Summary
胃バイパスラットモデルを用いて多数の研究が最近ルー-en-Y法胃バイパス操作の基礎となる生理学的メカニズムを明らかにするために行われている。この記事では、この実験的なツールの利点と限界を理解することが私たちの公開胃バイパスラットモデルの技術的および実験の詳細を示し、議論することを目指しています。
Abstract
現在、実証された死亡給付金で重要な、維持体重の損失を誘発する病的肥満の治療のための最も効果的な治療は、肥満症治療手術の1,2です。したがって、最も一般的に実行される操作3はルー-en-Y法胃バイパス手術（胃バイパス）と近年では世界中で行わ肥満操作の数の着実な上昇があった。この背景には、胃バイパス手術は、体重減少を誘導し、維持していく上で生理学的メカニズムを理解することが重要です。これらのメカニズムはまだ完全には理解されていませんが、減少し飢餓を含めることができ、脂肪と砂糖8,9の高い食品、変更塩と腎臓10の水処理などのために変更嗜好、飽食4,5、増加エネルギー消費量6,7の増加よく腸内細菌11の変化である。胃バイパス手術後に見られるような変化は、少なくとも部分的にどのように由来があります胃バイパス手術は、ペプチドYY（PYY）およびグルカゴン様ペプチド-1（GLP-1）の食後のリリースでは、栄養素の存在下で腸内で放出されるホルモンを増加させ、それが食べ減らすために手術は、ホルモン環境を変化させる12。
最後の二十年の間にラットを用いた多くの研究はさらに、胃バイパス手術後の生理的変化を調べるために実施されている。胃バイパスラットモデルは、それが密接に時間プロファイルと人間の体重減少の大きさを模倣するだけでなく、研究者は、適切なコントロールの使用を含む、重要な解剖学的および生理学的な要因を制御し、操作することができ、少なくとも貴重な実験的なツールではありませんあることが証明されている。その結果、他の詳細13から15の日文学で利用可能なラットの胃のバイパスモデルの広い配列があります。これらのモデルの正確な手術手技の説明には、広く変化し、袋の大きさの点で異なります、例えば、四肢長さ、および迷走神経の温存。報告された場合、死亡率は0から35パーセント15からの範囲と思われる。また、手術は別の株と年齢の雄ラットでほとんど独占的に行われている。前と術後の食事も大幅に変化した。
公開され胃のバイパスラットモデルにおける技術的および実験的な変動は、胃バイパス手術に関与して潜在的な生理学的メカニズムとの比較同定を複雑にします。これらのモデルのいずれかが優れていることが明確な証拠はありませんが、一貫性と比較可能なデータを達成するための手順の標準化のための新たな必要性がある。この資料では、したがって、私たちの以前に検証され、公開され胃バイパスラットモデルの技術的および実験の詳細を要約し、議論することを目指しています。
Protocol
1。術前のケア
- 手術前に一晩ラットから食べ物を削除します。
- 2リットル/分の4〜5％イソフルランとO2フローチャンバー内で麻酔を誘導する。
- 胸骨から電気かみそりを使用して骨盤に腹部を剃る。
- 等温加熱パッド上で仰臥位で麻酔したラットを配置します。
- ノーズコーンにラットの鼻を配置する前に、眼軟膏（Vitagel）を適用します。
- 2〜3％のイソフルラン濃度と2リットル/分の酸素流量で麻酔を維持しています。
- Betadine溶液で皮膚を消毒する。
- 後肢の指の間鉗子のピンチで麻酔の深さを確認してください。
- 周術期の抗生物質の予防、鎮痛のために1 mg / kgのフルニキシンとして5.7 mg / kgのエンロフロキサシンの腹腔内投与する。
2。中央開腹
- ちょうどxyphoidプロセス（ブレード10号）の下に出発メスを用いて正中切開を行います。
- underlから円周方向に皮膚を結集Metzenbaumはさみを使って腹筋をYingさん。
- 腹腔を開きます。
- 操作フィールドの可能な限り最高の露出を促進するためにトラクターをインストールします。
3。 Biliopancreaticと消化四肢
- 十二指腸または近位空腸は、大腸の下を通過する場所を特定。
- ここから約10cm aborally小腸をトランセクトと腸の両端（PDS 5-0）結合する。
- それは、後でルー-en-Y法再建のbiliopancreatic肢を形成するために使用されるように、腹部の左上腹部の両端の近位断端に配置します。
- それは、後でルー-en-Y法再建の消化肢を形成するために使用されるように、腹部の右上腹部の両端の遠位断端に配置します。
4。空腸空腸吻合術
- ileocoecalバルブと回腸と盲腸を識別します。
- 約25cmのために経口で回腸に従ってください。空腸空腸吻合術を出発点としてここに配置されます。ルー-en-Y法再建の共通チャネルである。
