تمديد 78٪ استئصال الكبد في نموذج جراحي للفأر
Summary
تم وصف نموذج الفأر لاستئصال الكبد الجزئي 2/3 (66٪) جيدا في الأدبيات ، ولكن نادرا ما تم استخدام عمليات استئصال الكبد الممتدة التي تحاكي متلازمة الحجم الصغير بعد زراعة الكبد. وصفنا إجراء استئصال الكبد الممتد بنسبة 78٪ في نموذج فأر ينتج عنه حوالي 50٪ من الفتك بعد الجراحة في الفئران السليمة.
Abstract
يستخدم استئصال الكبد الجزئي 2/3 في الفئران في الأبحاث لدراسة قدرة الكبد على التجدد واستكشاف نتائج استئصال الكبد في عدد من نماذج المرض. في استئصال الكبد الجزئي الكلاسيكي 2/3 في الفئران ، يتم استئصال اثنين من فصوص الكبد الخمسة ، وهما الفص الأيسر والمتوسط الذي يمثل حوالي 66 ٪ من كتلة الكبد ، في كتلة مع بقاء متوقع بعد الجراحة بنسبة 100 ٪. تعتبر عمليات استئصال الكبد الجزئي الأكثر عدوانية أكثر تحديا من الناحية الفنية ، وبالتالي نادرا ما يتم استخدامها في الفئران. طورت مجموعتنا نموذجا للفأر لتقنية استئصال الكبد الممتد حيث يتم استئصال ثلاثة من فصوص الكبد الخمسة ، بما في ذلك الفصوص العلوية اليسرى والمتوسطة واليمنى ، بشكل منفصل لإزالة ما يقرب من 78٪ من إجمالي كتلة الكبد. هذا الاستئصال الممتد ، في الفئران السليمة ، يترك كبدا متبقيا لا يمكنه دائما الحفاظ على التجدد الكافي وفي الوقت المناسب. الفشل في التجديد يؤدي في نهاية المطاف إلى 50 ٪ الفتك بعد العملية الجراحية في غضون 1 أسبوع بسبب الفشل الكبدي الخاطف. يمثل هذا الإجراء لاستئصال الكبد الممتد بنسبة 78٪ في الفئران نموذجا جراحيا فريدا لدراسة متلازمة الحجم الصغير وتقييم الاستراتيجيات العلاجية لتحسين تجديد الكبد والنتائج في إعداد زراعة الكبد أو استئصال الكبد الممتد للسرطان.
Introduction
نماذج استئصال الكبد الجراحية للفأر والجرذان ، التي تم وصفها لأول مرة في عام 1931 ، هي النماذج التجريبية الأكثر شيوعا المستخدمة لدراسة الأساس الجزيئي لتجديد الكبد. يمكن أن تكون مفيدة أيضا في أبحاث العلوم الانتقالية لاختبار وتطوير استراتيجيات لتحسين النتائج بعد استئصال الكبد الممتد أو زرع ترقيع الكبد دون المستوى الأمثل1،2،3،4. يستلزم استئصال الكبد الجزئي (PH) في الفئران إزالة ما يقرب من 2/3 (66٪) من إجمالي كتلة الكبد (TLM) ، والتي عند إجراؤها على السليمة لها نتائج استثنائية5. الإجراء قصير المدة ، ويمكن استنساخه بسهولة بسبب الاختلاف الطفيف في تشريح كبد الفأر ، وعادة ما يقترب البقاء على قيد الحياة بعد الجراحة من 100٪ 1.
