En murin modell av vertikal Sleeve Gastrectomy
Summary
Följande beskriver prestandan för vertikal sleeve gastrectomy hos möss. Detta är en typ av viktminskning kirurgi som innebär avlägsnande av cirka 70% av magen.
Abstract
Bariatric kirurgi, såsom vertikal hylsa gastrektomi (VSG), är en operation i mag-tarmkanalen som utförs i syfte att viktminskning. Fetmakirurgi är för närvarande den mest effektiva långsiktig behandlingen av fetma. Förutom viktminskning, obesitaskirurgi producerar ytterligare hälsofördelar såsom eftergift av typ 2-diabetes, eftergift av hypertoni, och minskade risken att utveckla vissa typer av cancer. Mekanismerna bortom viktminskning för dessa förmåner förbli ofullständigt definierade. Därför djurmodeller av Magsäckskirurgi håller på att utvecklas och valideras för att identifiera de mekanismer som leder till dessa fördelar, med målet att förbättra förståelsen av gastrointestinal fysiologi och identifiera nya terapeutiska mål. VSG har blivit det mest utförda bariatric förfarandet i kliniken i USA eftersom det är mycket effektiva på att producera viktminskning och metabolisk förbättring och är enklare att utföra än andra bariatric förfaranden. Därför har vi utvecklat och validerat en murin modell av VSG. Denna murina VSG modell recapitulates många av effekterna av VSG som ses hos människa, inklusive förbättrad glukos och blodtryck förordning. Metoden är baserad på isolering av magen, ligering av gastric fartyg och avlägsnande av 70% av magen av transecting längs större krökning i magen. Vi har framgångsrikt tillämpat detta kirurgiska protokoll till olika genetiskt modifierade mus linjer att definiera mekanistiska bidragsgivarna till fördelarna med VSG. Dessutom har denna murina VSG-modell kombinerats med andra kirurgiska tekniker, för att uppnå djupare mekanistisk insikt. Därför, detta är en enkel och mångsidig modell för att studera gastrointestinal fysiologi och hälsofördelar av bariatrisk kirurgi.
Introduction
Som fetmaepidemin fortsätter att växa världen över har obesitaskirurgi vunnit popularitet eftersom det är den mest effektiva långtidsbehandling för fetma1. Viktminskning genom kost och motion är tyvärr svårt att uppnå och relativt ineffektivt över långsiktiga2,3. Bariatric kirurgi, såsom vertikal hylsa gastrektomi (VSG), definieras som manipulering av mag-tarmkanalen i syfte att vikt förlust1,4. Även om viktminskning är ett framstående resultat av bariatrisk kirurgi, ger fetmakirurgi andra hälsofördelar såsom att förbättra fetma samsjuklighet och förlänga livslängden5. Till exempel resulterar obesitaskirurgi i höga andelen eftergift av typ 2-diabetes och hypertoni och minskningar i livstid risken för utveckling av vissa typer av cancer1,6,7. Att notera, är effekten av bariatrisk kirurgi orsakar eftergift av typ 2 diabetes och hypertoni ofta observeras snart efter operationen och före vikt förlust8,9. Detta belyser konceptet att det finns mekanismer som är oberoende av kroppsvikt bidrar till de hälsofördelar som observerats efter kirurgi. Djurmodeller av Magsäckskirurgi har utvecklats och används för att studera de mekanismer genom vilka dessa hälsofördelar uppstå10,11,12.
Vi har validerat en musmodell av VSG, som vi har ansökt om olika genetiskt modifierade musmodeller att studera de mekanismer som förbättrar obesitaskirurgi fetma samsjuklighet såsom typ 2-diabetes, hypertoni och kolorektal cancer10 , 11 , 12. gnagare modeller tillåta mer experimentell kontroll och förmåga att utföra genetiska eller farmaceutiska manipulation för att definiera rollen av specifika gener eller signalvägar sevärdheter. Vi fokuserar främst på VSG eftersom VSG är det mest utförda bariatric förfarandet i kliniken i USA13. VSG är dessutom en enkel kirurgisk modell med färre anatomiska ändringar jämfört med andra förfaranden såsom Roux-en-Y gastric bypass eller biliopancreatic avledning.
