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Inducir la hipertrofia hepática rápida utilizando partición de hígado asociar y ligadura de la vena porta para una hepatectomía Staged (ALPPS) se ha propuesto para la resección de tumores del hígado resecables borderline. Este modelo puede aclarar los mecanismos implicados en la hipertrofia rápida y permite realizar pruebas de drogas que promueven o bloquean la aceleración de la regeneración.
Datos clínicos recientes apoyan un enfoque quirúrgico agresivo para tumores primarios y metastásicos del hígado. Para algunas indicaciones, como las metástasis hepáticas colorrectales, la cantidad de tejido hepático queda después de resección hepática se ha convertido en el principal factor limitante de la extirpación de grandes o múltiples tumores en el hígado. Una cantidad mínima de tejido funcional es necesaria para evitar la complicación severa de la post-hepatectomía insuficiencia hepática, que tiene alta morbilidad y mortalidad. Inducir crecimiento hepático del remanente anticipado antes de la resección ha establecido más en Cirugía hepática, ya sea en forma de embolización de vena porta por radiólogos intervencionistas o en la forma de la ligadura de la vena porta varias semanas antes de la resección. Recientemente, fue demostrado que la regeneración hepática es más amplia y rápida, cuando la transección del parénquima se agrega a la ligadura de la vena porta en una primera etapa y luego, después de sólo una semana de esperar, la resección en una segunda etapa (asociar la partición de hígado y la ligadura de la vena porta para hepatectomy Staged = ALPPS). ALPPS ha convertido rápidamente en popular en todo el mundo, pero ha sido criticado por su mortalidad perioperatoria alta. El mecanismo de crecimiento acelerado y extensa inducido por este procedimiento no se ha entendido bien. Se han desarrollado modelos animales para explorar los mecanismos fisiológicos y moleculares de la regeneración hepática acelerada en ALPPS. Este protocolo presenta un modelo de rata que permite exploración mecanicista de regeneración acelerada.
El tamaño del remanente hepático limita la resecabilidad de los tumores hepáticos. 1 en general, cuando menos de 25% hígado tejido queda atrás, el paciente está en mayor riesgo de muerte por insuficiencia hepática aguda debido a la falta de función metabólica para todo el organismo ("demasiado pequeño para el síndrome de tamaño"). 2 este post-hepatectomía insuficiencia hepática es la complicación más devastadora después de resección hepática. Por lo tanto, los médicos han tratado de inducir la regeneración hepática antes de la resección del hígado manipulando el flujo de la vena porta. 3 se encontró que, una vez que se ocluye la vena porta, la parte restante con vena porta flujo empieza a crecer a un ritmo lento y así puede aumentar hasta un 60% de tamaño. 4 5 de la ligadura quirúrgica o intervencionista de la vena porta obstrucción tanto clínicamente establecidos. 4 el aumento de volumen y la función del hígado es confiable, pero la tasa de crecimiento del hígado después de la obstrucción portal es sólo aproximadamente una quinta parte en comparación con el crecimiento del hígado remanente después de hepatectomy parcial. 6
El tiempo necesario para que el hígado crecer es semanas o meses aunque el hígado se puede regenerar a un ritmo mucho más rápido después de la resección. Así, el hígado es el único órgano que crece hacia la función normal después del retiro de una parte de ella. 7 un novedoso procedimiento de inducir la regeneración hepática a un ritmo similar como después de hepactectomy parcial fue desarrollada por un grupo de cirujanos que descubrió que agregando una sección transversal entre la oclusión e induce a la parte no-ocluida del hígado hígado hipertrofia en la misma tasa de crecimiento como después de la resección hepática, pero antes de la resección. 9 el procedimiento inicia hipertrofia rápida del 80% dentro de un remanente de la semana en el futuro hígado, que permite la resección de tumores extensos, principalmente no resecables, hígados dentro de una semana. El procedimiento se llama "asociado partición del hígado y vena porta ligadura de hepatectomía Staged = ALPPS" y llegó a ser rápidamente popular en todo el mundo. 10 informes múltiples apoyaron un aumento de la resecabilidad de los tumores hepáticos resecables fronterizo alcanzada por la nueva técnica,11 mientras que el complejo procedimiento quirúrgico también fue criticado por su tasa de complicación alta. 12 , 13
