הדור של מודל עכברוש של אי ספיקת כבד חריפה על ידי שילוב 70% כריתת הריאה חלקית ופרצטמול
Summary
ספיקת כבד חריפה מודל בעלי חיים שפותחה במחקר הנוכחי מציג חלופה אפשרית למחקר של טיפולים פוטנציאליים. המודל הנוכחי מעסיק את ההשפעה המשולבת של פציעה פיזית ומושרה בתרופות בכבד ומספק חלון זמן מתאים כדי ללמוד את הפוטנציאל של טיפולים חדשניים.
Abstract
אי ספיקת כבד חריפה (אלף) היא מחלה קלינית הנגרמת על ידי חבלות שונות וכתוצאה מכך אובדן מטבולית, ביוכימית, סינתזה, ו הרעלים פונקציות של הכבד. במקרים של נזק בלתי הפיך ביותר בכבד, השתלת כבד אורתוטרופי (OLT) נשאר הטיפול היחיד הזמין. כדי ללמוד את הפוטנציאל התרפויטי של טיפול באלף, הבדיקה המוקדמת במודל החי של אלף היא חיונית. במחקר הנוכחי, מודל אלף בחולדות פותחה על ידי שילוב 70% כריתת hepatectomy חלקית (PHx) וזריקות של פרצטמול (APAP) המספק חלון טיפולי של 48 h. חציון ואת האונות לרוחב השמאלי של הכבד הוסרו לבלו 70% ממסת הכבד APAP ניתנה 24 שעות בניתוח עבור 2 ימים. הישרדות בבעלי חיים באלף המושרה נמצאה בירידה חמורה. ההתפתחות של אלף אושרה על ידי שינוי רמות הסרום של האנזימים אלטין העברת אמינו (ALT), אספרטט העברת אמינו (AST), פוספטאז אלקליין (ALP); שינויים בזמן הפרותרומבין (PT); והערכה של היחס המנורמל הבינלאומי (INR). המחקר של הפרופיל ביטוי הגן על ידי qPCR חשף עלייה ברמות הביטוי של גנים המעורבים אפופטוזיס, דלקת, ובהתקדמות של פציעה בכבד. התנוונות מניוון של hepatocytes וחדירה של תאים חיסוניים נצפתה על ידי הערכה היסטולוגית. הסבירות של אלף אושרה על ידי שיקום של רמות ההישרדות והסרום של ALT, AST, ו-ALP לאחר השתלת הטחול של החולדה בריאה syngeneic. מודל זה מציג חלופה אמינה למודלים הזמינים בעלי חיים כדי ללמוד את הפתופסולוגיה של אלף, כמו גם להעריך את הפוטנציאל של טיפול הרומן של אלף. השימוש בשתי גישות שונות מאפשר גם לבחון את ההשפעה המשולבת של פגיעה בכבד ובתרופות הנובעות מסמים. השגות והכדאיות של ההליך הנוכחי הוא יתרון נוסף של המודל.
Introduction
אי ספיקת כבד חריפה (אלף) מוגדר על ידי האגודה האמריקנית לחקר מחלות כבד כהתפתחות מהירה של פגיעה בכבד חריפה ללא סימנים קודמים של נזק מאופיין ליקוי חמור של סינתטי, מטבולית, ו הרעלים פונקציות של הכבד1. אלף שונה מכשל כבד כרוני שבו הכישלון מתרחש כתוצאה של פגיעה בכבד הנגרמת על פני תקופה ארוכה של זמן מ ספיקת כבד כרונית חריפה (aclf), שבו נזק לכבד פתאומי מתרחש כתוצאה של מחלות כבד כרונית2,3,4. התרופה הזמינה היחידה עבור אלף היא השתלת כבד אורתוטופית (OLT), או מוות עלול להתרחש. בשל המחסור של תורמי הכבד, שיעור התמותה בחולים הסובלים מאלף הוא גבוה מאוד.
