Erweiterte 78%-Hepatektomie in einem chirurgischen Mausmodell
Summary
Das Mausmodell der partiellen 2/3 (66%) Hepatektomie ist in der Literatur gut beschrieben, aber ausgedehntere Hepatektomien, die das Small-for-Size-Syndrom nach Lebertransplantation nachahmen, wurden selten verwendet. Wir beschreiben eine erweiterte 78%ige Hepatektomie in einem Mausmodell, die bei gesunden Mäusen zu einer postoperativen Letalität von etwa 50% führt.
Abstract
Die partielle 2/3-Hepatektomie bei Mäusen wird in der Forschung eingesetzt, um die Regenerationsfähigkeit der Leber zu untersuchen und die Ergebnisse der Leberresektion in einer Reihe von Krankheitsmodellen zu untersuchen. Bei der klassischen partiellen 2/3-Hepatektomie bei Mäusen werden zwei der fünf Leberlappen, nämlich der linke und der Medianlappen, die etwa 66 % der Lebermasse ausmachen, en bloc reseziert, wobei ein postoperatives Überleben von 100 % erwartet wird. Aggressivere partielle Hepatektomien sind technisch anspruchsvoller und werden daher bei Mäusen nur selten eingesetzt. Unsere Gruppe hat ein Mausmodell einer erweiterten Hepatektomietechnik entwickelt, bei der drei der fünf Leberlappen, einschließlich des linken, mittleren und rechten oberen Lappens, separat reseziert werden, um etwa 78% der gesamten Lebermasse zu entfernen. Diese verlängerte Resektion bei ansonsten gesunden Mäusen hinterlässt eine Restleber, die nicht immer eine angemessene und rechtzeitige Regeneration aufrechterhalten kann. Ein Versagen der Regeneration führt letztendlich zu einer postoperativen Letalität von 50 % innerhalb von 1 Woche aufgrund eines fulminanten Leberversagens. Dieses Verfahren der erweiterten 78%-Hepatektomie bei Mäusen stellt ein einzigartiges chirurgisches Modell für die Untersuchung des Small-for-Size-Syndroms und die Bewertung therapeutischer Strategien zur Verbesserung der Leberregeneration und der Ergebnisse im Rahmen einer Lebertransplantation oder einer erweiterten Leberresektion bei Krebs dar.
Introduction
Chirurgische Leberresektionsmodelle von Mäusen und Ratten, die erstmals 1931 beschrieben wurden, sind die gebräuchlichsten experimentellen Modelle, die zur Untersuchung der molekularen Grundlagen der Leberregeneration verwendet werden. Sie könnten auch in der translationalen wissenschaftlichen Forschung nützlich sein, um Strategien zur Verbesserung der Ergebnisse nach längerer Leberresektion oder Transplantation suboptimaler Lebertransplantate zu testen und zu entwickeln 1,2,3,4. Partielle Hepektomien (PH) bei Mäusen führen zur Entfernung von etwa 2/3 (66 %) der gesamten Lebermasse (TLM), die bei gesunden Tieren zu außergewöhnlichen Ergebnissen führen5. Das Verfahren ist von kurzer Dauer, aufgrund geringer Unterschiede in der Anatomie der Mausleber leicht reproduzierbar, und das postoperative Überleben liegt in der Regel bei nahezu 100 %1.
Die partielle 2/3-Hepatektomie, die die Resektion des linken Lappens (LL) und des Medianlappens (ML) umfasst, ermöglicht eine relativ ungehinderte Regeneration der Restlappen durch eine Lappenentzündung oder eine Einschränkung des hepatischen Zu- und Abflusses. Vielmehr führen ein erhöhter portalvenöser Fluss und die anschließende Scherbelastung der sinusförmigen Endothelzellen der Leber nach PH zu einer anhaltenden Hochregulierung der Expression der endothelialen Stickstoffmonoxidsynthase (eNOS) und der anschließenden Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO), was zur Vorbereitung der Hepatozyten für die Proliferation und Leberregeneration beiträgt3. Zu den Ergebnissen, die häufig nach 2/3 PH in Krankheitsmodellen wie der nichtalkoholischen Fettlebererkrankung oder in bestimmten genetischen Hintergründen untersucht werden, gehören das Risiko eines akuten Leberversagens, qualitative und quantitative Messungen der Regenerationsfähigkeit der Leber und andere biologische Reaktionen auf Stress oder traumatische Verletzungen 1,3.