El desarrollo de un roedor y también modelos animales grandes de hipertrofia lenta y rápida se ha intentado desde la publicación de ALPPS en 2012 para permitir una mejor caracterización histológica y la comprensión de los mecanismos y para probar los efectos de drogas en la tasas de crecimiento diferentes de tejido del hígado en animales. El primer modelo animal desarrollado fue un modelo de rata. En este modelo, hipertrofia rápida después de la transección del parénquima entre el derecho y la parte izquierda del lóbulo mediano acelerada regeneración del lóbulo mediano derecho. 14 un modelo diferente fue introducido más adelante en el ratón. En este modelo fue resecado el lóbulo lateral izquierdo y ataron a las ramas de la vena porta a cada lóbulo del hígado excepto el lóbulo medio izquierdo. 15 mientras tanto, los modelos animales grandes de ALPPS en cerdos se han descrito así. 16
Para el estudio de mecanismos fisiológicos como cambios de flujo y presión en la vena porta, la perfusión y oxigenación del tejido del hígado, el modelo de la rata es superior al modelo de ALPPS en ratones. Otra ventaja de la rata en el modelo murino es que en el modelo de la rata no es necesidad de una resección del lóbulo lateral izquierdo,15 que podrían contaminar los efectos de la resección del hígado con los de ALPPS. En cambio el modelo de la rata no reduce el hígado masa celular. Un modelo de cerdo utiliza el lóbulo posterior derecho que el lóbulo creciente, pero el hígado de cerdo es muy lobulado. Por lo tanto, es difícil crear un plano de corte transversal en el puente de tejido ya delgado entre la parte posterior derecha y el lóbulo anterior derecho. En cambio, el lóbulo mediano en ratas constan de dos partes que se suministran por separado por una vena porta cada y un plano de transección del parénquima puede crearse fácilmente entre los dos mediante técnicas microquirúrgicas. La disponibilidad de tomografía (CT) de la computadora pequeña de animal o imán resonancia (MRI) permite la cuantificación muy exacta del crecimiento volumétrico entre solamente la ligadura de la vena porta y la ligadura de la vena porta y la transección del añadido, que es importante para la validación de cualquier modelo de hipertrofia hepática rápida.
El protocolo que presentamos describe la técnica quirúrgica y procedimientos utilizados para la validación volumétrica y caracterización fisiológica del modelo de hipertrofia lenta y rápida después de la ligadura de la vena porta y la ligadura de la vena porta con corte transversal, respectivamente, en ratas.
Todos los experimentos en este protocolo fueron aprobados por las autoridades veterinarias del cantón de Zúrich, Suiza (número 60/2014). Además, todas las medidas experimentales se realizaron en estricto cumplimiento con las directrices sobre experimentos con animales por la Academia Suiza de ciencias médicas (SAMS) y las directrices de la Federación de europeo laboratorio animales ciencia asociaciones (personal) .
1. cría de animales, sala de operaciones e instrumentos, anestesia
2. Inicio de la cirugía
3. vena porta ligadura (PVL)
4. vena porta ligadura con sección transversal (PVL + T)
5. intraoperatoria medición de la presión venosa Portal y el flujo de volumen
6. últimos pasos de la cirugía
7. hígado volumetría en ratas usando el pequeño Animal CT
La ligadura de la vena porta de dos diferentes procedimientos quirúrgicos (PVL) y leucomalacia periventricular con resultado de transección (PVL + T) en la cinética de crecimiento muy diferentes. PVL induce aumento de volumen moderado dentro de 3 días, mientras que en el PVL + T un lóbulo mediano derecho mucho más grande (RML) puede ser visto (figura 5). Esto puede ser verificado por volumetría diario. El volumen de la RML duplica aproximadamente dentro de 3 días en el PVL, mientras que triplica en el PVL + T.17
Mediciones del flujo en la vena porta revelan un flujo estable, a pesar del área de flujo reducido en el PLV y el PVL + T (ver Figura 3A en Schadde et al. 17). Esto sugiere que el flujo de volumen de sangre portal entero se dirige a través de aproximadamente 26% del parénquima hepático anterior, causando "portal hyperflow".