כדי ללמוד את הפוטנציאל של גישות טיפוליות חלופיות ולהבין טוב יותר את הפתופסיולוגיה של אלף, מודלים בעלי חיים שיכולים לשקף את אלף המתרחשים בבני האדם הם זקוקים. רבים מדגמי החיות הזמינים שכבר הינם בעלי מספר חסרונות. ההשפעות של פרצטמול (APAP) קשות להתרבות, אך יש להן את הדמיון הקרוב ביותר במונחים של הערכים הטמפורלית, הקליניים, הביוכימיים והפתולוגיים. Apap מודלים בעלי חיים המושרה לעתים קרובות בעיות בשל נוכחותם של טהמוגלובינמיה נגרמת על ידי חמצון של המוגלובין על ידי apap ו intermediates שלה5,6,7. בעיה נוספת היא חוסר ביכולת התגובה המשתקף על ידי תגובות מינון בלתי צפויות ואת זמן המוות. אלף מודלים בעלי חיים המיוצרים באמצעות פחמן טטרהכלוריד(ccl4) יש שיקול העוני המסכן8,9,10,11. קונקבלנה (קון a) וליפוסכריד (lps)-המושרה אלף בעלי חיים מודלים לא משקפים את הדפוס הקליני של המחלה האנושית, למרות שיש להם יתרונות במחקר של מנגנונים סלולריים המעורבים מחלות בכבד אוטואימוניות במחקר של אלח דם בהתאמה12,13,14,15. באופן דומה, thioacetamide (TAA) גם דורש ביוטרנספורמציה כדי מטבוליזם פעיל thioacetamide סולפוקסיד ומראה וריאציה מינים16,17,18,19. ד-גלטוסמיטין (d-Gal) מייצרת מספר שינויים ביוכימיים, מטבוליים ופיסיולוגיים הדומים לאלף, אך אינו מסוגל לשקף את כל המצב הפתולוגי של אלף20,21,22,23. היו מעט מאוד נסיונות לשלב שתיים או יותר מהשיטות האלה כדי לפתח דגם אלף שמסוגל לשקף את תסמונת אלף בצורה טובה יותר13. לכן, מחקרים נוספים נדרשים לפתח מודל שיכול לשקף את הפרמטרים של המחלה, יש התפתחות טובה יותר, ומספק מספיק זמן כדי ללמוד את ההשפעות של התערבות טיפולית.
במחקר הנוכחי, המודל האלטרנטיבי של אלף בחולדות נוצר על ידי שילוב ההשפעות של כריתת hepatectomy (PHx) ומינונים נמוכים יותר של מגיב hepatoרעילים. Apap יש תפקיד מבוסס היטב גרימת פציעה בכבד5,24,25. זהו כאבים בשימוש נרחב הוא רעיל לכבד במינון supratherapeutic על ידי יצירת מטבוליטים רעילים. APAP הוא הגורם למותם של רבים במדינות מפותחות. פגיעה גופנית נגרמת על ידי כריתת hepatectomy יוזם הפעלה של תהליכים שונים המעורבים דלקת, כמו גם התחדשות הכבד. הזרקה של הסוכן hepatotoxic APAP גורם לסביבה עוינת בכבד, מניעת התפשטות של hepatציטים. זה מפחית את תקופת הלחץ על בעל החיים, אשר כאשר בשילוב עם מינונים קטנים יותר של hepatotoxin, מוביל לשגות טוב יותר של ההליך. לכן, באמצעות מודל זה, השפעה שוללת של שני סוגים של פציעות בכבד נחקרו. כדי לאפיין את דגם אלף החי המפותח, הפרמטרים הפיזיולוגיים והביוכימיים נחקרו. ההיבישה המוצלחת של אלף אושרה על ידי השתלת החולדה בריאה syngeneic.
Protocol
Representative Results
Discussion
התפתחותו של דגם בעלי חיים מתאים לאלף היא החשובה ביותר להבנת הפתוגנזה וההתקדמות של אלף. מודל מאופיין היטב של אלף בעלי חיים גם מספק את ההזדמנות לפיתוח ולניסוי של גישות טיפוליות חדשות נגד אלף. ניסיונות רבים נעשו לפתח מודל רלוונטי קלינית של אלף6,12,<sup class="xre…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי מענק הליבה שהתקבל מהמחלקה לביוטכנולוגיה, ממשלת הודו למכון הלאומי לאימונולוגיה, ניו דלהי.
