Summary

생쥐의 단일 문합 십이지장-회장 우회술(Single-Anastomosis Duodeno-Ileal Bypass with Sleeve Gastrectomy Model in Mice)

Published: February 10, 2023
doi:

Summary

단일 문합 십이지장-회장 우회술(SADI-S)은 중요한 대사 효과가 있는 새로운 비만 절차입니다. 이 기사에서는 마우스에서 SADI-S의 신뢰할 수 있고 재현 가능한 모델을 제시합니다.

Abstract

비만은 전 세계적으로 주요 건강 문제입니다. 이에 대한 대응으로 비만 및 관련 동반 질환(예: 당뇨병, 이상지질혈증, 비알코올성 지방간염, 심혈관 사건 및 암)을 제한적이고 흡수 불량 기전을 통해 치료하기 위한 비만 수술이 등장했습니다. 이러한 절차가 이러한 개선을 허용하는 메커니즘을 이해하려면 유전자 변형 동물을 쉽게 생성할 수 있기 때문에 종종 동물, 특히 생쥐로의 전이가 필요합니다. 최근에는 위소매절제술을 동반한 단문합십이지장회장우회술(SADI-S)이 제한적 효과와 흡수불량 효과를 모두 사용하는 시술로 등장하여 주요 비만의 경우 위우회술의 대안으로 사용되고 있다. 지금까지 이 절차는 강력한 대사 개선과 관련이 있어 일상적인 임상 실습에서 사용이 현저하게 증가했습니다. 그러나 이러한 대사 효과의 기본 메커니즘은 동물 모델의 부족으로 인해 제대로 연구되지 않았습니다. 이 기사에서는 수술 전후 관리에 특히 중점을 두고 생쥐에서 신뢰할 수 있고 재현 가능한 SADI-S 모델을 제시합니다. 이 새로운 설치류 모델의 설명과 사용은 과학계가 SADI-S에 의해 유도된 분자, 대사 및 구조적 변화를 더 잘 이해하고 임상 실습을 위한 수술 적응증을 더 잘 정의하는 데 도움이 될 것입니다.

Introduction

비만은 유병률이 증가하는 새로운 풍토병 상황으로, 전 세계 성인 20명 중 약 1명에게 영향을 미칩니다1. 비만 수술은 최근 몇 년 동안 영향을 받은 성인에게 가장 효과적인 치료 옵션이 되었으며, 체중 감소와 대사 장애를 모두 개선하고2,3, 사용된 수술 절차에 따라 결과가 달라집니다.

비만 시술의 효과와 관련된 두 가지 주요 메커니즘이 있습니다: 포만감을 증가시키는 것을 목표로 하는 제한(예: 위의 80%가 제거되는 위소매절제술(SG))과 흡수 장애. 제한과 흡수 장애를 모두 암시하는 절차 중 위소매절제술을 동반한 단일 문합 십이지장-회장 우회술(SADI-S)이 Roux-en-Y 위 우회술(RYGB)의 대안으로 제안되었으며, 여기서 약 20%의 환자에서 체중 회복이 관찰됩니다 4,5. 이 기술에서 위소매절제술은 소장 재배열과 관련이 있으며 담즙과 짧은 총사지(전체 소장 길이의 1/3)로 나뉩니다(그림 1A). 기술적으로 SADI-S는 RYGB에 비해 단일 문합만 필요하다는 장점이 있어 작동 시간이 약 30% 단축됩니다. 또한,이 방법은 유문을 보존하여 소화성 궤양 질환의 위험을 줄이고 문합 누출을 제한합니다. SADI-S는 또한 높은 신진 대사 개선율과 관련이 있으며, 지난 몇 년 동안 그 사용을 강력하게 선호했습니다 6,7.

