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Indurre ipertrofia epatica rapida utilizzando associando i fegato partizione e legatura della vena portale per un'epatectomia Staged (ALPPS) è stato proposto per la resezione dei tumori del fegato resecabile limite. Questo modello può delucidare i meccanismi coinvolti nell'ipertrofia rapido e permette di testare farmaci che promuovono o bloccano l'accelerazione della rigenerazione.
Recenti dati clinici supportano un metodo chirurgico aggressivo per tumori primari e metastatici del fegato. Per alcune indicazioni, come metastasi colorettali del fegato, la quantità di tessuto del fegato lasciato alle spalle dopo resezione del fegato è diventato il principale fattore limitante di resecabilità di grandi dimensioni o tumori multipli del fegato. Una minima quantità di tessuto funzionale è necessaria per evitare la complicazione severa di post-epatectomia insufficienza epatica, che ha un'elevata morbilità e mortalità. Che induce la crescita del fegato del residuo potenziale prima di resezione è più affermata nella chirurgia epatica, sia sotto forma di embolization della vena portale da radiologi interventisti o sotto forma di legatura della vena portale diverse settimane prima di resezione. Recentemente è stato dimostrato che la rigenerazione del fegato è più ampia e rapida, quando il transection parenchimatico viene aggiunto a legatura della vena portale in una prima fase e poi, dopo solo una settimana di attesa, resezione eseguita in una seconda fase (associando i fegato partizione e la legatura della vena portale per Staged hepatectomy = ALPPS). ALPPS è diventato rapidamente popolare in tutto il mondo, ma è stato criticato per la sua mortalità perioperatoria alta. Il meccanismo di crescita accelerata e vasto indotto da questa procedura non è stato ben compreso. Modelli animali sono stati sviluppati per esplorare entrambi i meccanismi fisiologici e molecolari di rigenerazione accelerata del fegato in ALPPS. Questo protocollo presenta un modello del ratto che permette l'esplorazione meccanicistica di rigenerazione accelerata.
Le dimensioni del fegato residuo limitano il resectability dei tumori del fegato. 1 in generale, quando meno di 25% del fegato tessuto è lasciato alle spalle, il paziente è al rischio aumentato di morte da insufficienza epatica acuta dovuto la mancanza della funzione metabolica per l'intero organismo ("troppo piccola per la sindrome di dimensioni"). 2 questo post-epatectomia insufficienza epatica è la complicazione più devastante dopo resezione del fegato. Pertanto i medici hanno tentato di indurre la rigenerazione del fegato prima di resezione del fegato di manipolare il flusso della vena portale. 3 è stato trovato che, una volta che la vena è occlusa, la restante parte con flusso della vena portale inizia a crescere ad un ritmo lento e quindi può aumentare fino al 60% in dimensione. Legatura chirurgica5 interventistica della vena portale o 4 occlusione sono entrambi stati clinicamente stabiliti. 4 l'aumento di volume e la funzione del fegato è affidabile, ma il tasso di crescita del fegato dopo l'occlusione portale è solo circa un quinto rispetto alla crescita del fegato residuo dopo l'epatectomia parziale. 6
Il tempo necessario per il fegato a crescere è settimane o mesi, anche se il fegato può rigenerare ad un tasso molto più veloce dopo resezione. Come tale, il fegato è l'unico organo che cresce alla normale funzione dopo la rimozione di una parte di esso. 7 una procedura innovativa che inducono la rigenerazione del fegato a un ritmo simile come dopo hepactectomy parziale è stato sviluppato da un gruppo di chirurghi che ha scoperto che aggiungendo un transection tra l'occlusa e induce la parte non-occlusa del fegato fegato ipertrofia allo stesso tasso di crescita come dopo resezione del fegato, ma prima di resezione. 9 la procedura avvia rapida ipertrofia dell'80% all'interno di un residuo di settimana in futuro del fegato, che permette la resezione dei tumori vasti, principalmente non resecabile, fegati entro una settimana. La procedura è stata chiamata "associazione la legatura della vena portale e fegato partizione per Staged hepatectomy = ALPPS" ed è diventato rapidamente popolare in tutto il mondo. 10 più report supportato un'espansione di resecabilità dei tumori del fegato resecabile limite raggiunto dalla nuova tecnica,11 mentre la complessa procedura chirurgica è stata anche criticata per il suo alto tasso di complicazione. 12 , 13