Medición de la presión dentro de la vena porta revela un aumento agudo de la presión media de la vena porta de 5 mmHg a 9 mmHg en la leucomalacia periventricular y leucomalacia periventricular + T (ver figura 3B en Schadde et al. 17). este es probablemente un resultado de hyperflow portal. Corte transversal solo no lleva a un aumento de la presión portal aguda, puesto que no se reduce el volumen de tejido del hígado. 17 repetidas mediciones muestran que el aumento de presión permanece estable por 24 h17
Figura 1 : Anestesia. (A) después del lavado una caja con isoflurano (5 vol %) para inducir la anestesia del animal, el isoflurano es vaporizado (600 mL oxígeno/min) para el mantenimiento de la anestesia general. (B) los animales están fijados sobre una superficie estéril de funcionamiento bajo un microscopio. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2 : Equipo estéril. (A) esponjas estéril húmedos para exposición y retracción. (B) alambre de mini-tractores conectados con bandas de goma. (C) fórceps bipolares, tijeras Potts; Micro-pinzas curvos, rectos microdissectors se utilizan para la disección de las ramas de la vena porta. (D) grandes tijeras, porta-agujas y agujas se utilizan para la apertura y cierre. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3 : Disección. (A) los lados del abdomen y el xifoides se repliegan con suturas de seda 3-0 después de laparotomía media. (B) por contracción del estómago, intestino pequeño y grande lateralmente al ligamento gastroduodenal en ratas y el hilio hepático puede estar expuesto. (C) en la ligadura de la vena porta (PVL), la rama de la vena porta a los lóbulos derecho (1), el lóbulo lateral izquierdo (2) y los lóbulos caudados (3) se unen con lazos de seda 6-0 (izquierda). En PVL con transección (PVL + T), además, la línea de demarcación isquémica entre lóbulo mediano derecho (RML) y lóbulo medio izquierdo (LML) es transversalmente (derecha). (D) la fotografía muestra la línea de demarcación clara entre el amor de mi vida y RML (izquierda). Esta línea es seguida por el corte transversal usando un bipolar microfórceps para PVL + T (derecha). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4 : Medición intraoperatoria de la presión venosa Portal y caudal de aire. (A) durante el procedimiento, se inserta un transductor de presión de la aguja en la vena expuesta del portal. Sonda de flujo de volumen (B) los 2 mm se usa para medir los flujos de volumen en la vena porta principal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5 : Volumetría hepática. El hígado aumenta en tamaño después de PVL + T que después PVL solo. La figura muestra la volumetría diario en imagen digital y comunicaciones en medicina (DICOM) archivos obtenidos con un micro de rata tomógrafo y utilizando el dominio público de la plataforma. Mientras que la diferencia es evidente en las imágenes axiales, volumetría cuantitativa ya que se realiza en un anterior informe17, muestra una diferencia significativa en la cinética de crecimiento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Este protocolo presenta un modelo animal de ALPPS con su rápida hipertrofia inducida por PVL + T, que aproximadamente duplica el aumento del volumen dentro de 3 días en comparación con el PVL solo. 17 el media correcta del lóbulo hepático se usa como un lóbulo de modelo para el crecimiento del hígado porque el lóbulo hepático medio es una masa de parénquima contigua suministrada por dos separados las venas porta a su izquierda y a su derecha, como se muestra en la figura 1 en un recientemente trabajo publicado. 17 en comparación con otros informes, el modelo ofrece algunas ventajas. Anatómicamente, la elección del mejor medio lóbulo representa el hígado humano como una masa de parénquima contiguo que permite para corte transversal y de tal modo obliteración del flujo colateral. La ramificación de la vena porta al lóbulo medio izquierdo (LML) en el lóbulo lateral izquierdo (LLL) permite una ligadura combinada de amor mi vida y LLL.
Ha habido varias ratas y un modelo murino de ALPPS desarrollado y descrito. 18 muchos modelos de rata19,20 y el único ratón modelo15 descrito requiere una reducción de la masa hepática. Reducción de la masa puede desencadenar mayor hipertrofia independientemente. Esto está en contraste con nuestros similares modelos de rata y17 . 14 , 21 , 22 , 23 la ventaja de un modelo murino puede ser el uso de animales genéticamente modificados. Como alternativa a estos modelos animales pequeños, cerdo ha ha desarrollado un modelo,16 utilizando una técnica quirúrgica similar como en los seres humanos y lo que resulta en tasas de crecimiento similares. A pesar, que esto probablemente más asemeja el procedimiento quirúrgico humano, modelos animales pequeños todavía pueden ser muy importantes, ya que son más rápidos, son más fáciles de realizar, permite a mayor número de animales por grupo y son menos costosos.