يسمح استئصال الكبد الجزئي 2/3 الذي يشمل استئصال الفص الأيسر (LL) والفص المتوسط (ML) بتجديد الفصوص المتبقية دون عوائق نسبيا بسبب التهاب الفص أو تقييد التدفق الكبدي وتدفقه. بدلا من ذلك ، تؤدي زيادة التدفق الوريدي البابي وبالتالي إجهاد القص على الخلايا البطانية الجيبية الكبدية بعد PH إلى زيادة مستمرة في تنظيم تعبير سينسيز أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) وإطلاق أكسيد النيتريك اللاحق (NO) ، مما يساهم في تحضير خلايا الكبد للتكاثر وتجديد الكبد3. تشمل النتائج التي تمت دراستها بشكل شائع بعد 2/3 PH في نماذج المرض مثل مرض الكبد الدهني غير الكحولي أو في خلفيات وراثية محددة خطر الإصابة بفشل الكبد الحاد ، والمقاييس النوعية والكمية لقدرة الكبد على التجدد ، والاستجابات البيولوجية الأخرى للإجهاد أو الإصابة المؤلمة 1,3.
ومع ذلك ، فإن نموذج الفأر الذي يحاكي متلازمة صغيرة الحجم الوظيفية أو التشريحية ، كما يحدث بعد استئصال الكبد الممتد للسرطان أو زرع ترقيع الكبد الهامشي (التنكس الدهني أو الوقت الإقفاري الطويل) أو الجزئي (الانقسام أو من الكبد من متبرع حي) ، لا يزال يتعين ترسيخه. لتلبية هذه الحاجة ، هناك حاجة إلى نماذج لاستئصال الكبد الأكثر شمولا والتي تتجاوز الحفاظ على الحد الأدنى (والوظيفي) من كتلة الكبد لنمذجة متلازمة الكبد الصغيرة الحجم والوفيات المرتفعة المرتبطة بهذه المتلازمة 6,7.
يظهر تشريح كبد الفأر الحد الأدنى من الاختلاف. يتكون كبد الفأر من خمسة فصوص ، يمثل كل منها النسبة المئوية التالية من إجمالي كتلة الكبد: الفص الأيسر (LL ؛ 34.4 ± 1.9٪) ، الفص المتوسط (ML ؛ 26.2 ± 1.9٪) ، الفص العلوي الأيمن (ويسمى أيضا الفص الأيمن العلوي) (RUL ؛ 16.6 ± 1.4٪) ، الفص السفلي الأيمن (ويسمى أيضا أسفل اليمين) (RLL ؛ 14.7 ± 1.4٪) ، والفص المذنب (CL ، 8.1 ± 1.0٪) 1 ، 5. يتم توفير كل فص بواسطة ثالوث بابي ، بما في ذلك فرع من الشريان الكبدي ، وفرع من الوريد البابي ، والقناة الصفراوية5. تاريخيا ، تم وصف العديد من التقنيات لأداء 2/3 PH عن طريق استئصال LL و ML. وتشمل هذه 1) التقنية الكلاسيكية التي تتكون من رباط واحد en كتلة في قاعدة كل من الفصوص المقطوعة. 2) تقنية مشبك مرقئ ، باستخدام مقاطع التيتانيوم المطبقة على قاعدة الفصوص المقطوعة ؛ 3) تقنية الحفاظ على الحمة الموجهة نحو الأوعية ، باستخدام خيوط خارقة بالقرب من المشبك ؛ و 4) تقنية جراحية مجهرية موجهة نحو الأوعية ، حيث يتم ربط الوريد البابي وفروع الشريان الكبدي قبل استئصال الفص1. في حين أن كل تقنية لها نقاط قوة وضعف نسبية ، إلا أن أيا منها لا ينتج عنه فتكأعلى 1،8،9.