Lo sviluppo di un roditore e anche grandi modelli animali dell'ipertrofia lento e veloce sono stati tentati sin dalla pubblicazione di ALPPS nel 2012 per consentire una migliore caratterizzazione istologica e la comprensione dei meccanismi e per testare gli effetti della droga sulla tassi di crescita differenti del tessuto del fegato negli animali. Il primo modello animale sviluppato era un modello del ratto. In questo modello, ipertrofia rapida dopo il transection parenchimatico tra la destra e la parte di sinistra del lobo mediano accelerata rigenerazione del lobo in mediana. 14 un altro modello è stato introdotto più tardi nel topo. In questo modello è stato resecato il lobo laterale sinistro e i rami della vena portale per ogni lobo del fegato tranne il lobo mediano sinistro erano legati. 15 nel frattempo, modelli animali di grandi dimensioni di ALPPS nei suini sono stati descritti come bene. 16
Per lo studio dei meccanismi fisiologici come variazioni di flusso e pressione nella vena porta, perfusione e ossigenazione del tessuto del fegato, il modello di ratto è superiore al modello di ALPPS nei topi. Un altro vantaggio del ratto rispetto al modello murino è che nel modello del ratto non c'è alcuna necessità per una resezione del lobo laterale sinistro,15 che potrebbero contaminare gli effetti di resezione del fegato con quelli di ALPPS. Il modello di ratto in contrasto non riduce il fegato massa cellulare. Un modello di maiale utilizza il lobo posteriore di destra come il lobo crescente, ma il fegato di maiale è altamente lobulato. Di conseguenza, è difficile creare un aereo transection del ponte di tessuto già sottile tra il lobo anteriore di destra e posteriore destro. Al contrario, il lobo mediano in ratti consistono di due parti che sono forniti separatamente da una vena e un aereo transection parenchimatica possa essere facilmente creato tra i due usando le tecniche microsurgical. La disponibilità di piccolo animale computer tomografia (CT) e/o di risonanza del magnete (RMN) permette la quantificazione molto esatta di crescita volumetrica tra solo la legatura della vena portale e legatura della vena portale e il transection aggiunto, che è importante per la validazione di qualsiasi modello di ipertrofia epatica rapida.
Il protocollo presentato qui descrive la tecnica chirurgica e le procedure utilizzate per la convalida volumetrica e caratterizzazione fisiologica del modello dell'ipertrofia lento e veloce dopo la legatura della vena portale e la legatura della vena portale con il transection, rispettivamente, in ratti.
Tutti gli esperimenti in questo protocollo sono stati approvati dalle autorità veterinarie del Cantone di Zurigo, Svizzera (numero 60/2014). Inoltre, tutte le fasi sperimentali sono state eseguite in stretta conformità con le linee guida sugli esperimenti con gli animali dall'Accademia Svizzera delle scienze mediche (SAMS) e linee guida della Federazione di europeo laboratorio animale scienza associazioni (FELASA) .
1. allevamento di animali, attrezzature di sala operatoria e strumenti, anestesia
2. inizio della chirurgia
3. vena portale legatura (PVL)
4. vena portale legatura con il Transection (PVL + T)
5. intraoperative misurazione della pressione venosa portale e Volume
6. ultimi passi della chirurgia
7. fegato volumetria in ratti facendo uso di piccolo animale CT
La legatura della vena portale due differenti procedure chirurgiche (PVL) e PVL con risultato di transection (PVL + T) nella cinetica di crescita nettamente diverse. PVL induce aumento moderato del volume entro 3 giorni, mentre in PVL + T un lobo spartitraffico destro molto più grande (RML) può essere visto (Figura 5). Questo può essere verificato dalla volumetria quotidiana. Il volume di RML raddoppia approssimativamente entro 3 giorni in PVL, mentre triplica PVL + T.17
Misure di flusso nella vena portale rivelano un flusso stabile, nonostante la zona di portata ridotta nella PLV e anche la PVL + T (Vedi Figura 3A in Schadde et al. 17). Ciò suggerisce che il volume del flusso sanguigno portale intero è diretto attraverso circa il 26% del parenchima del fegato precedente, causando così "portale hyperflow".