Våra musmodell av VSG recapitulates följande effekter av Magsäckskirurgi som observerats hos människor: viktminskning, nedsatt födointag, förbättrad glukos förordning förbättrade holme funktion, ökad utsöndring av postprandiellt glukagonlik peptid-1 (GLP-1), minskade arteriellt blodtryck och ökad cirkulerande gallsyra koncentrationer10,11,12,13,14,15. Därför är detta en idealmodell att studera kropp vikt beroende och oberoende mekanismer genom vilka VSG förbättrar eller åtgärdar fetma samsjuklighet. Dessutom är det en pålitlig modell som kan kombineras med andra kirurgiska ingrepp, vilket möjliggör undersökning av effekterna av VSG under olika sjukdomstillstånd med större mekanistisk insikt12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Magsäckskirurgi är mest effektiva långsiktig behandling av fetma och leder andra hälsofördelar såsom höga priser på typ 2 diabetes och hypertoni eftergift1,9,15. Murina modeller av bariatrisk kirurgi ger ett kraftfullt verktyg att identifiera de mekanismer som orsakar obesitaskirurgi snabb och uttalad förbättringar i fetma samsjuklighet. Dessutom ger murina modeller av bariatrisk kirurgi ett nytt paradigm för att stud…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna forskning stöds av NIH/NCI R21CA195002-01A1, The presidents råd Cornell kvinnor och SUNY Graduate mångfald gemenskap. Dr. Cummings laboratorium fick också finansiering under projekttiden från Cornell jämförande Cancer biologi träningsprogram och Eli Lilly and Company.
Materials
| 45% high fat diet | Research Diets | D12451 | |
| 60% high fat diet | Research Diets | D12492 | |
| Boost | Nestle | 160-67538 | rich chocolate flavor |
| 6-0 Suture | Ethicon | Z432 | monofilament absorbable/taper |
| 7-0 Suture | Covidien | 8866127-01 | monofilament absorbable/taper |
| Cotton Swabs | Fisherbrand | 23-400-118 | small |
| Cotton Swabs | Fisherbrand | 233-400-101 | large |
| Gauze | Various | 4×4 4 ply and 2×2 4 ply | |
| Foil | Various | ||
| Surgery drape | Various | ||
| 0.9% saline solution | Various | ||
| LRS | Hospira | 170RX | |
| Betadine | Various | ||
| Alcohol | Various | ||
| Eye Ointment | Paralube® Vet Ointment | 17033-211-38 | |
| Tissue Adhesive | Vetbond | 1469SB | |
| Meloxicam (Metacam) | Boehringer Ingelheim | 141-213 | 5 mg/ml |
| Enrofloxacin | Baytril | 08713254-186599 | 22.7 mg/ml |
| Thin tipped hemostats | Fine Science Tools | 13021-12 | |
| Metzenbaum Scissor | Fine Science Tools | 14018-18 | |
| Iris Scissors | Fine Science Tools | 14058-09 | |
| Dumont Forcep | Fine Science Tools | 11251-20 | |
| Serrated Forcep | Fine Science Tools | 11020-12 | |
| Gavage needle | Fine Science Tools | 18060-20 | |
| Microneedle driver | Fine Science Tools | 12075-14 | |
| Spring Scissor | Fine Science Tools | 15396-00 | |
| Insulin syringe | Various | ||
| 1mL syringe | Various | ||
| 20mL syringe | Various | ||
| Glucometer (one touch ultra mini) | Lifescan | 70021208 | |
| Multiplex insulin and GLP-1 kit | Meso Scale Discovery | K15171C-1 | |
| GraphPad Prism 6.00 | GraphPad Software | ||
| Nestlets | Ancare | NES3600 |
References
- Buchwald, H., et al. Bariatric surgery: a systematic review and meta-analysis. JAMA. 292 (14), 1724-1737 (2004).