Fisiológicamente, el modelo de rata permite el estudio del flujo sanguíneo, colateralización y oxigenación más fácilmente que un modelo de ratón. Este estudio es el primero en utilizar la misma metodología usada clínicamente en humanos para evaluar los cambios de volumen en el hígado, es decir, CT volumetría. A diferencia de algunos otros estudios, que incluyen un grupo control (p. ej. en un modelo porcino de ALPPS24) aún no asume la cinética de crecimiento de ALPPS, validamos la hipertrofia comparando PVL con PVL + T. Mientras que bajo PVL el RML duplica en plazo de 3 días, PVL + T aumenta significativamente la hipertrofia. Esta aceleración de la hipertrofia después de 3 días por el transection agregado refleja exactamente la condición humana, donde se ha informado un aumento del 46% del volumen en un gran meta análisis para PVE y un incremento de 86% en ALPPS después de 10 días en el primer gran informe de registro ALLPS de 202 pacientes. 25 el procedimiento de rata PVL + T y humanos ALPPS doble la cantidad de hipertrofia en sus respectivos marcos de tiempo para los tipos de dos procedimiento.
Pasos críticos en este protocolo incluyen la disección de las ramas de la vena porta en PVL y la transección del lóbulo mediano en PVL + T. Durante la disección de las ramas de la vena porta, es importante interrumpir la delgada capa de peritoneo que cubre el ligamento hepatoduodenal toda y no para empujar los instrumentos contra la resistencia. Una rotura accidental en la vena porta puede interrumpirse por presión mediante hisopos de algodón solas, pero puede ser irreparable y requieren el sacrificio del animal. En general, se debe enfatizar que animales sufren de una pérdida de sangre de más de un 10% estimado de volumen de la sangre del animal, deben ser excluidos del estudio, ya que esto puede alterar los resultados del estudio y causa innecesario sufrimiento de los animales.
Transección del lóbulo mediano puede lograrse mediante cauterización cuidadosa del tejido del hígado utilizando fórceps bipolar plata fina y suficiente solución salina gotea, seguido por corte simple del tejido cauterizar usando unas tijeras. La transección debería ser detenido antes de encontrarse con la vena cava, que funciona dentro del hígado en los roedores, para evitar la sangría masiva y embolia de aire en la vena cava. Entrada de aire en la circulación pulmonar conduce al paro cardíaco repentino en ratas.
Solución de problemas de este protocolo puede incluir todas las modificaciones que conducen a aumentar el estrés fisiológico de los animales, como hipotensión inducida por el oversedation, hipotermia, aumento de la pérdida de sangre y demasiado largo operativos veces. Este protocolo puede ser modificado también para otras especies de roedores como los ratones. Hemos realizado con éxito la técnica descrita en el presente Protocolo en ratones C57BL/6 (datos no mostrados).
Una limitación de este protocolo es el uso exclusivo del presente Protocolo para el estudio de los mecanismos de rápido versus lento hipertrofia; por lo tanto, la segunda etapa del procedimiento "ALPPS", la resección de tejido hepático deportalized todos excepto el hígado hipertrofiado, no se describe en este protocolo. Esta resección sin embargo fácilmente se logra siguiendo la norma técnica de la resección hepática en roedores, utilizando ligadura de sutura y retiro de los lóbulos hepáticos utilizando unas tijeras.