Materials
| Acetaminophen (Biocetamol) | EG Pharmaceuticals | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Alkaline Phosphatase Kit (DEA) | Coral Clinical System, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Automated analyser | Tulip, Alto Santracruz, India | Screen Maaster 3000 | Biochemical analyser for liver functional test |
| Betadine (Povidon-Iodine Solution) | Win-Medicare; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Biological safety cabinet (Class I) | Kartos international; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Bright Field Microscope | Olympus, Japan | LX51 | |
| Cefotaxime (Taxim®) | AlKem; India | cefotaxime sodium injection, No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Cell Strainer | Sigma; US | CLS431752 | |
| Collagenase Type I | Gibco by Life Technologies | 17100-017 | |
| Cotton Buds | Pure Swabs Pvt Ltd; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Drape Sheet | JSD Surgicals, Delhi, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| DPX Mountant | Sigma; US | 6522 | |
| Eosin Y solution, alcoholic | Sigma; US | HT110132 | |
| Forceps | Major Surgicals; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Gas Anesthesia System | Ugo Basile; Italy | 211000 | |
| Glucose | Himedia, India | GRM077 | |
| Hair removing cream (Veet®) | Reckitt Benckiser, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Hematoxylin Solution, Mayer's | Sigma; US | MHS16 | |
| Heparin sodium salt | Himedia; India | RM554 | |
| Hyaluronidase From Sheep Testes | Sigma; US | H6254 | |
| I.V. Cannula (Plusflon) | Mediplus, India | Ref 1732411420 | |
| Insulin Syringes | BD; US | REF 303060 | |
| Isoflurane (Forane®) | Asecia Queenborough | No B506 | Inhalation Anaesthetic |
| Ketamine (Ketamax®) | Troikaa Pharmaceuticals Ltd. | Ketamine hydrochloride IP, No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Meloxicam (Melonex®) | Intas Pharmaceuticals Ltd; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Micro needle holders straight & curved |
Mercian; England | BS-13-8 | |
| Micro needle holders straight & curved |
Mercian; England | BS-13-8 | |
| Microtome | Histo-Line Laboratories, Italy | MRS3500 | |
| Nylon Thread | Mighty; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Paraformaldehyde | Himedia; India | GRM 3660 | |
| Percoll® | GE Healthcare | 17-0891-01 | |
| Refresh Tears/Eyemist Gel | Allergan India Private Limited/Sun Pharma, India | P3060 | No specific Catalog Number |
| RPMI | Himedia; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Scalpel | Major Surgicals; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Scissors | Major Surgicals; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| SGOT (ASAT) KIT | Coral Clinical System, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| SGPT (ALAT) KIT | Coral Clinical System, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Shandon Cryotome E Cryostat | Thermo Electron Corporation; US | No specific Catalog Number | |
| Sucrose | Sigma; US | S0389 | |
| Surgical Blade No. 22 | La Medcare, India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Surgical Board | Locally made | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Surgical White Tape | 3M India; India | 1530-1 | Micropore Surgical Tape |
| Sutures | Ethicon, Johnson & Johnson, India | NW 5047 | |
| Syringes (1ml, 26 G) | Dispo Van; India | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| Trimmer (Clipper) | Philips | NL9206AD-4 DRACHTEN QT9005 | |
| Weighing Machine | Braun | No specific Catalog Number (Local Procurement) | |
| William's E Media | Himedia; India | AT125 | |
| Xylazine (Xylaxin®) | Indian Immunologicals Limited | Sedative, Pre-Anaesthetic, Analgesic and muscle relaxant |
Referências
- Polson, J., Lee, W. M. AASLD position paper: the management of acute liver failure. Hepatology. 41, 1179-1197 (2005).
- Chung, R. T., et al. Pathogenesis of liver injury in acute liver failure. Gastroenterology. 143, 1-7 (2012).
- Fyfe, B., Zaldana, F., Liu, C. The Pathology of Acute Liver Failure. Clinical Liver Disease. 22, 257-268 (2018).
- Lefkowitch, J. H. The Pathology of Acute Liver Failure. Advances in Anatomic Pathology. 23, 144-158 (2016).
- Mitchell, J. R., et al. Acetaminophen-induced hepatic necrosis. I. Role of drug metabolism. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 187, 185-194 (1973).
