Epatectomia estesa al 78% in un modello chirurgico murino
Summary
Il modello murino di epatectomia parziale 2/3 (66%) è ben descritto in letteratura, ma sono state raramente utilizzate epatectomie più estese che imitano la sindrome di piccole dimensioni dopo trapianto di fegato. Descriviamo una procedura di epatectomia estesa al 78% in un modello murino che si traduce in circa il 50% di letalità postoperatoria nei topi sani.
Abstract
L’epatectomia parziale 2/3 nei topi viene utilizzata nella ricerca per studiare la capacità rigenerativa del fegato ed esplorare gli esiti della resezione epatica in una serie di modelli di malattia. Nella classica epatectomia parziale 2/3 nei topi, due dei cinque lobi epatici, vale a dire i lobi sinistro e mediano che rappresentano circa il 66% della massa epatica, vengono resecati in blocco con una sopravvivenza postoperatoria attesa del 100%. Le epatectomie parziali più aggressive sono tecnicamente più impegnative e, quindi, sono state raramente utilizzate nei topi. Il nostro gruppo ha sviluppato un modello murino di una tecnica di epatectomia estesa in cui tre dei cinque lobi epatici, inclusi i lobi superiore sinistro, mediano e destro, vengono resecati separatamente per rimuovere circa il 78% della massa epatica totale. Questa resezione prolungata, in topi altrimenti sani, lascia un fegato residuo che non può sempre sostenere una rigenerazione adeguata e tempestiva. La mancata rigenerazione si traduce infine in una letalità postoperatoria del 50% entro 1 settimana a causa di insufficienza epatica fulminante. Questa procedura di epatectomia estesa al 78% nei topi rappresenta un modello chirurgico unico per lo studio della sindrome small-for-size e la valutazione di strategie terapeutiche per migliorare la rigenerazione epatica e gli esiti nel contesto del trapianto di fegato o della resezione epatica estesa per cancro.
Introduction
I modelli di resezione epatica chirurgica su topi e ratti, descritti per la prima volta nel 1931, sono i modelli sperimentali più comuni utilizzati per studiare le basi molecolari della rigenerazione epatica. Potrebbero anche essere utili nella ricerca scientifica traslazionale per testare e sviluppare strategie per migliorare i risultati dopo una resezione epatica estesa o il trapianto di innesti epatici non ottimali 1,2,3,4. Le epatectomie parziali (PH) nei topi comportano la rimozione di circa 2/3 (66%) della massa epatica totale (TLM), che se eseguite in animali sani hanno esiti eccezionali5. La procedura è di breve durata, facilmente riproducibile a causa delle piccole variazioni nell’anatomia del fegato di topo e la sopravvivenza postoperatoria si avvicina tipicamente al 100%1.
L’epatectomia parziale 2/3 che comprende la resezione del lobo sinistro (LL) e del lobo mediano (ML) consente ai lobi residui di rigenerarsi relativamente senza ostacoli da infiammazione lobare o restrizione dell’afflusso e del deflusso epatico. Piuttosto, l’aumento del flusso venoso portale e il conseguente stress di taglio sulle cellule endoteliali sinusoidali del fegato dopo la PH determinano una sovraregolazione sostenuta dell’espressione endoteliale dell’ossido nitrico sintasi (eNOS) e il successivo rilascio di ossido nitrico (NO), che contribuiscono all’innesco degli epatociti per la proliferazione e la rigenerazione epatica3. Gli esiti comunemente studiati dopo 2/3 PH in modelli di malattia come la steatosi epatica non alcolica o in specifici background genetici includono il rischio di insufficienza epatica acuta, misure qualitative e quantitative della capacità rigenerativa del fegato e altre risposte biologiche allo stress o alle lesioni traumatiche 1,3.
