz nach 14 Wochen. Darüber hinaus hat dieses Protokoll ein ausgezeichnetes Überleben von 88,9% nach RYGB. Die in diesem Protokoll beschriebenen Fähigkeiten können ohne vorherige mikrochirurgische Erfahrung erworben werden. Einmal gemeistert, wird dieses Verfahren ein reproduzierbares Werkzeug zur Untersuchung der Mechanismen und Auswirkungen von RYGB bieten.

Introduction

Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes sind zu weltweiten Epidemien geworden¹. Obwohl medizinische Gewichtsabnahme Diabetes bei Patienten verbessern kann, profitieren diejenigen mit schwerem Diabetes am meisten von bariatrischen Operationen. Bariatrische Chirurgie hat sich als sicher und wirksam bei der Gewichtsabnahme und Verbesserung oder Heilung von Typ-2-Diabetes^2,3erwiesen, auch bei Menschen mit langjähriger Krankheit⁴. Metabolische bariatrische Verfahren, wie die aktuelle Goldstandard-Roux-en-Y-Magenbypass-Operation (RYGB), induzieren schnelle und anhaltende Verbesserungen der Glukose-Homöostase und reduzieren gleichzeitig den Bedarf an Diabetikern^5,6,7.

Nach RYGB tritt die Verbesserung der Glukose-Homöostase schnell auf und ist unabhängig vom Gewichtsverlust⁸. Zwei Haupttheorien wurden vorgeschlagen, um die metabolischen Veränderungen im Zusammenhang mit der Diabetes-Remission zu erklären, die nach einer metabolischen Operation auftreten. Erstens postuliert die Hinterdarmhypothese, dass nach dem Bypass höhere Konzentrationen unverdauter Nährstoffe in den distalen Darm gelangen und die Freisetzung von Hormonen wie GLP-1 verstärken. Auf der anderen Seite legt die Vordarmhypothese nahe, dass die Umgehung des proximalen Darms die Sekretion von Anti-Inkretin-Hormonen reduziert. Beide Effekte könnten zu einer frühzeitigen Verbesserung des Glukosestoffwechsels führen⁹.

Tiermodelle haben das Potenzial, ein leistungsfähiges Werkzeug zu sein, um diese Mechanismen zu untersuchen. Ein großes Hindernis bei der Verwendung von Maus- oder Rattenmodellen ist jedoch die technische Schwierigkeit bei der Durchführung dieser Verfahren. Die meisten Studien stützten sich auf Maus- oder Rattenmodelle^10,11,12. Mausmodelle waren schwierig, da der Mausmagen zu klein ist, um Heftgeräte¹¹zu verwenden, und die Sterblichkeitsraten sind inakzeptabel hoch und liegen zwischen 17 und 52%¹³. Bei Ratten bleiben einige Protokolle aufgrund der komplexen Ligatur der Magengefäße vor der Teilung des Magens technisch schwierig durchzuführen^12,14. Andere Modelle teilen den Magen mit einem Hefter, lassen aber einen großen Beutel, der nicht mit der menschlichen Anatomie nach RYGB^{übereinstimmt 11}. In diesem Modell bieten wir detaillierte Anweisungen zur Durchführung von RYGB mit linearen Heftern in einem Rattenmodell, was zu einem Magenbeutel führt, der der menschlichen Anatomie besser entspricht. Insgesamt war dieses Verfahren mit hervorragenden Überlebensraten und metabolischen Ergebnissen verbunden.

Protocol

Tierverwendungsprotokolle wurden vom Health Science Animal Care and Use Committee an der University of Alberta (AUP00003000) genehmigt. In Abbildung 1 finden Sie ein Diagramm, das die RYGB-Anatomie demonstriert. 1. Roux-en-Y Magenbypass Vorbereitung der Tiere und operativer Aufbau Versorgen Sie die Ratten eine Woche vor der Operation zusätzlich zu ihrer festen Ernährung und Wasser mit oraler Rehydratationstherapie und flüssiger Diät, um sie a…

Representative Results

Tiere und Unterbringung36 männliche Wistar-Ratten wurden paarweise untergebracht und ab einem Alter von sechs Wochen mit 60% steriler Nagetier-Fettreicher diät gefüttert(Abbildung 2). Im Alter von 16 Wochen unterzogen sie sich einer RYGB- oder Scheinoperation. Nach der ersten postoperativen Woche wurden die Ratten wieder fettreich ernährt. Die Hälfte der Ratten wurde nach 2 Wochen postoperativ eingeschläfert und die andere Hälfte nach 14 Wochen postoperativ einges…

Discussion

RYGB beinhaltet die Schaffung eines kleinen Magenbeutels (weniger als 30 ml) und die Schaffung eines biliopankreatischen Glieds und eines Roux-Glieds (Abbildung 1). Beim Menschen ist die biliopankreatische Extremität typischerweise 30 bis 50 cm groß und transportiert Sekrete aus dem Magenrest, der Leber und der Bauchspeicheldrüse. Das Roux-Glied ist typischerweise 75 bis 150 cm lang und ist der primäre Kanal für die Aufnahme von Nahrung. Der gemeinsame Kanal ist der verbleibende Dünnda…

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