Bir Fare Cerrahi Modelinde Genişletilmiş %78 Hepatektomi
Summary
Parsiyel 2/3 (%66) hepatektominin fare modeli literatürde iyi tanımlanmıştır, ancak karaciğer transplantasyonundan sonra boyuta göre küçük sendromu taklit eden daha geniş hepatektomiler nadiren kullanılmıştır. Sağlıklı farelerde yaklaşık %50 postoperatif ölümcüllük ile sonuçlanan bir fare modelinde genişletilmiş %78’lik bir hepatektomi prosedürünü tanımladık.
Abstract
Farelerde parsiyel 2/3 hepatektomi, karaciğerin rejeneratif kapasitesini incelemek ve bir dizi hastalık modelinde karaciğer rezeksiyonunun sonuçlarını araştırmak için araştırmalarda kullanılır. Farelerde klasik parsiyel 2/3 hepatektomide, beş karaciğer lobundan ikisi, yani karaciğer kitlesinin yaklaşık %66’sını temsil eden sol ve medyan loblar, beklenen postoperatif sağkalım %100 olacak şekilde blok halinde rezeke edilir. Daha agresif parsiyel hepatektomiler teknik olarak daha zordur ve bu nedenle farelerde nadiren kullanılmıştır. Grubumuz, toplam karaciğer kütlesinin yaklaşık% 78’ini çıkarmak için sol, medyan ve sağ üst loblar dahil olmak üzere beş karaciğer lobundan üçünün ayrı ayrı rezeke edildiği genişletilmiş bir hepatektomi tekniğinin fare modelini geliştirmiştir. Bu genişletilmiş rezeksiyon, aksi takdirde sağlıklı farelerde, her zaman yeterli ve zamanında rejenerasyonu sürdüremeyen bir kalıntı karaciğer bırakır. Rejenere başarısızlık, sonuçta fulminan karaciğer yetmezliği nedeniyle 1 hafta içinde ameliyat sonrası% 50 ölümcüllük ile sonuçlanır. Farelerde bu genişletilmiş %78 hepatektomi prosedürü, boyuta göre küçük sendromun incelenmesi ve karaciğer nakli veya kanser için genişletilmiş karaciğer rezeksiyonu ortamında karaciğer rejenerasyonunu ve sonuçlarını iyileştirmek için terapötik stratejilerin değerlendirilmesi için benzersiz bir cerrahi modeli temsil eder.
Introduction
İlk olarak 1931’de tanımlanan fare ve sıçan cerrahi karaciğer rezeksiyonu modelleri, karaciğer rejenerasyonunun moleküler temelini incelemek için kullanılan en yaygın deneysel modellerdir. Ayrıca, uzun süreli karaciğer rezeksiyonu veya suboptimal karaciğer greftlerininnaklini takiben sonuçları iyileştirmek için stratejileri test etmek ve geliştirmek için translasyonel bilim araştırmalarında da yararlı olabilirler 1,2,3,4. Farelerde kısmi hepatektomiler (PH), toplam karaciğer kütlesinin (TLM) yaklaşık 2/3’ünün (% 66) çıkarılmasını gerektirir ve bu, sağlıklı hayvanlarda yapıldığında istisnai sonuçlara sahiptir5. Prosedürün süresi kısadır, fare karaciğeri anatomisindeki çok az değişiklik nedeniyle kolayca tekrarlanabilir ve ameliyat sonrası sağkalım tipik olarak %100’e yakındır1.
Sol lob (LL) ve median lobun (ML) rezeksiyonunu kapsayan parsiyel 2/3 hepatektomi, rezidüel lobların lober inflamasyon veya hepatik giriş ve çıkışın kısıtlanması ile nispeten engellenmeden yenilenmesine izin verir. Daha ziyade, PH’ı takiben artan portal venöz akış ve ardından karaciğer sinüzoidal endotel hücreleri üzerindeki kesme stresi, endotelyal nitrik oksit sentaz (eNOS) ekspresyonunun ve ardından nitrik oksit (NO) salınımının sürekli olarak yukarı regülasyonuna neden olur, bu da hepatositlerin proliferasyon ve karaciğer rejenerasyonu için hazırlanmasına katkıda bulunur3. Alkolsüz yağlı karaciğer hastalığı gibi hastalık modellerinde veya spesifik genetik arka planlarda 2/3 PH’dan sonra yaygın olarak incelenen sonuçlar arasında akut karaciğer yetmezliği riski, karaciğer rejeneratif kapasitesinin kalitatif ve kantitatif ölçümleri ve stres veya travmatik yaralanmaya karşı diğer biyolojik yanıtlar yer alır 1,3.
