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Quanto segue descrive le prestazioni della gastrectomia verticale nei topi. Si tratta di un tipo di chirurgia di perdita di peso che comporta l'asportazione di circa il 70% dello stomaco.
Chirurgia bariatrica, come la gastrectomia verticale (VSG), è un intervento chirurgico del tratto gastrointestinale che viene eseguito ai fini della perdita di peso. Chirurgia bariatrica è attualmente il trattamento più efficace a lungo termine per l'obesità. Oltre alla perdita di peso, la chirurgia bariatrica produce benefici per la salute supplementari come la remissione del diabete di tipo 2, remissione di ipertensione e diminuzione del rischio di sviluppare alcuni tipi di cancro. I meccanismi di là di perdita di peso per questi benefici rimangono in modo incompleto definiti. Pertanto, modelli animali di chirurgia bariatrica sono essere sviluppato e validato per identificare i meccanismi che portano a questi benefici, con l'obiettivo di migliorare la comprensione della fisiologia gastrointestinale e identificare nuovi bersagli terapeutici. VSG è diventata la procedura bariatrica più comunemente effettuata nella clinica negli Stati Uniti perché è altamente efficace nel produrre la perdita di peso e miglioramento metabolico ed è più semplice da eseguire rispetto altre procedure bariatriche. Di conseguenza, abbiamo sviluppato e validato un modello murino di VSG. Questo modello murino di VSG ricapitola molti degli effetti di VSG visto negli esseri umani, compreso il regolamento del glucosio e pressione sanguigna migliorata. Il metodo si basa sull'isolamento dello stomaco, la legatura dei vasi gastrici e rimozione del 70% dello stomaco transecting lungo la maggior curvatura dello stomaco. Abbiamo applicato con successo questo protocollo chirurgico con varie linee di topi geneticamente modificati per definire i contributori meccanicistici ai benefici del VSG. Inoltre, questo modello murino di VSG è stato combinato con altre tecniche chirurgiche, per raggiungere la più profonda comprensione meccanicistica. Pertanto, questo è un modello semplice e versatile per lo studio della fisiologia gastrointestinale e benefici per la salute della chirurgia bariatrica.
Come l'epidemia di obesità continua a crescere in tutto il mondo chirurgia bariatrica ha guadagnato popolarità come è il trattamento più efficace a lungo termine per l'obesità1. Purtroppo, perdita di peso di dieta ed esercizio fisico è difficile da raggiungere e relativamente inefficace sopra il lungo termine2,3. Chirurgia bariatrica, come la gastrectomia verticale (VSG), è definita come la manipolazione del tratto gastrointestinale allo scopo di peso perdita1,4. Anche se la perdita di peso è un importante risultato della chirurgia bariatrica, la chirurgia bariatrica fornisce altri benefici per la salute come migliorare comorbidities obesità ed estendere la durata della vita5. Ad esempio, chirurgia bariatrica comporta elevati tassi di remissione del diabete di tipo 2 e ipertensione e le riduzioni del rischio di vita dello sviluppo di alcuni tipi di cancro1,6,7. Di nota, l'effetto della chirurgia bariatrica causando remissione del diabete di tipo 2 e ipertensione è spesso osservato subito dopo intervento chirurgico e prima di peso perdita8,9. Questo mette in evidenza il concetto che ci sono meccanismi indipendenti di peso corporeo contribuendo a benefici per la salute osservati dopo la chirurgia. Modelli animali di chirurgia bariatrica sono state sviluppate e sono utilizzate per studiare i meccanismi da cui questi benefici per la salute si presentano10,11,12.
Abbiamo convalidato un modello murino di VSG, che abbiamo applicato ai vari modelli di topi geneticamente modificati per studiare i meccanismi con cui la chirurgia bariatrica migliora comorbidities obesità come il diabete di tipo 2, ipertensione e cancro colorettale10 , 11 , 12. modelli roditore permettono il controllo più sperimentale e la capacità di eseguire manipolazioni genetiche o farmaceutici per definire il ruolo di specifici geni o vie di segnalazione di interesse. Ci stiamo concentrando principalmente sulla VSG perché VSG è la procedura bariatrica più comunemente effettuata nella clinica nei Stati Uniti13. Inoltre, VSG è un semplice modello chirurgico con meno modifiche anatomiche rispetto ad altre procedure quali deviazione di bypass o biliopancreatic gastrico Roux-en-Y.