- 腹部の左上腹部からbiliopancreatic肢を取得し、空腸空腸吻合術を行う予定で共通チャネルの隣に配置します。
- セキュアbiliopancreatic肢と保持ステッチ（PDS 6-0）と共通のチャンネル。
- マイクロはさみを使用して約10 mm以上、両方のループを切開。
- 縫合（PDS 6-0）を使用して、サイド側吻合を行うことにより、空腸空腸吻合術を作成します。
- 最初の完全な背側として吻合部の腹側。
5。胃嚢
- 胃食道接合部を識別します。
- Metzenbaumはさみを使って胃肝臓および胃脾の靭帯を解剖することによって、この領域を結集。
- 横方向に主要な出血や小さな胃嚢が作成された迷走神経の損傷を防ぐために左胃動脈と左傍食道バンドルの迷走神経繊維に移動します。
- 胃食道柱を公開レトロoesophageally綿棒を配置することによってnction。
- また、出血を防ぐために - 市販の焼灼装置を用いて正面胃の小さな血管を凝固させる。
- 胃繊細な、湾曲したハサミを使用して、元の胃の大きさ以上2から3％以上の大きさの胃嚢を作成して胃食道接合部より約5mmのトランセクト。
- 残胃（PDS 5-0）を閉じます。
6。胃空腸吻合術
- 腹部の右上腹部から消化四肢を取得し、胃の袋の隣に配置します。
- 端側吻合（PDS 7-0）を行うことにより、胃空腸吻合術を作成します。
- 最初の完全な裏面し、吻合部の正面側。
7。腹部閉鎖
- 1.5％イソフルラン濃度を減少させることによって麻酔を減らすことができます。
- 連続縫合糸を使用して腹壁に近い筋層（4-0 PDS）。
- 0.3 mg / mlの100μlを管理鎮痛のために皮下にブプレノルフィン·ソリューションを提供します。
- さらに1％イソフルラン濃度を減らすことができます。
- 縫合（4-0 Vicryl）を使用して、皮膚を閉じます。
8。術後処置
- イソフルランを停止し、O2を続行します。
- 3皮下デポ内の流体交換のための温かい生理食塩水5mlを管理することができます。
- 完全に回復するまで、赤色光の下での位置ラット。
- ホームケージにラットを返します。
9。代表的な結果
動物や住宅
gは個別に室温で12時間/ 12時間明暗サイクル下で飼育した350と500の間で体重、Wistar系雄性ラット（Elevageジャンビエ、LE-Genestセント島、フランスハーラン·ラボラトリーズ社、ブラックソーン、英国）。 21±2℃で特に明記しない限り、水と標準的な餌は、利用可能な広告を自由でした。すべての実験はホーム相談によって発行されたライセンスの下で行われたCE、イギリス（PL70-6669）またはカントンチューリッヒ、スイスの獣医局によって承認されました。すべてのラットは胃バイパスまたは偽操作に無作為に割り付けされる前に、順応の一週間を与えられた。通常の餌へのアクセスが再インストールされる前に、手術後、ラットは3日間流動食を受けた。
体重
私たちのラット胃バイパスモデルのデータは、胃バイパス手術は、体重を減らすために、特に体重減少（ 図2）を維持するために有効であることがこれまでの知見と一致している。胃バイパス手術と偽操作に使用されるラットの平均術前体重は同様であった（偽：433.4±8.3グラム対バイパス：420.7±8.4 G、P = 0.28）。手術偽手術コントロール5日後には、胃バイパス手術ラット（：422.2±8.3グラム対バイパス：374.7±7.6 G、P <0.001偽）に比べてはるかに多くの重量を量った。 5：術後60日で、体重の差はほぼ170グラム（偽だった33.2±8.1グラム対バイパス：366.2±10.8グラム、P <0.001）。
食糧摂取量
食物摂取量は、体重と同様のパターンが続いて、偽手術アドリブ食ラットに比べて胃のバイパスラットで減少した。 図3両群の平均毎日の食物摂取量（術後1〜60）を示しています。毎日の食物摂取は、胃バイパス手術（：29.9±0.2グラム対バイパス：25.7±0.3 G、P <0.001偽）の後、一貫して低かった。
消化管ホルモン
すべてのラットから血液が試験終了8,16日に採取した。動物は、前の晩にアドリブの食糧へのアクセスを有しており、術後60日目のライトサイクルの開始時に断頭した。血液は、サンプルは、単一の実行で二重に検定したまではすぐに4℃で10分間3000rpmで遠心分離し、-20℃で保存し、得られた。 PYY様免疫反応は、MEAであった、完全な長さ（PYY1-36）とフラグメント（PYY3-36）の両方を測定し特異的かつ高感度ラジオイムノアッセイ、と測定されています。 GLP-1は、ラジオイムノアッセイ17,18社内に設立さで測定した。 26±2ピコモル/ L対：胃のバイパスラットはPYYのために有意に高いレベル（シャム示したように食物摂取量の違いは、部分的にペプチドYY（PYY）およびグルカゴン様ペプチド1（GLP-1）の増加食後の血漿中濃度によって説明されるかもしれない。バイパス：141±14ピコモル/ L、p <0.001）およびGLP-1（偽：40±5ピコモル/ L対バイパス：215±23ピコモル/ L、P <0.001、 図4）。