Bununla birlikte, kanser için uzun süreli karaciğer rezeksiyonu veya marjinal (steatoz veya uzamış iskemik zaman) veya kısmi (bölünmüş veya canlı donör karaciğerden) karaciğer greftlerinin transplantasyonu sonrasında ortaya çıktığı gibi, fonksiyonel veya anatomik boyuta göre küçük sendromu taklit eden bir fare modeli, iyi bilinmeye devam etmektedir. Bu ihtiyacı karşılamak için, minimal (ve fonksiyonel) bir karaciğer kütlesinin korunmasının ötesine geçen daha kapsamlı karaciğer rezeksiyonu modelleri, boyuta göre küçük karaciğer sendromunu ve bu sendromla ilişkili yüksek mortaliteyi modellemek için gereklidir 6,7.
Fare karaciğer anatomisi minimal varyasyon gösterir. Fare karaciğeri, her biri toplam karaciğer kütlesinin aşağıdaki yüzdesini oluşturan beş lobdan oluşur: sol lob (LL; %34.4 ± %1.9), medyan lob (ML; 26.2 ± %1.9), sağ üst (sağ üst olarak da adlandırılır) lob (RUL; 16.6 ± %1.4), sağ alt (sağ alt olarak da adlandırılır) lob (RLL; %14.7 ± %1.4) ve kaudat lob (CL, %8.1 ± %1.0)1, 5. Her lob, hepatik arterin bir dalı, portal venin bir dalı ve bir safra kanalı5 dahil olmak üzere bir portal triad tarafından sağlanır. Tarihsel olarak, LL ve ML’yi rezeke ederek 2/3 PH gerçekleştirmek için çeşitli teknikler tanımlanmıştır. Bunlar şunları içerir: 1) rezeke edilen lobların her birinin tabanında tek bir ligatür en bloktan oluşan klasik teknik; 2) rezeke edilen lobların tabanına uygulanan titanyum klipsler kullanılarak hemostatik klips tekniği; 3) klempin proksimalinde delici dikişler kullanan damar yönelimli parankim koruyucu bir teknik; ve 4) lob rezeksiyonu1’den önce portal ven ve hepatik arter dallarının bağlandığı damar odaklı bir mikrocerrahi teknik. Her tekniğin göreceli güçlü ve zayıf yönleri olsa da, hiçbiri daha yüksek ölümcüllük vermez 1,8,9.
Bu çalışmada, farelerde uzamış %78 PH için yeni bir yöntem sunuyoruz. Bu modelde, LL, ML ve RUL dahil olmak üzere beş karaciğer lobundan üçü, bir ligatür tekniği kullanılarak ayrı ayrı çıkarılır (Şekil 1). Bu işlem toplam karaciğer kitlesinin yaklaşık %78’inin (± %5.2) rezeksiyonu ile sonuçlanır. Klasik PH tekniğinde olduğu gibi “en blok” yerine LL ve ML’yi ayrı ayrı çıkarmayı tercih etmemiz, bu iki lobun en blok rezeksiyonu ile ilişkili komplikasyonları en aza indirir, örneğin suprahepatik vena kava darlığı ve tek ligatür vena kavaya çok yakın uygulandığında kalan lobların nekroz riskinin artması 1, 10,11,12,13,14. Bu, RUL’u kaldırmak için bu prosedürün son adımına geçmeden önce çok önemlidir. 8-12 haftalık, vahşi tip C57BL/6 farelerde yapılan bu kapsamlı hepatektomi, fulminan karaciğer yetmezliğine neden olan başarısız karaciğer rejenerasyonu nedeniyle ameliyattan sonraki 1 hafta içinde %50 ölümcüllüğe neden olur15,16. Uzatılmış %78’lik hepatektomiyi takiben artan ölümcüllüğün bu fare modeli, boyuta göre küçük sendromun patofizyolojisini uygun şekilde özetler ve sonuçları iyileştirmek için yeni stratejilerin geliştirilmesini ve test edilmesini sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Farelerde %50 ölümcüllüğe neden olan uzatılmış %78’lik bir hepatektomiyi başarılı bir şekilde gerçekleştirmek için, her karaciğer lobunun hassas bir şekilde rezeke edilmesi çok önemlidir. Bu yetkinlik ve hassasiyet seviyesi ancak prosedür tekrar tekrar gerçekleştirilirse elde edilebilir. Eğitim eğrisi operatörler arasında farklılık gösterir ancak tipik olarak 3-6 aylık uygulama gerektirir. TLM’nin %78’inden daha azını çıkaran bir karaciğer rezeksiyonu daha yüksek sağkalım oranlarına…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, NIH R01 hibeleri DK063275 ve CF’ye HL086741 ile desteklenmiştir. PB ve TA, NHLBI T32 eğitim hibesi HL007734’nden bir NRSA bursunun alıcılarıdır.