في هذه الدراسة ، نقدم طريقة جديدة لتمديد 78٪ PH في الفئران. في هذا النموذج ، تتم إزالة ثلاثة من خمسة فصوص كبدية ، بما في ذلك LL و ML و RUL ، بشكل منفصل باستخدام تقنية الرباط (الشكل 1). ينتج عن هذا الإجراء استئصال حوالي 78٪ (77.2 ± 5.2٪) من إجمالي كتلة الكبد. إن اختيارنا لإزالة LL و ML بشكل منفصل ، وليس “en bloc” كما هو الحال في تقنية PH الكلاسيكية ، يقلل من المضاعفات المرتبطة باستئصال الكتلة لهذين الفصين ، مثل تضيق الوريد الأجوف فوق الكبدي وزيادة خطر نخر الفصوص المتبقية عندما يتم تطبيق الرباط الفردي بالقرب من الوريدالأجوف 1 ، 10،11،12،13،14. هذا أمر بالغ الأهمية قبل الانتقال إلى الخطوة الأخيرة من هذا الإجراء لإزالة RUL. هذا استئصال الكبد الشامل في 8-12 أسبوعا من العمر ، تسبب الفئران C57BL / 6 من النوع البري فتك بنسبة 50٪ في غضون أسبوع واحد من الجراحة بسبب فشل تجديد الكبد مما يسبب فشل الكبدالمدمر 15,16. يلخص نموذج الفأر هذا للفتك الشديد بعد استئصال الكبد الممتد بنسبة 78٪ بشكل مناسب الفيزيولوجيا المرضية لمتلازمة الحجم الصغير الحجم ويمكن من تطوير واختبار استراتيجيات جديدة لتحسين النتائج.
Protocol
Representative Results
Discussion
لإجراء عملية استئصال الكبد الممتدة بنسبة 78٪ بنجاح مما تسبب في فتك بنسبة 50٪ في الفئران ، من الأهمية بمكان أن يتم استئصال كل فص كبد بدقة. لا يمكن تحقيق هذا المستوى من الكفاءة والدقة إلا إذا تم تنفيذ الإجراء بشكل متكرر. يختلف منحنى التدريب بين المشغلين ولكنه يتطلب عادة 3-6 أشهر من الممارسة. إن ا?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من خلال منح NIH R01 DK063275 و HL086741 إلى CF. PB و TA حاصلان على زمالة NRSA من منحة التدريب NHLBI T32 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) |
Referências
- Martins, P. N., Theruvath, T. P., Neuhaus, P. Rodent models of partial hepatectomies. Liver Int. 28 (1), 3-11 (2008).
- Higgins, G., Anderson, R. Experimental pathology of the liver I. Restoration of the liver of the white rat following partial surgical removal. Arch Pathol. 12, 186-202 (1931).
- Koniaris, L. G., McKillop, I. H., Schwartz, S. I., Zimmers, T. A. Liver regeneration. J Am Coll Surg. 197 (4), 634-659 (2003).
- Fausto, N., Campbell, J. S., Riehle, K. J. Liver regeneration. Hepatology. 43 (2), S45-S53 (2006).
- Inderbitzin, D., et al. Magnetic resonance imaging provides accurate and precise volume determination of the regenerating mouse liver. J Gastrointest Surg. 8 (7), 806-811 (2004).
- Clavien, P. A., et al. What is critical for liver surgery and partial liver transplantation: size or quality. Hepatology. 52 (2), 715-729 (2010).
- Dahm, F., Georgiev, P., Clavien, P. A. Small-for-size syndrome after partial liver transplantation: definition, mechanisms of disease and clinical implications. Am J Transplant. 5 (11), 2605-2610 (2005).
- Hori, T., et al. Simple and reproducible hepatectomy in the mouse using the clip technique. World J Gastroenterol. 18 (22), 2767-2774 (2012).
- Kamali, C., et al. Extended liver resection in mice: state of the art and pitfalls-a systematic review. Eur J Med Res. 26 (1), 6 (2021).
- Mitchell, C., Willenbring, H. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nat Protoc. 3 (7), 1167-1170 (2008).
- Borowiak, M., et al. Met provides essential signals for liver regeneration. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (29), 10608-10613 (2004).
- Boyce, S., Harrison, D. A detailed methodology of partial hepatectomy in the mouse. Lab Anim (NY). 37 (11), 529-532 (2008).
- Greene, A. K., Puder, M. Partial hepatectomy in the mouse: technique and perioperative management. J Invest Surg. 16 (2), 99-102 (2003).