Il nostro modello del topo del VSG ricapitola i seguenti effetti della chirurgia bariatrica osservata in esseri umani: perdita di peso, ridotto apporto di cibo, regolamento migliore del glucosio, ha migliorato la funzione dell'isolotto, aumentata secrezione postprandiale glucagone-like peptide-1 (GLP-1), ha ridotto la pressione arteriosa e una maggiore circolazione dell'acido di bile concentrazioni10,11,12,13,14,15. Pertanto, questo è un modello ideale per studiare i corpo peso dipendenti ed indipendenti meccanismi mediante il quale VSG migliora o risolve i comorbidities obesità. Inoltre, è un modello affidabile che può essere combinato con altre procedure chirurgiche, che consente per l'indagine dell'impatto del VSG in varie condizioni di malattia con maggiore comprensione meccanicistica12.
Tutti i protocolli sperimentali sono stati approvati dal comitato di uso e Cornell University istituzionale Animal Care.
1. preparazione pre-chirurgica
Nota: Studio topi sono in genere su un fondo C57BL indotta da dieta obeso per rendere gli studi traduzionalmente pertinenti per insulino-resistenza e l'obesità umana. Topi maschi e femmine possono essere studiati come descritto nei passaggi successivi.
2. verticale Sleeve Gastrectomy e Sham procedure
3. misurazioni e cura del Mouse post-operatorio
La farsa e VSG procedure sono illustrate nella Figura 1. Figura 1A Mostra dove la linea di sutura è posizionata lungo le pareti gastriche durante la procedura di sham. Questa stessa area è dove lo stomaco viene tagliato durante l'intervento chirurgico VSG. Figura 1B Mostra il residuo tubolare della sinistra di stomaco dopo la performance di VSG.
Statistiche e analisi dei dati
I dati sono presentati come media ± SEM. dati sono stati analizzati mediante ANOVA con post-test di Tukey o di test t di Student come indicato. Le differenze sono state considerate significative a P< 0.05.
VSG diminuisce l'energia l'assunzione ed il peso corporeo e migliora la tolleranza al glucosio
Dieta grassa alta alimentato maschio C57BL topi sono stati azionati sopra e studiati come descritto sopra. VSG-operati topi hanno esibito l'apporto energetico ridotto e peso corporeo rispetto al annuncio libitum ha alimentato i topi falsità-azionati (apporto energetico cumulativo: Sham = 474 ± 19, VSG = 385 ± 14 kcal; Peso corporeo finale: Sham = 34,5 ± 2.1, VSG = 29,9 ± 1 g; Figura 2A-B, *P< 0.05). Tre settimane dopo l'intervento chirurgico è stato effettuato un test di tolleranza al glucosio orale. Misure del glucosio sono state realizzate utilizzando un controllo glicemico (vedere Tabella materiali). L'insulina del siero e le concentrazioni di GLP-1 sono state misurate da immunodosaggio elettrochemiluminescenza a sandwich multiplex (Vedi Tabella materiali). VSG ha migliorato la tolleranza al glucosio (glucosio AUC0-120: Sham = ± 1.467 76, VSG = 1.061 ± 72 mmol/L x 120 minuti; Figura 3A-B, P < 0,01), aumento della secrezione insulinica glucosio-mediata (percentuali di aumento in insulina basale per 15 minuti dopo il gavage glucosio: Sham = ± 92 54, VSG = ± 2.720 1.241%; Figura 3 C, P < 0,05) e aumentato la secrezione di GLP-1 post-prandiale rispetto con falsità-azionati ad libitum ha alimentato i topi di controllo (GLP-1 AUC0-120: Sham =-124 ± 45, VSG = 111 ± 48 pmol/L x 120 minuti; Figura 3D, *P < 0,01). Questi risultati sono coerenti con ciò che si vede negli esseri umani e altri modelli di roditori dopo chirurgia bariatrica9,17,18,19.