Materials
| 2 x 2 Gauze | Covidien | 2146 | Surgery: dissection |
| 5-O Nylon Monofilament Suture | Oasis | 50-118-0631 | Surgery: Skin closure |
| 5-O Silk Suture | Fine Science Tools | 18020-50 | Surgery: liver lobe ligation |
| 5-O Vicryl Suture | Ethicon | NC9335902 | Surgery: Abdominal wall closure |
| Addson Forceps | Braintree Scientific | FC028 | Surgery: dissection |
| Alcohol Swabs (2) | BD | 326895 | Disinfectant |
| Buprenorphine Extended Release Formulation | Zoopharm | N/A | Analgesia |
| Cordless Trimmer | Braintree Scientific | CLP-9868-14 | Shaving |
| Curved Forceps | Braintree Scientific | FC0038 | Surgery: dissection |
| Hemostat | Braintree Scientific | FC79-1 | Surgery: dissection |
| Isoflurane Inhalant Anesthetic | Patterson Veterinary | RXISO-250 | General Anesthesia |
| Magnet Fixator (2-slot) (2) | Braintree Scientific | ACD-001 | Surgery: to hold small retractors |
| Magnet Fixator (4-slot) | Braintree Scientific | ACD-002 | Surgery: to hold small retractors |
| Microscissors | Braintree Scientific | SC-MI 151 | Surgery: dissection |
| Operating tray | Braintree Scientific | ACD-0014 | Surgery: for establishment of surgical field |
| Povidone Iodine 10% Swabstick (2) | Medline | MDS093901ZZ | Disinfectant |
| Scalpel (15-blade) | Aspen Surgical Products | 371615 | Surgery: dissection |
| Sharp Scissors (Curved) | Braintree Scientific | SC-T-406 | Surgery: dissection |
| Sharp Scissors (Straight) | Braintree Scientific | SC-T-405 | Surgery: dissection |
| Small Cotton-Tipped Applicators | Fisher Scientific | 23-400-118 | Surgery: dissection |
| Tissue Forceps (Straight x2) | Braintree Scientific | FC1001 | Surgery: dissection |
| Warming Pad (18" x 26") | Stryker | TP 700 | Warming |
| Warming Pad Pump | Stryker | TP 700 | Warming |
| Wire Handle Retractor (2) | Braintree Scientific | ACD-005 | Surgery: to facilitate exposure of peritoneal cavity |
| Xenotec Isoflurane Small Animal Anesthesia System | Braintree Scientific | EZ-108SA | General Anesthesia: Contains Isoflurane vaborizer & console, Induction chamber, Regulator/Hose, Facemask (M) |
Riferimenti
- Martins, P. N., Theruvath, T. P., Neuhaus, P. Rodent models of partial hepatectomies. Liver Int. 28 (1), 3-11 (2008).
- Higgins, G., Anderson, R. Experimental pathology of the liver I. Restoration of the liver of the white rat following partial surgical removal. Arch Pathol. 12, 186-202 (1931).
- Koniaris, L. G., McKillop, I. H., Schwartz, S. I., Zimmers, T. A. Liver regeneration. J Am Coll Surg. 197 (4), 634-659 (2003).
- Fausto, N., Campbell, J. S., Riehle, K. J. Liver regeneration. Hepatology. 43 (2), S45-S53 (2006).
- Inderbitzin, D., et al. Magnetic resonance imaging provides accurate and precise volume determination of the regenerating mouse liver. J Gastrointest Surg. 8 (7), 806-811 (2004).
- Clavien, P. A., et al. What is critical for liver surgery and partial liver transplantation: size or quality. Hepatology. 52 (2), 715-729 (2010).
- Dahm, F., Georgiev, P., Clavien, P. A. Small-for-size syndrome after partial liver transplantation: definition, mechanisms of disease and clinical implications. Am J Transplant. 5 (11), 2605-2610 (2005).
- Hori, T., et al. Simple and reproducible hepatectomy in the mouse using the clip technique. World J Gastroenterol. 18 (22), 2767-2774 (2012).
- Kamali, C., et al. Extended liver resection in mice: state of the art and pitfalls-a systematic review. Eur J Med Res. 26 (1), 6 (2021).