Tuttavia, un modello murino che imita la sindrome funzionale o anatomica di piccole dimensioni, come si verifica dopo una resezione epatica estesa per cancro o trapianto di innesti epatici marginali (steatosi o tempo ischemico prolungato) o parziali (split o da donatore vivente) innesti epatici, rimane da stabilire. Per rispondere a questa esigenza, sono necessari modelli di resezioni epatiche più estese che si estendono oltre il mantenimento di una massa epatica minima (e funzionale) per modellare la sindrome epatica di piccole dimensioni e l’aumento della mortalità associato a questa sindrome 6,7.
L’anatomia del fegato di topo mostra variazioni minime. Il fegato del topo è composto da cinque lobi, ognuno dei quali rappresenta la seguente percentuale della massa epatica totale: lobo sinistro (LL; 34,4 ± 1,9%), lobo mediano (ML; 26,2 ± 1,9%), lobo superiore destro (chiamato anche superiore destro) (RUL; 16,6 ± 1,4%), lobo inferiore destro (chiamato anche inferiore destro) (RLL; 14,7 ± 1,4%) e lobo caudato (CL, 8,1 ± 1,0%)1, 5. Ogni lobo è irrorato da una triade porta, che comprende un ramo dell’arteria epatica, un ramo della vena porta e un dotto biliare5. Storicamente, sono state descritte diverse tecniche per eseguire un PH 2/3 resecando il LL e il ML. Tra queste: 1) la tecnica classica che consiste in una singola legatura in blocco alla base di ciascuno dei lobi resecati; 2) la tecnica della clip emostatica, utilizzando clip in titanio applicate alla base dei lobi resecati; 3) una tecnica di conservazione del parenchima orientata verso i vasi, utilizzando suture perforanti prossimali al morsetto; e 4) una tecnica microchirurgica orientata ai vasi, in cui la vena porta e i rami dell’arteria epatica vengono legati prima della resezione del lobo1. Sebbene ogni tecnica abbia punti di forza e di debolezza relativi, nessuna produce una letalità più elevata 1,8,9.
In questo studio, presentiamo un nuovo metodo per estendere il 78% di PH nei topi. In questo modello, tre dei cinque lobi epatici, inclusi LL, ML e RUL, vengono rimossi separatamente utilizzando una tecnica di legatura (Figura 1). Questa procedura comporta la resezione di circa il 78% (77,2 ± 5,2%) della massa epatica totale. La nostra scelta di rimuovere LL e ML separatamente, e non “in blocco” come nella classica tecnica PH, riduce al minimo le complicanze associate alla resezione in blocco di questi due lobi, come la stenosi della vena cava sopraepatica e l’aumento del rischio di necrosi dei lobi rimanenti quando la singola legatura viene applicata troppo vicino alla vena cava1, 10,11,12,13,14. Questo è fondamentale prima di passare alla fase finale di questa procedura per rimuovere la RUL. Questa epatectomia estesa in topi C57BL/6 wild-type di 8-12 settimane causa il 50% di letalità entro 1 settimana dall’intervento chirurgico a causa della mancata rigenerazione del fegato che causa insufficienza epatica fulminante15,16. Questo modello murino di letalità aumentata dopo un’epatectomia estesa al 78% ricapitola in modo appropriato la fisiopatologia della sindrome di piccole dimensioni e consente lo sviluppo e la sperimentazione di nuove strategie per migliorare i risultati.
Protocol
Representative Results
Discussion
Per eseguire con successo un’epatectomia estesa al 78% che causa una letalità del 50% nei topi, è fondamentale che ogni lobo del fegato sia resecato con precisione. Questo livello di competenza e precisione può essere raggiunto solo se la procedura viene eseguita ripetutamente. La curva di allenamento varia tra gli operatori, ma in genere richiede 3-6 mesi di pratica. Una resezione epatica che rimuove meno del 78% del TLM comporterebbe tassi di sopravvivenza più elevati, mentre una resezione epatica che rimuove più …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dalle sovvenzioni NIH R01 DK063275 e HL086741 a CF. PB e TA sono beneficiari di una borsa di studio NRSA dal HL007734 di sovvenzione per la formazione NHLBI T32.
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) |
Referências
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