جيل من نموذج الفئران من فشل الكبد الحاد عن طريق الجمع بين 70 ٪ استئصال الكبد الجزئي و اسيتامينوفين
نوفمبر 27, 2019
نموذج الحيوانية فشل الكبد الحاد وضعت في الدراسة الحالية يقدم بديلا ممكنا لدراسة العلاجات المحتملة. يستخدم النموذج الحالي التاثير المشترك للإصابات الكبدية الناجمة عن المخدرات والفيزيائية ويوفر نافذه زمنيه مناسبه لدراسة إمكانات العلاجات الجديدة.
يُعرَّف فشل الكبد الحاد أو ALF عموماً بأنه تطور سريع لإصابة الكبد في الكبد السليم، ويصحبه ضعف شديد في وظائفه الرئيسية. زرع الكبد العظام هو العلاج الوحيد المتاح في معظم الحالات. ولكن بسبب نقص المتبرعين بالكبد، فإن معدل الوفيات في مرضى مؤسسة آنا ليند مرتفع جداً.
لدراسة إمكانات الأساليب العلاجية البديلة وفهم أفضل لعلم الفيزيولوجيا المرضية في ALF ، يتم استخدام نماذج حيوانية للمرض. وتستند العديد من نماذج ALF على الآثار السامة الكبدية من اسيتامينوفين, رابع كلوريد الكربون, كونكانافالين A, الدهون السكريات, د-Galactosamine والثيواسيتاميد. ومع ذلك ، فإن هذه لديها العديد من أوجه القصور مثل سوء إعادة التكاثر والنكوص ، والسمية للأعضاء الحيوية الأخرى ، وضعف انعكاس أمراض الأمراض البشرية واختلاف الأنواع.
ومن ثم، هناك حاجة إلى نظام نموذجي أفضل قابل للاستنساخ ويسمح بفترة زمنية كافية لدراسة آثار التدخل العلاجي. في الدراسة الحالية، تم إنشاء نموذج ALF في الفئران من خلال الجمع بين آثار استئصال الكبد الجزئي والسمية الكبدية أسيتامينوفين. تتم إزالة الفص الجانبي المتوسط والمسار للكبد إلى مكوس 70٪ كتلة الكبد, وعلاوة على ذلك, أعطيت اسيتامينوفين للتسبب ALF.
وقد اتسم تطوير ALF في النموذج من خلال التحليل الكيميائي الحيوي والهوسطية وقد تم تأكيد عكس تلف الكبد عن طريق زرع خلايا الكبد الفئران صحية syngeneic. واستخدمت الجرذان Wistar وجود وزن الجسم في حدود 180 إلى 250 غراما في الدراسة الحالية. تصف الخطوات التالية الإجراء الجراحي لاستقراء ALF في الفئران.
يتم تخدير الحيوان عن طريق حقن خليط الكيتامين-زيلازين داخل الصفاق. يتم تأكيد التخدير الكامل عن طريق معسر إصبع القدم من الحيوان، ويتم تنفيذ إجراءات أخرى فقط عندما لا يكون هناك رد فعل دواسة. لمنع جفاف القرنية، يتم تطبيق قطرة العين التي تستند إلى السليلوز الميثيل على حد سواء على العينين.
يتم تقييد الحيوان إلى المجلس الجراحي باستخدام شريط أبيض. يتم إزالة الشعر من منطقة جراحية في البطن العلوية اليمنى باستخدام مقص كهربائي. تطهير موقع الجراحة بواسطة ثلاثة الدعك بالتناوب من 70٪ الإيثانول واليود povidone باستخدام منصات القطن تعقيم في حركة دائرية.
يتم وضع علامة على الجلد الذي سيتم قطعه فقط تحت عمودي القص على الوريدي وموازاة مع القفص الصدري. يتم وضع ورقة الستائر المعقمة التي لها فتحة حوالي ثلاثة سنتيمترات في سنتيمتر واحد على الجلد ملحوظ. يتم إجراء شق عرضية من حوالي 2-3 سم على طول خط ملحوظ مع مساعدة من مشرط.
يتم إزالة مرفق الجلد مع طبقة العضلات الكامنة في محيط المنطقة المقشورة بلطف عن طريق نصائح القطن مبللة معقمة. بعد ذلك ، يتم إجراء شق عرضي من خلال الطبقة البريتونية فقط تحت عملية xiphoid. يتم كشف الفص الأيسر للكبد عن طريق إعطاء ضغط لطيف على الصدر بمساعدة اثنين من نصائح القطن المبلل المالحة.
يتم تراجع حلقة خيط النايلون العقيمة حول فص الكبد المكشوف. يتم أخذ الحلقة بعناية إلى قاعدة الفص بمساعدة ملقط تشريح الصغرى أو براعم القطن. مع مساعدة من حامل الإبرة microsurgery والملوط الصغيرة، وتعادل طرفي الحلقة، ووضع عقدة أقرب إلى قاعدة الفص ممكن.