Figura 1: diagramma di VSG. Rappresentazione della linea di transection durante il VSG. (A) questa stessa area è dove una semplice linea continua di sutura è disposto lungo le pareti gastriche durante la procedura di sham. (B) rappresentazione del tubolare residuo lasciato dopo il completamento della procedura VSG. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: VSG abbassa il peso di corpo e l'assunzione di energia. L'assunzione di energia cumulativa (A) e il peso corporeo (B). P < 0,05 rispetto a Sham da dello studente t-test e *P < 0.05 Sham rispetto a VSG mediante ANOVA a due fattori. Risultati mostrati come media valori. n = 6-7 per ogni gruppo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: VSG migliora la tolleranza al glucosio, aumenta la secrezione di insulina glucosio-stimolato e aumenta la secrezione di GLP-1 post-prandiale durante un OGTT. Concentrazione di glucosio nel sangue (A) , (B) area del glucosio sotto la curva (AUC), (C) percentuali di aumento nelle concentrazioni di insulina del siero rispetto al basale per 15 minuti dopo "gavage" del glucosio e (D) siero totale GLP-1 concentrazioni durante un OGTT. P < 0.05, * *P < 0,01, * * *P < 0.001 VSG confrontato con la falsità di dello studente t-prova dell'AUC o variazione percentuale di insulina. Risultati mostrati come media ± SEM. n = 6-7 per ogni gruppo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Chirurgia bariatrica è il trattamento più efficace a lungo termine per l'obesità e si traduce in benefici per la salute quali elevati tassi di tipo 2 diabete e ipertensione remissione1,9,15. Modelli murini di chirurgia bariatrica forniscono un potente strumento con cui identificare i meccanismi da cui l'ambulatorio bariatric causa miglioramenti rapidi e pronunciati in comorbilità dell'obesità. Inoltre, modelli murini della chirurgia bariatrica forniscono un paradigma novello per studiare la biologia di base da cui l'intestino regola diversi processi, come il metabolismo, la funzione cardiovascolare e carcinogenesi10,11, 12.
Abbiamo sviluppato un modello murino di gastrectomia verticale per studiare i meccanismi con cui la chirurgia bariatrica migliora comorbidities obesità come tipo 2 diabete e ipertensione10,11,12. Questo modello di VSG è costituito da legatura dei vasi dello stomaco seguita da rimozione del 70% dello stomaco. La condizione di controllo è una chirurgia di farsa in cui la sutura è collocato lungo la parete gastrica nello stesso percorso dove lo stomaco sarebbe essere attraversato in una routine VSG. Qui, presentiamo i dati dove topi falsità-azionati sono stati alimentati ad libitum dopo la chirurgia. Al fine di indagare effetti indipendente dal peso del corpo, un gruppo di controllo sham-operated che è alimento limitato al fine di corrispondere il loro peso corporeo ai topi VSG-operato dovrebbe essere studiato, come abbiamo descritto in precedenza11,12. I nostri dati dimostrano che questo modello VSG raggiunge entrambi riduzioni del peso corporeo e l'assunzione di cibo rispetto a ad libitum alimentati comandi falsità-azionati. Test di tolleranza al glucosio orale sono fatto almeno due settimane dopo l'intervento chirurgico per consentire gli animali abbastanza tempo per riprendersi completamente dalla chirurgia, in modo che recupero chirurgico non è un fattore di confusione. Coerenti con la diminuzione del peso corporeo, il modello presentato esibisce la tolleranza al glucosio migliore. Simile a quello che si osserva in pazienti umani dopo chirurgia bariatrica, VSG-operati topi mostrano notevoli aumenti nella secrezione insulinica glucosio-mediata e postprandiale GLP-1 secrezione14,17.
Membri laboratorio sono accuratamente addestrati sulla chirurgia di sham e VSG e pratica per diversi mesi a padroneggiare questa tecnica e raggiungere un tasso di sopravvivenza superiore al 95%; Tuttavia, questo può variare basato su esperienze pregresse. Prima di iniziare uno studio completo, è consigliabile che un nuovo chirurgo convalidare il suo VSG e sham ambulatori misurando il peso corporeo, assunzione di cibo e tolleranza al glucosio in pratica sham e topi VSG-azionati per garantire che il fenotipo appropriato viene raggiunto. Inoltre, è importante monitorare attentamente i topi dopo la chirurgia per i segni di guasto chirurgico. La più comune complicanza post-operatoria è perdita del contenuto dello stomaco. Post-operatori segni di questa complicazione includono mancanza di consumo alimentare, mancanza di produzione fecale e un massachusetts addominale superiore. Gli animali che presentano segni di complicazione chirurgica dovrebbero essere prontamente eutanasia. Se le complicazioni post-operatorie sono un problema ricorrente, una rivalutazione della tecnica chirurgica deve essere eseguita. Il problema più comune è inadeguata chiusura della parete gastrica che conduce alla perdita del contenuto gastrico. Chiusura della parete gastrica è il passo più importante nel protocollo. Una volta completato il posizionamento della sutura, non ci dovrebbe essere nessun lacune visibile tra i nodi. Si consiglia di CTAs vengono utilizzate per verificare che non ci sia nessuna perdita del contenuto dello stomaco prima della chiusura dell'addome. Un altro meno problema comune è l'induzione di stasi gastrointestinale tramite manipolazione involontaria dell'intestino tenue quando inizialmente rimozione dello stomaco dalla cavità addominale. Deve prestare attenzione a non manipolare piccoli intestini perché il mouse piccolo intestino è molto fragile ed eccessiva manipolazione dell'intestino tenue può portare alla stasi.