- Wadden, T. A., Butryn, M. L., Byrne, K. J. Efficacy of lifestyle modification for long-term weight control. Obes Res. 12, 151s-162s (2004).
- Yanovski, S. Z., Yanovski, J. A. Obesity. N Engl J Med. 346 (8), 591-602 (2002).
- Abbatini, F., et al. Long-term effects of laparoscopic sleeve gastrectomy, gastric bypass, and adjustable gastric banding on type 2 diabetes. Surg Endosc. 24 (5), 1005-1010 (2010).
- Sjostrom, L., et al. Effects of bariatric surgery on mortality in Swedish obese subjects. N Engl J Med. 357 (8), 741-752 (2007).
- Adams, T. D., et al. Cancer incidence and mortality after gastric bypass surgery. Obesity (Silver Spring). 17 (4), 796-802 (2009).
- Vest, A. R., Heneghan, H. M., Schauer, P. R., Young, J. B. Surgical management of obesity and the relationship to cardiovascular disease. Circulation. 127 (8), 945-959 (2013).
- Ahmed, A. R., et al. Laparoscopic Roux-en-Y gastric bypass and its early effect on blood pressure. Obes Surg. 19 (7), 845-849 (2009).
- Pories, W. J., et al. Who would have thought it? An operation proves to be the most effective therapy for adult-onset diabetes mellitus. Ann Surg. 222 (3), 339-350 (1995).
- Garibay, D., et al. beta-Cell Glucagon-Like Peptide-1 Receptor Contributes to Improved Glucose Tolerance After Vertical Sleeve Gastrectomy. Endocrinology. 157 (9), 3405-3409 (2016).
- McGavigan, A. K., et al. TGR5 contributes to glucoregulatory improvements after vertical sleeve gastrectomy in mice. Gut. 66 (2), 226-234 (2017).
- McGavigan, A. K., et al. Vertical sleeve gastrectomy reduces blood pressure and hypothalamic endoplasmic reticulum stress in mice. Dis Model Mech. 10 (3), 235-243 (2017).
- Esteban Varela, J., Nguyen, N. T. Laparoscopic sleeve gastrectomy leads the U.S. utilization of bariatric surgery at academic medical centers. Surg Obes Relat Dis. 11 (5), 987-990 (2015).
- Laferrere, B., et al. Effect of weight loss by gastric bypass surgery versus hypocaloric diet on glucose and incretin levels in patients with type 2 diabetes. J Clin Endocrinol Metab. 93 (7), 2479-2485 (2008).
- Adams, T. D., et al. Health benefits of gastric bypass surgery after 6 years. Jama. 308 (11), 1122-1131 (2012).
- McGavigan, A. K., et al. TGR5 contributes to glucoregulatory improvements after vertical sleeve gastrectomy in mice. Gut. , (2015).
- Peterli, R., et al. Improvement in glucose metabolism after bariatric surgery: comparison of laparoscopic Roux-en-Y gastric bypass and laparoscopic sleeve gastrectomy: a prospective randomized trial. Ann Surg. 250 (2), 234-241 (2009).
- Ryan, K. K., et al. FXR is a molecular target for the effects of vertical sleeve gastrectomy. Nature. 509 (7499), 183-188 (2014).
- Wilson-Perez, H. E., et al. Vertical sleeve gastrectomy is effective in two genetic mouse models of glucagon-like Peptide 1 receptor deficiency. Diabetes. 62 (7), 2380-2385 (2013).
- Pressler, J. W., et al. Vertical sleeve gastrectomy restores glucose homeostasis in apolipoprotein A-IV KO mice. Diabetes. 64 (2), 498-507 (2015).