- Rahman, T. M., Hodgson, H. J. Animal models of acute hepatic failure. International Journal of Clinical and Experimental Pathology. 81, 145-157 (2000).
- Rahman, T. M., Selden, A. C., Hodgson, H. J. A novel model of acetaminophen-induced acute hepatic failure in rabbits. Journal of Surgical Research. 106, 264-272 (2002).
- Dashti, H., et al. Thioacetamide- and carbon tetrachloride-induced liver cirrhosis. European Surgical Research. 21, 83-91 (1989).
- Demirdag, K., et al. Role of L-carnitine in the prevention of acute liver damage-induced by carbon tetrachloride in rats. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 19, 333-338 (2004).
- Sheweita, S. A., Abd El-Gabar, M., Bastawy, M. Carbon tetrachloride-induced changes in the activity of phase II drug-metabolizing enzyme in the liver of male rats: role of antioxidants. Toxicology. 165, 217-224 (2001).
- Sinicrope, R. A., Gordon, J. A., Little, J. R., Schoolwerth, A. C. Carbon tetrachloride nephrotoxicity: a reassessment of pathophysiology based upon the urinary diagnostic indices. American Journal of Kidney Diseases. 3, 362-365 (1984).
- Takada, Y., Ishiguro, S., Fukunaga, K. Large-animal models of fulminant hepatic failure. Journal of Artificial Organs. 6, 9-13 (2003).
- Takada, Y., et al. Increased intracranial pressure in a porcine model of fulminant hepatic failure using amatoxin and endotoxin. Journal of Hepatology. 34, 825-831 (2001).
- Leist, M., Wendel, A. A novel mechanism of murine hepatocyte death inducible by concanavalin A. Journal of Hepatology. 25, 948-959 (1996).
- Mizuhara, H., et al. Strain difference in the induction of T-cell activation-associated, interferon gamma-dependent hepatic injury in mice. Hepatology. 27, 513-519 (1998).
- Bruck, R., et al. Hypothyroidism minimizes liver damage and improves survival in rats with thioacetamide-induced fulminant hepatic failure. Hepatology. 27, 1013-1020 (1998).
- Chieli, E., Malvaldi, G. Role of the microsomal FAD-containing monooxygenase in the liver toxicity of thioacetamide S-oxide. Toxicology. 31, 41-52 (1984).
- Fontana, L., et al. Serum amino acid changes in rats with thioacetamide-induced liver cirrhosis. Toxicology. 106, 197-206 (1996).
- Peeling, J., et al. Cerebral metabolic and histological effects of thioacetamide-induced liver failure. American Journal of Physiology. 265, 572-578 (1993).
- Blitzer, B. L., et al. A model of fulminant hepatic failure in the rabbit. Gastroenterology. 74, 664-671 (1978).
- Diaz-Buxo, J. A., Blumenthal, S., Hayes, D., Gores, P., Gordon, B. Galactosamine-induced fulminant hepatic necrosis in unanesthetized canines. Hepatology. 25, 950-957 (1997).
- Maezono, K., Mawatari, K., Kajiwara, K., Shinkai, A., Maki, T. Effect of alanine on D-galactosamine-induced acute liver failure in rats. Hepatology. 24, 1211-1216 (1996).
- Patzer, J. F., et al. D-galactosamine based canine acute liver failure model. Hepatobiliary & Pancreatic Diseases International. 1, 354-367 (2002).
- Newsome, P. N., Plevris, J. N., Nelson, L. J., Hayes, P. C. Animal models of fulminant hepatic failure: a critical evaluation. Liver Transplantation. 6, 21-31 (2000).
- Yoon, E., Babar, A., Choudhary, M., Kutner, M., Pyrsopoulos, N. Acetaminophen-Induced Hepatotoxicity: a Comprehensive Update. Journal of Clinical and Translational Hepatology. 4, 131-142 (2016).
- Das, B., et al. Intrasplenic Transplantation of Hepatocytes After Partial Hepatectomy in NOD.SCID Mice. Journal of Visualized Experiments. , (2018).
- Mitchell, C., Willenbring, H. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nature Protocols. 3, 1167-1170 (2008).
- Berry, M. N., Friend, D. S. High-yield preparation of isolated rat liver parenchymal cells: a biochemical and fine structural study. Journal of Cell Biology. 43, 506-520 (1969).
