Ex Vivo Perfusion hépatique à travers la veine porte chez la souris

Summary

Le protocole décrit une méthode simple de résection d’un foie de souris intact pour des études métaboliques par perfusion veineuse porte.

Abstract

Les maladies métaboliques telles que le diabète, le prédiabète, la stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD) et la stéatohépatite non alcoolique (NASH) sont de plus en plus courantes. Les perfusions hépatiques ex vivo permettent une analyse complète du métabolisme hépatique à l’aide de la résonance magnétique nucléaire (RMN), dans des conditions nutritionnelles qui peuvent être rigoureusement contrôlées. Comme les simulations in silico restent un moyen principalement théorique d’évaluer les actions hormonales et les effets de l’intervention pharmaceutique, le foie perfusé reste l’un des bancs d’essai les plus précieux pour comprendre le métabolisme hépatique. Comme ces études guident les connaissances de base sur la physiologie hépatique, les résultats doivent être précis et reproductibles. Le plus grand facteur de reproductibilité de la perfusion hépatique ex vivo est la qualité de la chirurgie. Par conséquent, nous avons introduit une méthode organisée et rationalisée pour effectuer des perfusions hépatiques de souris ex vivo dans le contexte d’expériences de RMN in situ . Nous décrivons également une application unique et discutons des problèmes courants rencontrés dans ces études. L’objectif global est de fournir un guide simple d’une technique que nous avons affinée au cours de plusieurs années et que nous considérons comme la norme d’or pour obtenir des résultats reproductibles dans les résections et perfusions hépatiques dans le cadre d’expériences de RMN in situ . La distance au centre du champ pour l’aimant ainsi que l’inaccessibilité du tissu à l’intervention pendant l’expérience RMN rendent nos méthodes nouvelles.

Introduction

Les perfusions ex vivo sont cruciales dans l’étude du métabolisme hépatique, et la perfusion par la veine porte est la norme pour ces études. Afin d’étudier le métabolisme hépatique isolément, le foie doit être réséqué du corps pour éviter les complications découlant du métabolisme dans d’autres organes (c.-à-d. le métabolisme du corps entier) et pour exercer un contrôle sur la disponibilité des hormones (insuline, glucagon, etc.). Cette approche peut être essentielle pour comprendre les effets de maladies telles que le diabète, la NAFLD et la NASH sur le métabolisme hépatique ainsi que les mécanismes d’action des médicaments. Cet article sert de guide pour la résection hépatique et la perfusion. Nous avons développé une procédure simplifiée pour effectuer ces études métaboliques du foie avec suffisamment de rigueur et de reproductibilité. Si la chirurgie n’est pas effectuée correctement, il existe une variabilité prononcée dans les données métaboliques obtenues. Nous décrivons une méthode organisée pour effectuer un cathétérisme de la veine porte et une résection hépatique dans le cadre d’études métaboliques in situ dans un spectromètre à résonance magnétique nucléaire (RMN), comme décrit dans la littérature 1,2,3,4,5.

Actuellement, il n’existe aucune littérature décrivant une perfusion hépatique ex vivo à l’aide d’une colonne de verre dans une RMN. Il n’y a pas non plus de publication vidéo ou textuelle fournissant un exemple clair de la façon d’effectuer la procédure avec le foie de souris, en particulier, démontrant comment cathétériser la veine porte, réséquer un foie, transférer et accrocher le foie à une colonne de verre. Comme la souris génétiquement modifiée est omniprésente pour étudier le métabolisme hépatique, il s’agit d’une procédure essentielle qui mérite une description complète. Les chirurgies de perfusion hépatique ne sont pas nouvelles, mais cet article est une méthode de référence accompagnée d’une vidéo démontrant l’excellence technique décrite dans cet article pour aider toutes les personnes intéressées par cette procédure. La méthode présentée ici serait mieux appliquée au métabolisme en temps réel pour détecter la fonction et le renouvellement des métabolites dans les modèles de maladie.