대사 효과가 비만 시술의 기초가 되고 있기 때문에 그 메커니즘을 설명하는 것이 중요해 보입니다. 따라서 비만 시술을 위한 동물 모델의 사용은 동물 모델의 대사 효과와 관련된 세포 및 분자 경로를 더 잘 이해하는 데 가장 중요하다8. 이러한 모델은, 예를 들어, 통제된 환경9에서 SG 또는 RYGB 후 음식 섭취량의 변화를 더 잘 이해하고, 장 장벽을 통한 포도당 또는 콜레스테롤 플럭스의 연구에 기여하였다10,11; 이러한 정보는 임상 연구에서 거의 사용할 수 없습니다. 이 지식은 최적의 수술 적응증을 정의하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이전에 SG 및 RYGB12의 마우스 모델에 대해 설명했습니다. 그러나 임상 실습에서 유망한 결과에도 불구하고 SADI-S는 쥐13,14,15에서만 개발되고 설명되었습니다. 그러나, 그의 유전적 가단성을 감안할 때, 마우스 모델은 과거에 이러한 절차의 다양한 대사 효과를 연구하는 데 유용했으며(16,17,18), SADI-S 마우스 모델은 기술적 어려움에도 불구하고 SADI-S의 효과를 평가하는 데 유용할 수 있다.

이 기사에서는 재현 가능한 방식으로 마우스(그림 1B)에서 SADI-S 절차의 적응에 대해 설명합니다. 수술 전후 관리에 대한 설명에 특별한주의를 기울입니다.

Protocol

이 프로토콜은 동물 실험을 위한 현지 프랑스 윤리 위원회(Comité d’éthique en expérimentation animale; 참조 CEEA-PdL n 06)의 승인을 받았습니다. 1. 수술 전 준비 수술 3 일 전에 일반 식단에 젤 다이어트 식품을 추가하십시오. 수술 6시간 전에 마우스를 금식시킵니다. 산소(1L/min)가 있는 전용 챔버에서 5% 이소플루란(1L/min)으로 마취를 유도합니다. 마우스에 부?…

Representative Results

학습 곡선이 모델의 학습 곡선은 그림 6에 나와 있습니다. 수술 시간의 점진적인 감소가 관찰되어 4주간의 집중 훈련 후 약 60분의 수술에 도달합니다(그림 6A). 수술 후 5일 생존율도 시간이 지남에 따라 개선되어 정기적인 진료 기간 동안 77%에 도달했습니다(그림 6B). 사망의 가장 빈번한 원인은 문합 누출과 담즙성 …

Discussion

기술이 지속적으로 발전하고 있는 비만 수술은 현재 비만 및 관련 대사 동반 질환에 대한 가장 효과적인 치료법인 것으로 보입니다 3,19,20. 20074에서 처음 기술된 SADI-S 시술은 다른 흡수 장애 수술보다 더 큰 대사 효과와 관련된 유망한 시술이다. 동물 모델, 특히 유전자 변형 모델의 빠른 생성을 허용하는 마우…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

봉합사와 수술용 클립을 친절하게 제공해 주신 Ethicon(Johnson and Johnson surgical technologies)에 감사드립니다. 이 작업은 NExT Talent Project, Université de Nantes, CHU de Nantes의 보조금으로 지원되었습니다.