図1。胃バイパス手術の解剖学。前（A）と（B）胃のバイパス手術後の小腸の解剖学的構造の模式図。赤の色合いが約前腸を表す媒体を赤で小腸の対応するセグメントを表す（食道、胃十二指腸近位空腸）、腸（近位および中間空腸、回腸）と後腸の（回腸、盲腸）を表す暗赤色を表す明るい赤。
図2。ラットの胃バイパス手術後の体重減少体重変化胃バイパス手術後のラットの代表的なグループの（ - ）（N = 52）と偽手術ラット（ - ）（N = 52）の観察期間を通じて60日。データは、以前の出版物6,8-10からプールし、平均値として示されている±SEM（*** = p <0.001）であった。
図3。ラットの胃バイパス手術後の平均食物摂取。全体の代表的な胃バイパス手術後のラットのグループ（黒、N = 52）と偽手術ラット（白、N = 52）の平均毎日の食物摂取60日の術後期間。データは、以前の出版物6,8-10からプールし、平均値±SEMとして示されています。
図4。ラットの胃バイパス手術後の食後のPYYおよびGLP-1の血清レベル。食後のPYYおよび胃バイパス手術ラット（黒、N = 18）と偽手術ラット（白、N = 22）のGLP-1の血清レベル。データは、以前の刊行物8,16からプールし、平均値±SEMとして示されています。
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Discussion
ヒトのルー-en-Y法胃バイパス手術の手順は、まず1967年にメイソンによって記述され、1983年19トレスすることにより、現在のフォームに変更されました。現在、このプロシージャは小さな胃嚢と近位小腸のバイパスで構成されています。前と術後の解剖の概略図を図1に示されている。
ヒトの胃バイパス手術は約15から30パーセント2の体重減少を誘導し、維持しています。体重の大部分が減少し、食物摂取、組み換え食品の嗜好とおそらく増加したエネルギー消費4-6,8-10のために部分的に手術後の最初の数ヶ月の間に失われています。ヒトで観察されたものと同様に、私たちの胃バイパスラットモデルは、食物摂取量と体重の有意な減少を誘導する。対照的に、他人の胃バイパスモデルは、一定の重量は、胃の直後に偽手術コントロールの体重を取り戻す並列表示ラット20を運営する偽手術や胃バイパスの間に食物摂取量には差でバイパスしてください。
公開されたラットモデル間の体重と食物摂取の過程で術後の変動は、部分的に胃の袋の大きさの違いに関連するかもしれません。大きい袋のサイズは、不十分な体重減少または体重が人間21に取り戻す引き起こすことが報告されている。ラットの小さな胃嚢の作成 は技術的に厳しいが可能であり、異なった種々の技術が15に記載されている。ラット文学における胃バイパスモデルのポーチのサイズは<5％から初期の胃の大きさ15の20％以上の範囲である。我々は湾曲した顕微はさみを使用していますが、著者らの大半はオリジナルの胃の容積7,15,20,22-24の少なくとも20％の保存胃の袋の中で生じる人間のホッチキスデバイスを使用して胃を横断する。これは胃のバイパスプロシージャはusua方法とは対照的であるリリー胃の少なくとも90％は25バイパスされ、多くの外科医が胃のわずか1〜2％は小腸26と連続して残っていることを報告し、ヒトで実行されます。胃バイパス手術の我々のラットモデルは、したがって、厳密に元の胃の容積27の<5％で構成される非常に小さな胃嚢を作成することによって、ヒトに使用される外科的処置を模倣しています。したがって、我々のラットモデルにおいて、人間の患者では、食品ではなく、それがその後ゆっくり小腸に運ばれる前に他の食品や流体によって袋の中で希釈されずに腸に直接移動します。したがって、大きすぎる放置すれば、胃のパウチは、結果として人間の胃バイパス手術と比較して異なる生理的状態、その結果、いくつかのストレージ容量を保持することができます。したがって、オリジナルの胃のサイズの20％以上の袋サイズの胃バイパス手術ラットはまだ摂取7を停止した後も長く彼らの袋の中に摂取された造影剤を保持することが示されている。興味深いことに、ディ胃の袋サイズのfferencesはまた、ヒト21に減量に影響を及ぼすことが示されている。したがって、胃の袋サイズの違いは、順番に胃バイパス手術後の食物摂取量と食品嗜好に影響を与える可能性が小腸への食物の通過時間に影響を与える可能性があります。