Misurazione della pressione all'interno della vena portale rivela un aumento acuto della pressione media della vena portale da 5 mm Hg a 9 mmHg in PVL e PVL + T (Vedi Figura 3B in Schadde et al. 17). questo è probabilmente un risultato del portale hyperflow. Solo il transection non comporta un aumento di pressione portale acuta, poiché il volume del tessuto del fegato non è ridotta. 17 ripetute misurazioni mostrano che l'aumento di pressione rimane stabile per 24 h.17
Figura 1 : Anestesia. (A) dopo il lavaggio una scatola con isoflurano (5% in volume) per indurre l'anestesia per l'animale, isoflurane è vaporizzato (600 mL ossigeno/min) per il mantenimento dell'anestesia generale. (B) gli animali sono fissati su una superficie di esercizio sterile sotto un microscopio operatorio. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 : Attrezzature sterili. (A) spugne umide sterili per l'esposizione e la ritrazione. (B) filo collegati a elastici mini trattori. (C) pinze bipolari, Potts forbici; curvi Micropinze, dritto microdissectors vengono utilizzati per la dissezione dei rami della vena portale. (D) più grandi forbici, porta aghi e aghi sono utilizzati per apertura e chiusura. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3 : Dissezione. (A) ai lati dell'addome e la xifoideo vengono ritratte con punti di sutura seta 3-0 dopo laparotomia mediana. (B) arretrando lo stomaco, piccolo e grande intestino lateralmente il legamento gastroduodenale in ratti e ilo epatico può essere esposto. (C) nella legatura della vena portale (PVL), il ramo della vena portale ai lobi destro (1), il lobo laterale sinistro (2) e i lobi Caudati (3) sono legati con cravatte di seta 6-0 (a sinistra). In PVL con il transection (PVL + T), inoltre, la linea di demarcazione ischemico tra spartitraffico destro lobo (RML) e lobo mediano sinistro (LML) è attraversata (a destra). (D) la fotografia mostra la linea di demarcazione distinti tra amore, mia vita e RML (a sinistra). Questa linea è seguita per il transection utilizzando un Micropinze bipolari per PVL + T (a destra). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4 : Intraoperative misurazione della pressione venosa portale e Volume. (A) durante la procedura, un trasduttore di pressione dell'ago viene inserito nella vena portale esposta. Sonda di flusso di volume (B) The 2 mm viene utilizzato per misurare i flussi di volume nella vena portale principale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5 : Fegato Volumetry. Il fegato aumenta più in dimensione dopo PVL + T rispetto dopo PVL da solo. La figura mostra quotidiana volumetria eseguita su digital imaging e comunicazione in medicina (DICOM) file ottenuti con un micro di ratto CT scanner e utilizzando il piattaforma di formazione immagine di pubblico dominio. Mentre la differenza è evidente sulle immagini assiali, volumetria quantitativa interpretato in un precedente rapporto17, Mostra una differenza significativa nella cinetica di crescita. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Questo protocollo presenta un modello animale di ALPPS con sua rapida ipertrofia indotta da PVL + T, che raddoppia l'aumento di volume all'interno di 3 giorni rispetto ai PVL da solo. 17 il centrale di destra del lobo epatico è usato come un lobo di modello per la coltivazione del fegato perché la centrale del lobo epatico è una massa parenchima contigua fornita da due vene portali separate alla sua sinistra e alla sua destra, come illustrato nella Figura 1 in un recente lavoro pubblicato. 17 rispetto ad altri rapporti, il modello offre alcuni vantaggi. Anatomicamente, la scelta del lobo centrale migliore rappresenta il fegato umano come una massa parenchima contiguo che permette per il transection e quindi l'obliterazione del flusso collaterale. La ramificazione della vena portale al lobo mediano sinistro (LML) all'interno lobo laterale sinistra (LLL) permette una legatura combinata dell'amore la mia vita e LLL.
Ci sono stati vari ratto e un modello murino per ALPPS sviluppato e descritto. 18 19,molti modelli di ratto20 e l'unico mouse modello15 descritto richiede una riduzione della massa del fegato. Riduzione della massa può innescare una maggiore ipertrofia in modo indipendente. Questo è in contrasto con i nostri17 e simili modelli del ratto. 14 , 21 , 22 , 23 il vantaggio di un modello murino può essere l'uso di animali geneticamente modificati. In alternativa a questi modelli animali piccoli, un modello di maiale è stato sviluppato,16 utilizzando una tecnica chirurgica simile come negli esseri umani e conseguente simili tassi di crescita. Nonostante il fatto, che questo probabilmente maggiormente assomiglia la procedura chirurgica umana, modelli animali di piccole dimensioni possono ancora essere molto importante in quanto sono più veloci, sono più facili da eseguire, consentire il maggior numero di animali per gruppo e sono meno costosi.
Fisiologicamente, modello del ratto permette lo studio del flusso sanguigno, collateralization e ossigenazione più facilmente di un modello del topo. Questo studio è il primo ad utilizzare la stessa metodologia utilizzata clinicamente in esseri umani per valutare le variazioni di volume del fegato, vale a dire CT volumetria. Contrariamente ad altri studi, che non includono un gruppo di controllo (ad esempio in un modello di maiale di ALPPS24) ancora assumere la cinetica di crescita ALPPS, abbiamo validato l'ipertrofia confrontando PVL con PVL + T. Mentre sotto PVL RML raddoppia in entro 3 giorni, PVL + T aumenta in modo significativo l'ipertrofia. Questa accelerazione dell'ipertrofia dopo 3 giorni del transection aggiunto rispecchia esattamente la condizione umana, dove un aumento del 46% del volume è stato segnalato in una grande meta-analisi per PVE e un aumento di 86% in ALPPS dopo 10 giorni nel primo grande rapporto di registro ALLPS di 202 pazienti. 25 sia la procedura di ratto PVL + T e umani ALPPS raddoppiare la quantità di ipertrofia raggiunto nei rispettivi tempi per i tipi di due procedure.