- Mitchell, C., Willenbring, H. Erratum: A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nat Protoc. 9 (6), 1532 (2014).
- Studer, P., et al. Significant lethality following liver resection in A20 heterozygous knockout mice uncovers a key role for A20 in liver regeneration. Cell Death Differ. 22 (12), 2068-2077 (2015).
- Longo, C. R., et al. A20 protects mice from lethal radical hepatectomy by promoting hepatocyte proliferation via a p21waf1-dependent mechanism. Hepatology. 42 (1), 156-164 (2005).
- Michalopoulos, G. K., DeFrances, M. C. Liver regeneration. Science. 276 (5309), 60-66 (1997).
- Diehl, A. M., Rai, R. M. Liver regeneration. 3. Regulation of signal transduction during liver regeneration. FASEB J. 10 (2), 215-227 (1996).
- . A comparison of selected organ weights and clinical pathology parameters in male and female CD-1 and CByB6F1 hybrid mice 12-14 weeks in age Available from: https://www.criver.com/sites/default/files/resources/doc_a/AComparisonofSelectedOrganWeightsandClinicalPathologyParametersinMaleandFemaleCD-1andCByB6F1HybridMice12-14WeeksinAge.pdf (2023)
- CD-1® IGS mouse. Charles River Laboratories Available from: https://www.criver.com/products-services/find-model/cd-1r-igs-mouse?region=3611 (2023)
- C57BL/6J mouse organ weight. The Jackson Laboratory Available from: https://www.jax.org/de/-/media/jaxweb/files/jax-mice-and-services/b6j-data-summary.xlsx (2023)
- Inderbitzin, D., et al. Regenerative capacity of individual liver lobes in the microsurgical mouse model. Microsurgery. 26 (6), 465-469 (2006).
- Zhou, X., et al. L-carnitine promotes liver regeneration after hepatectomy by enhancing lipid metabolism. J Transl Med. 21 (1), 487 (2023).
- Linecker, M., et al. Omega-3 fatty acids protect fatty and lean mouse livers after major hepatectomy. Ann Surg. 266 (2), 324-332 (2017).
- Haber, B. A., et al. High levels of glucose-6-phosphatase gene and protein expression reflect an adaptive response in proliferating liver and diabetes. J Clin Invest. 95 (2), 832-841 (1995).
- Rickenbacher, A., et al. Arguments against toxic effects of chemotherapy on liver injury and regeneration in an experimental model of partial hepatectomy. Liver Int. 31 (3), 313-321 (2011).
- Aravinthan, A. D., et al. The impact of preexisting and post-transplant diabetes mellitus on outcomes following liver transplantation. Transplantation. 103 (12), 2523-2530 (2019).
- Gonzalez, H. D., Liu, Z. W., Cashman, S., Fusai, G. K. Small for size syndrome following living donor and split liver transplantation. World J Gastrointest Surg. 2 (12), 389-394 (2010).
- Mahmud, N., et al. Risk prediction models for post-operative mortality in patients with cirrhosis. Hepatology. 73 (1), 204-218 (2021).
- Kooby, D. A., et al. Impact of steatosis on perioperative outcome following hepatic resection. J Gastrointest Surg. 7 (8), 1034-1044 (2003).
- Ma, K., et al. A mesenchymal-epithelial transition factor-agonistic antibody accelerates cirrhotic liver regeneration and improves mouse survival following partial hepatectomy. Liver Transpl. 28 (5), 782-793 (2022).
- Hori, T., et al. Simple and sure methodology for massive hepatectomy in the mouse. Ann Gastroenterol. 24 (4), 307-318 (2011).
- Ramsey, H. E., et al. A20 protects mice from lethal liver ischemia/reperfusion injury by increasing peroxisome proliferator-activated receptor-alpha expression. Liver Transpl. 15 (11), 1613-1621 (2009).
- Arvelo, M. B., et al. A20 protects mice from D-galactosamine/lipopolysaccharide acute toxic lethal hepatitis. Hepatology. 35 (3), 535-543 (2002).