いくつかのすべてではなく胃バイパスの公開ラットモデルは、消化管ホルモンのレベル15の変化を報告しながら、ヒトの胃バイパス手術後の消化管ホルモンのレベルの変化は、一貫して、4,5,28を実証されている。調査した場合は、PYYおよびGLP-1濃度の上昇は、私たちの胃のバイパスモデル8,16,27の所見と一致している胃のバイパス15分後に空腹時および給餌ラットの両方で発見された。 PYYおよびGLP-1濃度の上昇は、以前飽食を増加させ、視床下部弓状核および室傍核、それぞれ、29のアクションを介して仲介部の飢餓を減らすことが実証されている</迷走神経30を介して>だけでなく、一部のsup。しかし、それはホルモン活性十二指腸近位空腸をバイパスするかどうかを原液胆汁および遠位小腸に未消化の食品の配信を増やすかどうかは不明のまま、またはその両方など、PYYおよびGLPなど、より消化管ホルモンを分泌する腸管L-細胞を刺激する胃バイパス手術後の31,32 -1を返します。消化管ホルモンレベルの胃バイパス手術の効果は、体系的に他の33日されています。
ヒトの体重減少の点で異なった腸の手足の長さの影響は依然として論争34-36議論し、消化器、四肢の長さが10cmの間で変化するで利用可能な胃のバイパスラットのモデル間で四肢の長さにかなりの違いもありますされていと50センチ、10cmと40センチメートル、18 cmと34センチメートル15との間の共通チャネルの間の範囲biliopancreatic肢の長さ。比較的短いC25〜30センチメートルのommonチャンネルが観測された体重減少が部分的にカロリーの吸収不良の結果であるかもしれないことを示唆している私たちの胃のバイパスモデルを特徴付けるが、我々はそのカロリーの吸収不良は、私たちのラットモデルにおける体重減少の主要なメカニズムではありません信じている爆弾熱量計は、胃バイパス手術と偽手術対照ラット通常の低脂肪食6の間に新鮮な糞便の質量とカロリーに差を示さなかったので。ラットは高脂肪食7を与えられたときしかし、他より長い共通チャネル（〜50センチ）で胃バイパスモデルにおける脂肪吸収の小さい程度を報告した。したがって、カロリーの吸収不良は、四肢の長さよりも、食事中の脂肪含量詳細は関連があります。
現在までに、胃バイパス手術後の体重減少のための迷走神経との関連性が不完全に理解されています。そこで我々は選択的に分離して二つの理由から私たちの胃バイパスモデルにおける左胃の血管結紮：まず、迷走神経背側トランク内迷走神経繊維を維持するために、主要な出血および秒を防止します。我々は、この選択的な手法は胃のバイパス操作中に、背側迷走神経幹の神経線維を維持すること27が重要であることを示唆している胃のバイパスラットの大きく、より持続的な体重減少につながることを実証することができました。この観察は、迷走神経、脳幹、視床下部経路のアブレーションは、食物摂取30 PYYおよびGLP-1の抑制効果を減衰させ、その特定の迷走神経求心路遮断は、GLP-1 37を腹腔内注射の摂食阻害効果を廃止することを示す以前の報告と一致している。胃の干渉が少ないと推測される迷走神経にあまりダメージを与えるだろうがしかし、迷走神経は、我々のモデルよりも大きい胃嚢を持つモデルで破損している範囲は、27明示的にテストされていない。
胃バイパス手術に関連したモルタ我々のモデルのlityは約15％27です。ラットの胃バイパス手術後の死亡率はほとんどの著者が述べてありませんが、0から35パーセント15からの範囲に思われています。私たちの手で死亡率は胃、創傷合併症、anaesthesiologicalインシデントや危険動物福祉15につながる持続的な過度の体重減少の切断後出血、主に漏れや胃空腸吻合部の狭窄によるものであった。
我々は、胃バイパスモデルはさまざまな制限を運ぶという事実を認識しています。我々は強く、小さな胃嚢の形成を提唱したが、まず、ポーチはまだ胃粘膜に含まれているかどうかは正式な証明はまだなされていない。さらに、単一の変数として胃嚢の大きさの実際の影響が分析されていません。第二に、他人によって使用されるホッチキスのテクニックと比較して我々のモデルで小さな袋技術の高い技術の需要は、その無駄が制限される場合がありますそれらの可用性に十分に訓練を受けた熟練したオペレータを持っている研究グループへの能力。第三に、多くの研究グループは、胃バイパス手術後のグルコース恒常性の変化に焦点を当てています。しかし、これまでのところ、我々は術後のグルコースや脂質プロファイルを調査するために我々のモデルを使用していなかった、したがって、そのような質問に答えるために我々のモデルの妥当性は不明である。最後に、我々の実験のほとんどは標準的な低脂肪食の食事を与えた動物で行われた。