Materials

Agagani needle 26 G Terumo 050101B 26 G needle
Betadine dermique  Pharma-gdd 3300931499787 Povidone solution
Betadine scrub Pharma-gdd  3400931499787 Povidone solution
Binocular microscope Optika Microscopes Italy SZN-9 Binocular stereomicroscope
Buprecare Animalcare 3760087151244 Buprenorphin
Castroviejo, straight 9 cm F.S.T 12060-02 Micro scissors
Castroviejo, straight 9 cm F.S.T 12060-02 Needle holder
Chlorure de sodium Fresenius 0.9% Fresenius Kabi  BE182743 NaCl 0.9%
Clamoxyl Med'vet 5414736007496 Amoxicilline
Cotton buds Comed 2510805 Cotton swabs
Element HT5 Scilvet Element HT5 Automated hematology analyzer
Emeprid CEVA 3411111914365 Metoclopramid
Extra Fine Graefe Forceps, curved (tip width: 0.5 mm) F.S.T 11152-10 Surgical forceps
Extra Fine Graefe Forceps, straight (tip width: 0.5 mm) F.S.T 11150-10 Surgical forceps
Fercobsang Vetoprice QB03AE04 Iron, multivitamins and minerals 
Forane Baxter 1001936060 Isoflurane
Graefe forceps, straight (tip width: 0.8 mm) F.S.T 11050-10 Forceps
Graphpad Prism version 8.0 GraphPad Software, Inc. Version 8.0 Software for statistical analysis
Heat pad Intellibio innovation A-2101-00300 Heat pad
Incubator Bioconcept Technologies Manufactured on demand Incubator 
Lighting Optika Microscopes Italy CL-30 Lighting for microscopy
Ocrygel Med'vet 3700454505621 Carboptol 980 NF
Pangen 2.5 cm x 3.5 cm Urgovet A02978 Haemostatic collagen compress
Prolene 6/0 B.Braun 3097915 Optilene 6/0 (0.7 metric) 75 cm 2XDR13 CV2 RCP, suture cord
Prolene 8/0 Ethicon 8732 2 x BV175-6 MP, 3/8 Circle, 8 mm,  suture cord
Scissors F.S.T 146168-09 Surgical scissors
Sterile compresses  Laboartoire Sylamed 211S05-50 Non-woven sterile compressed
Terumo Syringe Terumo 50828 1 mL syringe
Titanium hemostatic clip Péters Surgical B2180-1 Surgical clip
Vannas Wolff F.S.T 15009-08 Micro scissors
Vita Rongeur Virbac 3597133087611 Vitamin supplementation
Vitaltec stainless Péters Surgical PB 220-EB Medium Surgical clip applier