En general, este modelo actual permite experimentos elucidar el mecanismo de hipertrofia hepática rápida y pruebas de medicamentos y las intervenciones. Usando este modelo, fue demostrado recientemente que rápida hipertrofia de la RML también puede ser inducida por la ligadura de la vena porta junto con la hipoxia señalización utilizando inhibidores de la prolil-hidroxilasa, lo que sugiere que la hipoxia señalización mi juego un papel importante en la modulación de la cinética de crecimiento de hígado. Medicamentos como los inhibidores de la prolil-hidroxilasa pueden acelerar la regeneración hepática y deben estar probaron. 17 , 26 aplicaciones de futuro de este modelo pueden ser que se puede analizar el papel de agentes quimioterapéuticos convencionales y novedosos y su efecto sobre la aceleración de la regeneración del hígado puede ser aclarado aún más. El modelo también ofrece la oportunidad de estudiar la función hepática utilizando por ejemplo verde del indocyanine (ICG) o escintigrafía hepatobiliary iminodiacetic de ácido (HIDA) en ratas porque en última instancia, lentos y rápidos cambios volumétricos tendrá que ponerse en el contexto de regeneración hepática funcional ya que la función hepática es más importante que el volumen de hígado. 27 , 28 la evaluación de los pacientes con ICG29 y de30,de la escintigrafía HIDA31 ALPPS hasta ahora sólo ha sido probada en estudios de cohortes retrospectivos, pero todavía pueden ser herramientas muy importantes para responder a la pregunta cambios de volumen o función sean similares o disímiles en la regeneración hepática rápida.
En Resumen, presentamos un modelo bien caracterizado y estandarizado de regeneración hepática rápida y lenta, que permitirá futuros estudios en cirugía regenerativa del hígado.
Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores no tienen ninguna agradecimientos.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Isoflurane, 250 mL bottles | Attane, Piramal, Mumbai, India | LDNI 22098 | Standard vet. equipment |
Tec-3 Isofluorane Vaporizer | Ohmeda, GE-Healthcare, Chicago, IL | not available anymore | Standard vet. equipment |
Buprenorphine (Temgesic) | Indivior, Baar, Switzerland | 7680419310353 | GTIN-number |
Vitamine A ointment | Bausch&Lomp, Zug, Switzerland | 7680223980247 | GTIN-number |
Atropine sulfate 0.5 mg/mL | Sintetica SA, Mendrisio, Switzerland | 7680565330045 | GTIN-number |
Microsurgery microscope | Olympus, Tokio, Japan | SZX10 | Standard vet. equipment |
Betadine | Mundipharma, Basel, Switzerland | 7680342821377 | GTIN-number |
Sponges | Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Germany | NK83.1 | Mini-sponges |
Abdominal Wall retractors | N/A | N/A | Self-made from paper clips and Q-Tips |
3-0 silk | Ethicon, Sommerville, NJ | K872H | Standard surgical |
Scissors | World precision instruments (WPI), Sarasota, FL | 503371 | Standard microsurgical |
Adson forceps | World precision instruments (WPI), Sarasota, FL | 501244-G | Standard microsurgical |
Fine tips microforceps | World precision instruments (WPI), Sarasota, FL | 501976 | Tips need to be polished regularly |
Curved fine tips microforceps | World precision instruments (WPI), Sarasota, FL | 504513 | Essential to go around the portal vein branches |
6-0 LOOK black braided silk | Surgical Specalities Corporation, Wyomissing, PA | SP114 | Spool, precut prior to the procedure |
2-0 silk sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | K833 | Standard surgical |
5-0 maxon sutures | Covidien, Dublin, Ireland | 6608-21 | Standard surgical |
Bipolar microforceps | Sutter, Freiburg, Germany | 780148SGS | Essential for parenchymal transection |
Q-tips small | Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Germany | EH11.1 | Standard surgical |
Q-tips big | Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Germany | XL54.1 | Standard surgical |
G30 needle | Terumo, Tokyo, Japan | NN-3013R | Standard anesthesia equipment |
2 mm volume flow probe | Transonic Systems, Ithaca, NY | MA-2PS | Smallest available probe for HAT-311 flow meter |
Transonic flow meter | Transonic Systems, Ithaca, NY | HAT-311 Transsonic flow QC meter | One of the first generation flow flow meters for surgery |
ExiTron nano 12,000 | Miltenyi Biotech, Bergisch Gladbach, Germany | 130-095-698 | Nanomoloecular contrast medium that opacifies liver and spleen |
G26 intravenous catheter | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 391349 | Standard anesthesia equipment |
Quantum FX MicroCT | Perkin Elmer, Waltham, MA | N/A | Standard small animal CT scanner at the institute of physiology, University of Zürich |
OsiriX 8.0 | Pixmeo Sarl, Geneva, Switzerland | N/A | Public domain software : www.pixmeo.com |
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