結論としては、胃バイパスラットモデルの多種多様があります。コンサートで行動して、いくつかのコンポーネントは、胃バイパス手術後に観察された生理学的な変化をもたらすが、これらのコンポーネントとその相互作用の相対的な寄与は不明である。公開され、ラットの胃のバイパスモデルの様々な胃バイパス後の体重減少に関与する特定の生理学的メカニズムの識別を困難にしている。したがって、の手順の標準化のための新たな必要がある一貫した比較データを勝ち取る。これまでのモデルのいずれが優れているという証拠はありません。
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Disclosures
利害の衝突が宣言されません。
Acknowledgments
マルコBueterとフロリアンセイフライドは、ドイツ学術振興（DFG）によってサポートされていました。トーマス·ルッツは、スイス国立研究財団（SNF）によってサポートされていました。マルコBueterとトーマス·ルッツは、さらに国立衛生研究所（NIH）からと統合人間生理学のためのチューリッヒセンター（ZIHP）から資金を受け取ります。カレルWルルーは、健康臨床医科学者賞の部門によってサポートされていました。ロンドン大学インペリアルカレッジは、NIHR医学研究センターの資金調達スキームから支援を受けています。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Enrofloxacin | Baytril 2.5% | Provet AG | 1036 |
| Flunixin | Finadyne | Graeub | 908040 |
| Buprenorphin | Temgesic | Reckitt Benckiser | 138976 |
| Isoflurane | IsoFlo | Graeub | 902035 |
| Vitamin A | Vitagel | Bausch & Lomb | 690 |
| Iodine solution | Betadine Puredue Pharma | Mundipharma | 111141 |
| NaCl 0.9% | NaCl 0.9% | B. Braun | 534534 |
| Table 1. Drugs. | |||
| PDS II | 4-0 | Ethicon | Z924H |
| PDS II | 5-0 | Ethicon | Z925H |
| PDS II | 6-0 | Ethicon | PUU2971E |
| PDS II | 7-0 | Ethicon | Z1370E |
| Vicryl | 4-0 | Ethicon | V451H |
| Table 2. Sutures. | |||
| Scalpel handle No. 3 | Aesculap | BB073R | |
| Scalpel blades No. 10 | Swann-Morton | 0301 | |
| Needle holder | Aesculap | BM124R | |
| Tissue forceps | Aesculap | BD555R | |
| Metzenbaum scissors, straight | Aesculap | BC022R | |
| Metzenbaum scissors, curved | Aesculap | BC023R | |
| Delicate scissors, curved | Aesculap | BC061R | |
| Artery forceps, curved | Aesculap | BH109R | |
| Artery forceps, curved, 1x2 teeth | Aesculap | BH121R | |
| Probe, double-ended | Aesculap | BN113R | |
| Micro needle holder | Aesculap | FM 541R | |
| Micro forceps | Aesculap | FM571R | |
| Micro scissors | Aesculap | FM470R | |
| Disposable eye cautery | John Weiss International | 0111122 | |
| Cotton buds | Hartmann AG | 9679369 | |
| Table 3. Surgical equipment. | |||
References
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