- Mitchell, C., Willenbring, H. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nat Protoc. 3 (7), 1167-1170 (2008).
- Borowiak, M., et al. Met provides essential signals for liver regeneration. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (29), 10608-10613 (2004).
- Boyce, S., Harrison, D. A detailed methodology of partial hepatectomy in the mouse. Lab Anim (NY). 37 (11), 529-532 (2008).
- Greene, A. K., Puder, M. Partial hepatectomy in the mouse: technique and perioperative management. J Invest Surg. 16 (2), 99-102 (2003).
- Mitchell, C., Willenbring, H. Erratum: A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nat Protoc. 9 (6), 1532 (2014).
- Studer, P., et al. Significant lethality following liver resection in A20 heterozygous knockout mice uncovers a key role for A20 in liver regeneration. Cell Death Differ. 22 (12), 2068-2077 (2015).
- Longo, C. R., et al. A20 protects mice from lethal radical hepatectomy by promoting hepatocyte proliferation via a p21waf1-dependent mechanism. Hepatology. 42 (1), 156-164 (2005).
- Michalopoulos, G. K., DeFrances, M. C. Liver regeneration. Science. 276 (5309), 60-66 (1997).
- Diehl, A. M., Rai, R. M. Liver regeneration. 3. Regulation of signal transduction during liver regeneration. FASEB J. 10 (2), 215-227 (1996).
- . A comparison of selected organ weights and clinical pathology parameters in male and female CD-1 and CByB6F1 hybrid mice 12-14 weeks in age Available from: https://www.criver.com/sites/default/files/resources/doc_a/AComparisonofSelectedOrganWeightsandClinicalPathologyParametersinMaleandFemaleCD-1andCByB6F1HybridMice12-14WeeksinAge.pdf (2023)
- CD-1® IGS mouse. Charles River Laboratories Available from: https://www.criver.com/products-services/find-model/cd-1r-igs-mouse?region=3611 (2023)
- C57BL/6J mouse organ weight. The Jackson Laboratory Available from: https://www.jax.org/de/-/media/jaxweb/files/jax-mice-and-services/b6j-data-summary.xlsx (2023)
- Inderbitzin, D., et al. Regenerative capacity of individual liver lobes in the microsurgical mouse model. Microsurgery. 26 (6), 465-469 (2006).
- Zhou, X., et al. L-carnitine promotes liver regeneration after hepatectomy by enhancing lipid metabolism. J Transl Med. 21 (1), 487 (2023).
- Linecker, M., et al. Omega-3 fatty acids protect fatty and lean mouse livers after major hepatectomy. Ann Surg. 266 (2), 324-332 (2017).
- Haber, B. A., et al. High levels of glucose-6-phosphatase gene and protein expression reflect an adaptive response in proliferating liver and diabetes. J Clin Invest. 95 (2), 832-841 (1995).
- Rickenbacher, A., et al. Arguments against toxic effects of chemotherapy on liver injury and regeneration in an experimental model of partial hepatectomy. Liver Int. 31 (3), 313-321 (2011).
- Aravinthan, A. D., et al. The impact of preexisting and post-transplant diabetes mellitus on outcomes following liver transplantation. Transplantation. 103 (12), 2523-2530 (2019).
- Gonzalez, H. D., Liu, Z. W., Cashman, S., Fusai, G. K. Small for size syndrome following living donor and split liver transplantation. World J Gastrointest Surg. 2 (12), 389-394 (2010).
- Mahmud, N., et al. Risk prediction models for post-operative mortality in patients with cirrhosis. Hepatology. 73 (1), 204-218 (2021).
- Kooby, D. A., et al. Impact of steatosis on perioperative outcome following hepatic resection. J Gastrointest Surg. 7 (8), 1034-1044 (2003).
- Ma, K., et al. A mesenchymal-epithelial transition factor-agonistic antibody accelerates cirrhotic liver regeneration and improves mouse survival following partial hepatectomy. Liver Transpl. 28 (5), 782-793 (2022).
- Hori, T., et al. Simple and sure methodology for massive hepatectomy in the mouse. Ann Gastroenterol. 24 (4), 307-318 (2011).
- Ramsey, H. E., et al. A20 protects mice from lethal liver ischemia/reperfusion injury by increasing peroxisome proliferator-activated receptor-alpha expression. Liver Transpl. 15 (11), 1613-1621 (2009).
- Arvelo, M. B., et al. A20 protects mice from D-galactosamine/lipopolysaccharide acute toxic lethal hepatitis. Hepatology. 35 (3), 535-543 (2002).