Fasi critiche all'interno di questo protocollo includono la dissezione dei rami della vena portale in PVL e il transection del lobo mediano in PVL + T. Durante la dissezione dei rami della vena portale, è importante interrompere il sottile strato di peritoneo che ricopre il legamento epatoduodenale intero e non spingere gli strumenti contro la resistenza. Una rottura accidentale nella vena portale può essere fermata da pressione utilizzando tamponi di cotone da solo, ma potrebbe essere irreparabile e richiedono il sacrificio dell'animale. In generale, si deve sottolineare, che gli animali soffrono di una perdita di anima di più di un 10% stimato del volume di sangue dell'animale, deve essere escluso dallo studio, poiché questo può alterare i risultati dello studio e causa inutile sofferenze degli animali.
Transection del lobo mediano si ottengono attenzione cauterizzazione del tessuto del fegato utilizzando forcipe bipolare argento fine e abbastanza saline sgocciolatura, seguita da semplici operazioni di taglio del tessuto cauterizzato usando un paio di forbici. Il transection dovrebbe essere interrotto prima dell'incontro con la vena cava, che viene eseguito all'interno del fegato in roditori, per evitare lo spurgo voluminoso e l'embolia gassosa nella vena cava. Ingresso dell'aria nella circolazione polmonare conduce ad un arresto cardiaco improvviso in ratti.
Risoluzione dei problemi del presente protocollo può includere tutte le modifiche che portano ad per aumentare lo sforzo fisiologico per gli animali, quali ipotensione indotta da sedazione, ipotermia, aumentata perdita di sangue e tempi troppo lunghi operatori. Questo protocollo può essere modificato anche per altre specie di roditori come i topi. Abbiamo effettuato con successo la tecnica descritta in questo protocollo in topi C57BL/6 (dati non mostrati).
Una limitazione di questo protocollo è l'uso esclusivo di questo protocollo per lo studio dei meccanismi di rapida contro l'ipertrofia lento; quindi la seconda fase della procedura "ALPPS", la resezione del tessuto del fegato deportalized tutti tranne il fegato ipertrofico, non è descritto in questo protocollo. Questa resezione tuttavia può facilmente essere raggiunto seguendo la tecnica standard di resezione del fegato in roditori, con legatura di sutura e quindi rimozione dei lobi del fegato usando un paio di forbici.
Nel complesso, questo modello attuale consente esperimenti delucidare il meccanismo dell'ipertrofia epatica rapida e la sperimentazione di farmaci e interventi. Utilizzando questo modello, è stato recentemente dimostrato che rapida ipertrofia di RML possa anche essere indotti tramite la legatura della vena portale in collaborazione con ipossia segnalazione usando gli inibitori prolil-idrossilasi, suggerendo che l'ipossia segnalazione mio giocare un ruolo importante nella modulazione della cinetica di crescita del fegato. Farmaci come gli inibitori prolil-idrossilasi possono accelerare la rigenerazione del fegato e dovrebbero essere ulteriormente testati. 17 , 26 applicazioni future di questo modello possono essere che il ruolo degli agenti chemioterapeutici convenzionali e romanzo può essere testato e loro effetto sull'accelerazione della rigenerazione del fegato può essere chiarita ulteriormente. Il modello offre anche l'opportunità di studiare la funzione del fegato utilizzando ad esempio verde di indocianina (ICG) o lo scintigraphy hepatobiliary Imminodiacetico acido (HIDA) in ratti perché in definitiva cambiamenti volumetrici lenti e rapidi dovrà essere inserito nel contesto di rigenerazione del fegato funzionale poiché la funzione del fegato è più importante di volume del fegato. 27 , 28 le valutazioni dei pazienti ALPPS con ICG29 e HIDA scintigrafia30,31 finora sono state testate solo in studi di coorte retrospettivo, ma questi ancora possono essere strumenti molto importanti per rispondere alla domanda Se cambia il volume o funzione sono simili o dissimili in rapida rigenerazione del fegato.
In sintesi, vi presentiamo un modello ben caratterizzato e standardizzato di rapida e lenta rigenerazione del fegato, che vi permetterà di futuri studi in chirurgia rigenerativa del fegato.
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Gli autori non hanno nessun ringraziamenti.
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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