Cette méthode utilise une colonne de verre gainée d’eau de 100 cm, qui permet au foie de pendre au fond de la canule encapsulée par du perfusat à l’intérieur d’un tube RMN. L’eau chauffée dans la gaine de verre est utilisée pour contrôler la température du perfusate. Un oxygénateur à couche mince est pressurisé avec 95% / 5% O₂ / CO₂ pour le contrôle du pH. En utilisant trois pompes séparées, la hauteur de la colonne de perfusat est réglée, ce qui fournit une pression constante au foie. Les débits ne sont pas contrôlés au-delà de l’application d’une pression constante (Figure 1). Pour confirmer que le foie fonctionne correctement, des mesures d’oxygène sont prises avec les débits. Entre nos mains, cet ensemble de conditions préalables conduit à des expériences de RMN hautement reproductibles pour l’évaluation de la fonction métabolique du foie.

Protocol

Les expériences impliquant des souris ont été traitées conformément au Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université de Floride (numéro de protocole n ° 201909320). La souche de souris utilisée était C57BL/6J; toutes les souris étaient des mâles. Cette méthode est généralement applicable aux études utilisant d’autres souches de souris standard. Cette chirurgie est réalisée de manière optimale par deux personnes travaillant ensemble. <strong…

Representative Results

La fonction hépatique est principalement évaluée par la consommation d’oxygène et le débit. Un débit de 4-8 mL/min et une consommation d’oxygène de 1 μmol/min.g sont typiques. Ces mesures varieront en fonction des conditions expérimentales spécifiques et des différences biologiques. La quantité exacte d’isoflurane utilisée dépendra du type de système d’anesthésie utilisé ainsi que de l’environnement et de l’âge / poids de la souris. Pendant la chirurgie, l’isofl…

Discussion

Cette intervention chirurgicale est difficile et nécessite une pratique approfondie pour obtenir des résultats reproductibles. L’isoflurane et le gaz porteur doivent être ajustés au besoin pour maintenir la viabilité de l’animal pendant la plus grande partie possible de l’intervention chirurgicale. L’environnement, l’heure de la journée, l’âge, le poids et plusieurs autres facteurs affecteront l’anesthésie. Le poids, l’alimentation, la souche de souris et l’âge pourraient affecter la chirurgie …

Materials

1 mL Luer-Lock Single Use Sterile Disposable Syringe	N/A	N/A	Non-specific Brand
100 cm Water Jacketed Glass Column	N/A	N/A	Custom Made
2-0 Silk Suture	Braintree Scientific	N/A
22 Gauge Catherter 1 in. Without Safety	Terumo	SRFF2225
23 G 0.75 in. Hypodemeric Needles	Exel International	26407
27 G 1.5 in. Hypodemeric Needles	Exel International	26426
4×4 in. Surgical Platform	N/A	N/A	Custom Made
70% Alcohol Wipe	N/A	N/A	Non-specific Brand
Circulating Water Bath	MS Lauda	N/A	Model no longer manufactured
Cotton Tip Applicator	N/A	N/A	Non-specific Brand
Delicate Operating Scissors; Straight; Sharp-Sharp; 30mm Blade Length; 4 3/4 "	Roboz	RS-6702
Dumont #5/45 Forceps	Fine Scientific Tools	11251-35
Dumont #7 – Fine Forceps	Fine Scientific Tools	11274-20
Hemostats	Fine Scientific Tools	13015-14
Heparin Sodium Injectable 1000 units/mL	RX Generics	71288-0402-02
Isoflurane	Patterson Veterinary	14043-0704-06
Lidocaine HCl 2%	VEDCO Inc.	50989-0417-12
Membrane-Thin-Layer Oxygenator	Radnoti	N/A
Metzenbaum Scissors; Curved; Blunt; 27 mm Blade Length; 5 "	Roboz	RS-6013
Oxygen Meter System	Hanstech Instruments Ltd.	N/A
Saline 0.9% Solution	N/A	N/A	Saline is made in lab
Scale	N/A	N/A	Non-specific Brand
Variable Speed Analog Console Pump Systems	Cole Palmer	N/A	Models are custom per application
Weigh boats	N/A	N/A	Non-specific Brand