Il nostro modello del topo del VSG ha i risultati chirurgici simili a quella di altri gruppi e tassi di sopravvivenza superiori al 95%. Simile ai pazienti umani e altri modelli murini di VSG, i modelli di mouse presentato VSG hanno esibito la perdita di peso, ridotta assunzione di cibo, ha migliorato la tolleranza al glucosio e aumento postprandiale GLP-1 secrezione4,18, 19. questa procedura sham si differenzia dagli altri modelli come si comporta il posizionamento della sutura mentre altri modelli si applicano solo pressione allo stomaco con forcipe smussato19,20. Immissione di suture consente di controllare l'effetto di posizionare materiale straniero nello stomaco, fornendo inoltre una manipolazione chirurgica del tessuto gastrico. Come qualsiasi modello del mouse, le limitazioni di questa tecnica sono che la traduzione dei dati generati da questo modello di mouse agli esseri umani è limitata dalle differenze di specie. Tuttavia, topi consentono maggiore controllo e manipolazione sperimentale, fornendo più profonda comprensione meccanicistica che può essere realizzato in pazienti umani. Anche se la maggioranza degli studi bariatrici murini è concentrati principalmente sui vantaggi di queste procedure glucoregulatory, usiamo il modello presentato murino VSG per definire i meccanismi che guidano l'impatto della chirurgia bariatrica sull'ipertensione e il cancro12 . Ciò evidenzia importanti applicazioni future di questo modello.
Modelli murini di chirurgia bariatrica forniscono un importante strumento per studiare i meccanismi da cui l'ambulatorio bariatric produce perdita di peso e conferisce benefici per la salute. Inoltre, modelli bariatrica forniscono un nuovo paradigma con cui studiare il modo in cui l'intestino interfacce con altri processi fisiologici nel corpo. Descritto qui è un modello di VSG che è stato convalidato in precedenza e ricapitola molti degli effetti osservati in esseri umani dopo VSG10,11,12. Inoltre, questo è un modello versatile che può essere combinato con altre procedure chirurgiche per la valutazione di processi differenti di malattia e/o più dettagliata valutazione meccanicistico12successo.
Gli autori non dichiarano conflitti di interesse, tranne Dr. Cummings ha ricevuto finanziamenti da Eli Lilly e Company.
Questa ricerca è stata sostenuta da R21CA195002 di NIH/NCI-01A1, del Consiglio del Presidente delle donne di Cornell e la diversità di Istituto europeo di oncologia SUNY. Laboratorio Dr. Cummings' anche ha ricevuto finanziamenti per il periodo di progetto dal programma di formazione comparativa biologia cancro Cornell ed Eli Lilly and Company.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
45% high fat diet | Research Diets | D12451 | |
60% high fat diet | Research Diets | D12492 | |
Boost | Nestle | 160-67538 | rich chocolate flavor |
6-0 Suture | Ethicon | Z432 | monofilament absorbable/taper |
7-0 Suture | Covidien | 8866127-01 | monofilament absorbable/taper |
Cotton Swabs | Fisherbrand | 23-400-118 | small |
Cotton Swabs | Fisherbrand | 233-400-101 | large |
Gauze | Various | 4x4 4 ply and 2x2 4 ply | |
Foil | Various | ||
Surgery drape | Various | ||
0.9% saline solution | Various | ||
LRS | Hospira | 170RX | |
Betadine | Various | ||
Alcohol | Various | ||
Eye Ointment | Paralube® Vet Ointment | 17033-211-38 | |
Tissue Adhesive | Vetbond | 1469SB | |
Meloxicam (Metacam) | Boehringer Ingelheim | 141-213 | 5 mg/ml |
Enrofloxacin | Baytril | 08713254-186599 | 22.7 mg/ml |
Thin tipped hemostats | Fine Science Tools | 13021-12 | |
Metzenbaum Scissor | Fine Science Tools | 14018-18 | |
Iris Scissors | Fine Science Tools | 14058-09 | |
Dumont Forcep | Fine Science Tools | 11251-20 | |
Serrated Forcep | Fine Science Tools | 11020-12 | |
Gavage needle | Fine Science Tools | 18060-20 | |
Microneedle driver | Fine Science Tools | 12075-14 | |
Spring Scissor | Fine Science Tools | 15396-00 | |
Insulin syringe | Various | ||
1mL syringe | Various | ||
20mL syringe | Various | ||
Glucometer (one touch ultra mini) | Lifescan | 70021208 | |
Multiplex insulin and GLP-1 kit | Meso Scale Discovery | K15171C-1 | |
GraphPad Prism 6.00 | GraphPad Software | ||
Nestlets | Ancare | NES3600 |
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