- Fry, J. R., Jones, C. A., Wiebkin, P., Bellemann, P., Bridges, J. W. The enzymic isolation of adult rat hepatocytes in a functional and viable state. Analytical Biochemistry. 71, 341-350 (1976).
- Green, C. J., et al. The isolation of primary hepatocytes from human tissue: optimising the use of small non-encapsulated liver resection surplus. Cell Tissue Bank. 18, 597-604 (2017).
- Ismail, T., et al. Growth of normal human hepatocytes in primary culture: effect of hormones and growth factors on DNA synthesis. Hepatology. 14, 1076-1082 (1991).
- Greenfield, E. A. Sampling and Preparation of Mouse and Rat Serum. Cold Spring Harbor Protocols. 11, (2017).
- Walsh, K. M., Timms, P., Campbell, S., MacSween, R. N., Morris, A. J. Plasma levels of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) and tissue inhibitors of metalloproteinases -1 and -2 (TIMP-1 and TIMP-2) as noninvasive markers of liver disease in chronic hepatitis C: comparison using ROC analysis. Digestive Diseases and Sciences. 44, 624-630 (1999).
- Thiele, N. D., et al. TIMP-1 is upregulated, but not essential in hepatic fibrogenesis and carcinogenesis in mice. Scientific Reports. 7, 714 (2017).
- Li, C. P., Li, J. H., He, S. Y., Li, P., Zhong, X. L. Roles of Fas/Fasl, Bcl-2/Bax, and Caspase-8 in rat nonalcoholic fatty liver disease pathogenesis. Genetics and Molecular Research. 13, 3991-3999 (2014).
- Kim, W. R., Flamm, S. L., Di Bisceglie, A. M., Bodenheimer, H. C. Serum activity of alanine aminotransferase (ALT) as an indicator of health and disease. Hepatology. 47, 1363-1370 (2008).
- Henry, L. Serum transaminase levels in liver disease. Journal of Clinical Pathology. 12, 131-137 (1959).
- Giannini, E. G., Testa, R., Savarino, V. Liver enzyme alteration: a guide for clinicians. Canadian Medical Association Journal. 172, 367-379 (2005).
- Hammam, O., et al. The role of fas/fas ligand system in the pathogenesis of liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Hepatitis Monthly. 12, 6132 (2012).
- Prystupa, A., et al. Activity of MMP-2, MMP-8 and MMP-9 in serum as a marker of progression of alcoholic liver disease in people from Lublin Region, eastern Poland. The Annals of Agricultural and Environmental Medicine. 22, 325-328 (2015).
- Sekiyama, K. D., Yoshiba, M., Thomson, A. W. Circulating proinflammatory cytokines (IL-1 beta, TNF-alpha, and IL-6) and IL-1 receptor antagonist (IL-1Ra) in fulminant hepatic failure and acute hepatitis. Clinical and Experimental Immunology. 98, 71-77 (1994).
- Schwabe, R. F., Brenner, D. A. Mechanisms of Liver Injury. I. TNF-alpha-induced liver injury: role of IKK, JNK, and ROS pathways. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 290, 583-589 (2006).
- Ataseven, H., et al. The levels of ghrelin, leptin, TNF-alpha, and IL-6 in liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma due to HBV and HDV infection. Mediators of Inflammation. 2006, 78380 (2006).
- Ambrosino, G., et al. Cytokines and liver failure: modification of TNF- and IL-6 in patients with acute on chronic liver decompensation treated with Molecular Adsorbent Recycling System (MARS). Acta Bio Medica Atenei Parmensis. 74, 7-9 (2003).
- Robert, A., Chazouilleres, O. Prothrombin time in liver failure: time, ratio, activity percentage, or international normalized ratio. Hepatology. 24, 1392-1394 (1996).
- Francavilla, A., et al. A dog model for acetaminophen-induced fulminant hepatic failure. Gastroenterology. 96, 470-478 (1989).
- Terblanche, J., Hickman, R. Animal models of fulminant hepatic failure. Digestive Diseases and Sciences. 36, 770-774 (1991).
- Tunon, M. J., et al. Rabbit hemorrhagic viral disease: characterization of a new animal model of fulminant liver failure. Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 141, 272-278 (2003).