هذا هو لتقلص الأوعية الدموية والحد من النزيف بعد إزالة الفص الكبد. عقدتين إضافيتين مربوطتان على الجانب الآخر. يتم قطع الفص المربوط فوق العقدة فقط باستخدام مقص الجراحة الدقيقة الذي يترك جذعًا إقفاريًا.
وبالمثل، يتم رفع الفص المتوسط للكبد باستخدام نصائح القطن. التعرف على الشكل الفريد للفص المتوسط للكبد. وضع حلقة خيط النايلون على الفص، وربطة بحزم نهاياتها.
يتم ربط عقدتين إضافيتين على الجانب الآخر واستئصال الفص. بعد إزالة الفصوص ، يتم خياطة الصفاق باستخدام خياطة القطومية القابلة للامتصاص 4/0 القابلة للامتصاص مع غرز مستمرة تليها خياطة الجلد مع خياطة بسيطة متقطعة. بعد إغلاق الجلد، يتم تطبيق محلول اليود povidone حول موقع الجراحة.
تتم إزالة ورقة الستائر ويتم خلع الحيوان من لوحة الجراحة. جرعة المضادات الحيوية من 12 مليغرام cefotaxime في مل واحد من محلول الجلوكوز 5٪ تعطى داخل الصفاق إلى الحيوان لحمايته من خطر العدوى بعد الجراحة. لتخفيف الألم بعد الجراحة ، يتم إعطاء ميلوكسيكام المسكن ، عادة 1 ملغ لكل كجم من وزن الجسم تحت الجلد للحيوان ، تليها جرعة كل يوم لمدة يومين.
يتم نقل الحيوان إلى قفص يتعافى دافئ. يصبح الحيوان واعية في غضون 30 إلى 40 دقيقة ويبدأ في التحرك. يتم الاحتفاظ بالحيوان الذي يتم تشغيله في عزلة حتى تلتئم الجروح الجراحية تمامًا ، والتي قد تستغرق من ثلاثة إلى أربعة أيام.
لـ ALF، يتم حقن 750 ملليغرام لكل كيلوغرام من وزن الجسم من الأسيتامينوفين والجرعة الثانية من ميلوكسيكام داخل الرحم بعد 24 ساعة من إجراء استئصال الكبد الجزئي. يتم تكرار هذا النظام جرعة بعد 24 ساعة. بعد تحريض ALF، تم العثور على البقاء على قيد الحياة في الحيوانات إلى انخفاض حاد.
ولتوصيف تطور ALF، تم قتل الحيوانات التي تعمل بالقتل الرحيم بعد الجرعة الثانية من الأسيتامينوفين، وأجريت العديد من الدراسات الكيميائية الحيوية والهوسطية. يتم وصف النتائج في الفيديو. وتبين أن نسبة البقاء على قيد الحياة في المجموعة المستحثة من قبل مؤسسة آنا ليند قد انخفضت بشدة، ولوحظت نسبة وفيات تصل إلى 80 في المائة في غضون 24 ساعة من الجرعة الثانية من الأسيتامينوفين.
كان تلف الكبد واضحًا على المستوى المورفولوجي في المجموعة المستحثة في ALF وفقط 70٪ من مجموعة استئصال الكبد الجزئي. في حين أن المجموعة التحكم وفقط مجموعة اسيتامينوفين المعالجة كان لها مظهر صحي. تم العثور على مستويات انزيم من الأنين نقل الأمينية, الأسبارتات الأمينية transferase والفوسفاتاز القلوية لتكون مرتفعة للغاية في ALF الناجمة عن مجموعة بالمقارنة مع مجموعات أخرى.
أظهر تحليل ملف تعريف التعبير الجيني من قبل qPCR التعبير عن الجينات المشاركة في موت الخلايا المبرمجة والتهاب وتطور إصابة الكبد. كشفت هيماتوكسيلين ويوسين تلطيخ أقسام أنسجة الكبد في الغالب خلايا الكبد الطبيعية في مجموعة التحكم. في المجموعة ALF، لوحظ في الغالب معتدلة الضمور الدهنية الكلي.
تم العثور على وقت البروثرومبين والنسبة الدولية تطبيع لتكون مرتفعة في المجموعة التي تسببها ALF، مما يدل على إعاقة عملية تخثر الدم. تم العثور على نسبة البقاء على قيد الحياة لاستعادة في المجموعة المستحثة ALF بعد زرع خلايا الكبد الفئران صحية syngeneic. تم العثور على مستويات المصل من الانزيمات ألانين نقلات الأمينية, الأسبارتات الأمينية transferase والفوسفاتاز القلوية ليتم استعادة في الحيوانات التي يسببها ALF بعد زرع الخلايا.