References

  1. Flegal, K. M., Carroll, M. D., Kit, B. K., Ogden, C. L. Prevalence of obesity and trends in the distribution of body mass index among US adults, 1999-2010. JAMA. 307 (5), 491-497 (2012).
  2. Sjöström, L., et al. Association of bariatric surgery with long-term remission of type 2 diabetes and with microvascular and macrovascular complications. JAMA. 311 (22), 2297-2304 (2014).
  3. Dyson, J., et al. Hepatocellular cancer: the impact of obesity, type 2 diabetes and a multidisciplinary team. Journal of Hepatology. 60 (1), 110-117 (2014).
  4. Sánchez-Pernaute, A., et al. Proximal duodenal-ileal end-to-side bypass with sleeve gastrectomy: proposed technique. Obesity Surgery. 17 (12), 1614-1618 (2007).
  5. Himpens, J., Verbrugghe, A., Cadière, G. B., Everaerts, W., Greve, J. W. Long-term results of laparoscopic Roux-en-Y Gastric bypass: evaluation after 9 years. Obesity Surgery. 22 (10), 1586-1593 (2012).
  6. Sánchez-Pernaute, A., et al. Long-term results of single-anastomosis duodeno-ileal bypass with sleeve gastrectomy (SADI-S). Obesity Surgery. 32 (3), 682-689 (2022).
  7. Shoar, S., Poliakin, L., Rubenstein, R., Saber, A. A. Single anastomosis duodeno-ileal switch (SADIS): A systematic review of efficacy and safety. Obesity Surgery. 28 (1), 104-113 (2018).
  8. Rao, R. S., Rao, V., Kini, S. Animal models in bariatric surgery–a review of the surgical techniques and postsurgical physiology. Obesity Surgery. 20 (9), 1293-1305 (2010).
  9. Lutz, T. A., Bueter, M. The use of rat and mouse models in bariatric surgery experiments. Frontiers in Nutrition. 3, 25 (2016).
  10. Baud, G., et al. Bile diversion in Roux-en-Y Gastric Bypass modulates sodium-dependent glucose intestinal uptake. Cell Metabolism. 23 (3), 547-553 (2016).
  11. Blanchard, C., et al. Sleeve gastrectomy alters intestinal permeability in diet-induced obese mice. Obesity Surgery. 27 (10), 2590-2598 (2017).
  12. Ayer, A., et al. Techniques of sleeve gastrectomy and modified Roux-en-Y Gastric Bypass in mice. Journal of Visualized Experiments. (121), e54905 (2017).
  13. Wang, T., et al. Comparison of diabetes remission and micronutrient deficiency in a mildly obese diabetic rat model undergoing SADI-S versus RYGB. Obesity Surgery. 29 (4), 1174-1184 (2019).
  14. Wu, W., et al. Comparison of the outcomes of single anastomosis duodeno-ileostomy with sleeve gastrectomy (SADI-S), single anastomosis sleeve ileal (SASI) bypass with sleeve gastrectomy, and sleeve gastrectomy using a rodent model with diabetes. Obesity Surgery. 32 (4), 1209-1215 (2022).
  15. Laura, M., et al. Establishing a reproducible murine animal model of single anastomosis duodenoileal bypass with sleeve gastrectomy (SADl-S). Obesity Surgery. 28 (7), 2122-2125 (2018).
  16. Meoli, L., et al. Intestine-specific overexpression of LDLR enhances cholesterol excretion and induces metabolic changes in male mice. Endocrinology. 160 (4), 744-758 (2019).
  17. Abu El Haija, M., et al. Toll-like receptor 4 and myeloid differentiation factor 88 are required for gastric bypass-induced metabolic effects. Surgery for Obesity and Related Diseases. 17 (12), 1996-2006 (2021).
  18. Kumar, S., et al. Lipocalin-type prostaglandin D2 synthase (L-PGDS) modulates beneficial metabolic effects of vertical sleeve gastrectomy. Surgery for Obesity and Related Diseases. 12 (8), 1523-1531 (2016).
  19. Heffron, S. P., et al. Changes in lipid profile of obese patients following contemporary bariatric surgery: A meta-analysis. The American Journal of Medicine. 129 (9), 952-959 (2016).
  20. Carswell, K. A., Belgaumkar, A. P., Amiel, S. A., Patel, A. G. A systematic review and meta-analysis of the effect of gastric bypass surgery on plasma lipid levels. Obesity Surgery. 26 (4), 843-855 (2016).
  21. Surve, A., Zaveri, H., Cottam, D. Retrograde filling of the afferent limb as a cause of chronic nausea after single anastomosis loop duodenal switch. Surgery for Obesity and Related Diseases. 12 (4), 39-42 (2016).
  22. Uysal, M., et al. Caecum location in laboratory rats and mice: an anatomical and radiological study. Laboratory Animals. 51 (3), 245-255 (2017).
  23. Sánchez-Pernaute, A., et al. Single-anastomosis duodeno-ileal bypass with sleeve gastrectomy: metabolic improvement and weight loss in first 100 patients. Surgery for Obesity and Related Diseases. 9 (5), 731-735 (2013).
  24. Wei, J. H., Yeh, C. H., Lee, W. J., Lin, S. J., Huang, P. H. Sleeve gastrectomy in mice using surgical clips. Journal of Visualized Experiments. (165), e60719 (2020).
  25. Ying, L. D., et al. Technical feasibility of a murine model of sleeve gastrectomy with ileal transposition. Obesity Surgery. 29 (2), 593-600 (2019).
  26. 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).

Play Video

Cite This Article
Frey, S., Ayer, A., Sotin, T., Lorant, V., Cariou, B., Blanchard, C., Le May, C. Single-Anastomosis Duodeno-Ileal Bypass with Sleeve Gastrectomy Model in Mice. J. Vis. Exp. (192), e64610, doi:10.3791/64610 (2023).

View Video