Ein Mausmodell, das das funktionelle oder anatomische Small-for-Size-Syndrom nachahmt, wie es nach einer verlängerten Leberresektion bei Krebs oder einer Transplantation von marginalen (Steatose oder verlängerte ischämische Zeit) oder partiellen (gespaltenen oder aus der lebenden Spenderleber) Lebertransplantaten auftritt, ist jedoch noch nicht gut etabliert. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, sind Modelle umfangreicherer Leberresektionen erforderlich, die über die Aufrechterhaltung einer minimalen (und funktionellen) Lebermasse hinausgehen, um das Small-for-Size-Lebersyndrom und die mit diesem Syndrom verbundene erhöhte Mortalität zu modellieren 6,7.
Die Anatomie der Leber von Mäusen weist minimale Variationen auf. Die Leber der Maus besteht aus fünf Lappen, die jeweils den folgenden Prozentsatz der gesamten Lebermasse ausmachen: linker Lappen (LL; 34,4 ± 1,9 %), Medianlappen (ML; 26,2 ± 1,9 %), rechter oberer (auch rechter oberer Lappen genannt) (RUL; 16,6 ± 1,4 %), rechter unterer (auch rechter unterer Lappen genannt) (RLL; 14,7 ± 1,4 %) und Schwanzlappen (CL, 8,1 ± 1,0 %)1, 5. Urheberrecht Jeder Lappen wird von einer Pfortadertriade versorgt, die einen Ast der Leberarterie, einen Ast der Pfortader und einen Gallengang5 umfasst. In der Vergangenheit wurden mehrere Techniken beschrieben, um eine 2/3 PH durch Resektion des LL und des ML durchzuführen. Dazu gehören 1) die klassische Technik, die aus einer einzigen Ligatur en bloc an der Basis jedes resezierten Lappens besteht; 2) die hämostatische Clip-Technik, bei der Titanclips an der Basis der resezierten Lappen angebracht werden; 3) eine gefäßorientierte parenchymerhaltende Technik unter Verwendung von Piercingnähten proximal der Klemme; und 4) eine gefäßorientierte mikrochirurgische Technik, bei der die Pfortader- und Leberarterienäste vor der Lappenresektionligiert werden 1. Obwohl jede Technik relative Stärken und Schwächen aufweist, führt keine zu einer höheren Letalität 1,8,9.
In dieser Studie stellen wir eine neuartige Methode für eine verlängerte PH von 78% bei Mäusen vor. In diesem Modell werden drei von fünf Leberlappen, einschließlich LL, ML und RUL, separat mit einer Ligaturtechnik entfernt (Abbildung 1). Dieses Verfahren führt zur Resektion von etwa 78 % (77,2 ± 5,2 %) der gesamten Lebermasse. Unsere Entscheidung, LL und ML getrennt zu entfernen und nicht “en bloc” wie bei der klassischen PH-Technik, minimiert Komplikationen, die mit einer En-bloc-Resektion dieser beiden Lappen verbunden sind, wie z. B. eine suprahepatische Hohlvenenstenose und ein erhöhtes Risiko einer Nekrose der verbleibenden Lappen, wenn die einzelne Ligatur zu nahe an der Hohlvene angelegt wird1. 10,11,12,13,14. Dies ist entscheidend, bevor Sie zum letzten Schritt dieses Verfahrens übergehen, um die RUL zu entfernen. Diese umfangreiche Hepatektomie bei 8-12 Wochen alten Wildtyp-Mäusen mit C57BL/6 führt innerhalb von 1 Woche nach der Operation zu einer Letalität von 50 % aufgrund einer fehlgeschlagenen Leberregeneration, die zu einem fulminanten Leberversagen führt15,16. Dieses Mausmodell mit erhöhter Letalität nach erweiterter 78%-Hepatektomie rekapituliert die Pathophysiologie des Small-for-Size-Syndroms angemessen und ermöglicht die Entwicklung und Erprobung neuartiger Strategien zur Verbesserung der Ergebnisse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Um eine erweiterte 78%ige Hepatektomie mit einer Letalität von 50% bei Mäusen erfolgreich durchzuführen, ist es entscheidend, dass jeder Leberlappen präzise reseziert wird. Dieses Maß an Kompetenz und Präzision kann nur erreicht werden, wenn der Eingriff wiederholt durchgeführt wird. Die Schulungskurve variiert je nach Bediener, erfordert aber in der Regel 3-6 Monate Übung. Eine Leberresektion, bei der weniger als 78 % des TLM entfernt werden, würde zu höheren Überlebensraten führen, während eine Leberresekt…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch NIH R01-Zuschüsse DK063275 und HL086741 an CF unterstützt. PB und TA sind Empfänger eines NRSA-Stipendiums aus dem NHLBI T32 Training Grant HL007734.
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) |
References
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