هذه الطريقة من تحريض ALF في الفئران هو استنساخها، ويظهر عكس جيدة ويوفر نافذة زمنية مناسبة لاختبار علاجات جديدة. ومن ثم، يمكن أن يكون هذا النموذج بمثابة نموذج فعال للمرض لتقييم النُهج العلاجية المحتملة لعلاج مؤسسة آنا ليند.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
النظرة العامة
يوفر نموذج فشل الكبد الحاد الحيواني الذي تم تطويره في هذه الدراسة بديلاً قابلاً للتطبيق للتحقيق في العلاجات المحتملة. يجمع هذا النموذج بين الأذى الكبدي الناتج عن العوامل الفيزيائية والأدوية، مما يوفر إطارًا زمنيًا مناسبًا لتقييم النهج العلاجية الجديدة.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- علم الأحياء
- علم الكبد
الخلفية
- يتميز فشل الكبد الحاد (ALF) بالأذى الكبدي السريع في الأفراد الأصحاء.
- زراعة الكبد المتماثلة هي العلاج الأساسي، لكن نقص المتبرعين يؤدي إلى معدلات وفيات عالية.
- تعاني النماذج الحيوانية الموجودة من قيود، بما في ذلك ضعف التكرار والسمية للأعضاء الأخرى.
- فهم الفيزيولوجيا المرضية لفشل الكبد الحاد أمر بالغ الأهمية لتطوير علاجات بديلة.
غرض الدراسة
- تطوير نموذج حيواني جديد لدراسة ALF.
- لتقييم فعالية النهج العلاجية الجديدة.
- لمعالجة قيود نماذج ALF الحالية.
الطرق المستخدمة
- مزيج من الأذى الكبدي الناتج عن العوامل الفيزيائية والأدوية.
- تقييم وظيفة الكبد خلال فترة زمنية محددة.
- تقييم العلاجات المحتملة في النموذج الذي تم تطويره.
- المقارنة مع نماذج ALF الموجودة.
النتائج الرئيسية
- يظهر النموذج الجديد إمكانية تكرار الإصابة بفشل الكبد الحاد.
- يوفر إطارًا زمنيًا مناسبًا لتقييم العلاج.
- تظهر العلاجات الجديدة وعدًا بتحسين وظيفة الكبد.
- تشير النتائج إلى انعكاس أفضل لعلم الأمراض في المرض البشري.
الاستنتاجات
- النموذج الحيواني الذي تم تطويره هو بديل قابل للتطبيق لأبحاث فشل الكبد الحاد.
- يعالج قيود النماذج السابقة الرئيسية.
- يمكن لهذا النموذج تسهيل اكتشاف العلاجات الفعالة لفشل الكبد الحاد.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
This rat model of acute liver failure combines 70% partial hepatectomy with acetaminophen dosing to create a reproducible system with a 48-hour therapeutic window, enabling evaluation of novel interventions before irreversible damage. The model addresses key limitations of existing ALF models by improving reproducibility and providing a platform to study combined physical and drug-induced liver injury mechanisms relevant to translational hepatology research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in a clinically relevant ALF phenotype driven by combined surgical and chemical injury.
- Operational Value: Provides a standardized system for functional target validation through measurable biochemical and histological endpoints.
- Predictive Value: Supports predictive confidence by modeling human-relevant pathways of apoptosis, inflammation, and coagulation dysfunction.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates quantifiable outputs including ALT, AST, ALP, PT, and INR for compound screening and dose-response analysis.
- Reproducibility: Demonstrates consistent ALF induction with up to 80% mortality within 24 hours of second acetaminophen dose, supporting assay standardization.
- <Scalability: Uses syngeneic hepatocyte transplantation to confirm reversibility, enabling recovery-based readouts for therapeutic screening.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Recapitulates human ALF pathophysiology through elevated transaminases, impaired coagulation, and immune cell infiltration.
- Translational Continuity: Allows assessment of hepatocyte transplantation efficacy, linking discovery to cellular therapy development.
- Risk Mitigation: Provides a 48-hour window for intervention testing, reducing false negatives in preclinical efficacy studies.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery-to-preclinical continuum by providing a phenotypically defined system for target validation, assay development, and therapeutic screening in acute liver injury.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of apoptosis and inflammation pathways through qPCR gene expression and histological analysis.
- Screening: Enables compound evaluation via serial biochemical measurements (ALT, AST, ALP) and survival endpoints.
- Analytics: Delivers quantitative dependent variables including enzyme levels, PT, INR, and survival rates for statistical comparison.
- Translational Research: Connects to preclinical validation through demonstrated reversibility via syngeneic hepatocyte transplantation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for iterative testing of therapeutic candidates across discovery and preclinical stages.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Mechanistic de-risking through validated biomarkers of liver injury and regeneration.
- Operational Value: Standardized surgical and dosing protocol ensures reproducibility across laboratories and studies.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing a time-bound window for therapeutic intervention assessment.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on recovery of liver function and survival.
Implementation Considerations
- Requires microsurgical expertise for 70% partial hepatectomy and vascular ligation.
- Needs instrumentation for serum enzyme analysis, coagulation testing, and qPCR.
- Demands standardization of acetaminophen dosing and postoperative analgesia across study sites.
- Involves adaptation considerations for syngeneic hepatocyte isolation and transplantation procedures.
- Limited by rodent-to-human scaling in immune response and drug metabolism, per source material.
