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方法文章

大鼠Roux-en-Y胃旁路手术

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DOI：

10.3791/3940

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2012年6月11日

 ,  ,  ,  , 
1Department of Surgery, University Hospital Zürich, 2Zürich Centre for Integrative Human Physiology, University of Zürich, 3Institute of Veterinary Physiology, Vetsuisse Faculty, University of Zürich, 4Imperial Weight Centre, Department of Investigative Medicine, Imperial College London

本文内容

摘要

近年来，许多研究采用胃转流大鼠模型来揭示Roux-en-Y胃转流手术背后的生理机制。本文旨在展示并讨论我们已发表的胃转流大鼠模型中的技术与实验细节，以帮助理解该实验工具的优势与局限性。

摘要

目前，治疗病态肥胖最有效的方法是减重手术，该手术可实现显著且持久的体重减轻，并已被证实具有降低死亡率的益处1,2。因此，近年来全球范围内减重手术的数量稳步上升，其中以Roux-en-Y胃旁路术（胃旁路术）最为常见3。在此背景下，理解胃旁路术诱导并维持体重减轻的生理机制显得尤为重要。这些机制尚未完全阐明，但可能包括饥饿感降低和饱腹感增强4,5、能量消耗增加6,7、对高脂肪和高糖食物偏好的改变8,9、肾脏对盐和水处理的改变10，以及肠道微生物群的改变11。胃旁路术后观察到的这些变化至少部分可能源于手术对激素环境的改变，因为胃旁路术会增加餐后肽酪氨酸酪氨酸（peptide-YY, PYY）和胰高血糖素样肽-1（glucagon-like-peptide-1, GLP-1）的释放，这两种激素由肠道在营养物质存在时分泌，具有抑制进食的作用12。

在过去二十年中，已有大量研究利用大鼠进一步探讨胃旁路手术后的生理变化。胃旁路大鼠模型已被证明是一种有价值的实验工具，不仅因其能紧密模拟人体减重的时间进程和幅度，还因为它允许研究人员控制和操纵关键的解剖及生理因素，并可设置适当的对照组。因此，文献中已存在多种大鼠胃旁路模型，其详细情况在其他地方已有综述13-15。这些模型的具体手术技术描述差异较大，例如在胃囊大小、肠袢长度以及迷走神经的保留等方面均有所不同。若有所报道，手术死亡率似乎介于0%至35%之间15。此外，手术几乎 exclusively 在不同品系和年龄的雄性大鼠中进行。术前和术后的饮食方案也存在显著差异。

已发表的胃旁路大鼠模型在技术和实验方法上的差异，增加了比较和识别胃旁路手术相关潜在生理机制的难度。目前尚无明确证据表明这些模型中哪一种更具优势，但为了获得一致且可比的数据，手术操作的标准化需求日益迫切。因此，本文旨在总结并讨论我们先前已验证并发表的胃旁路大鼠模型的技术与实验细节。

方案

1. 术前护理

  1. 手术前一晚移除大鼠的食物。
  2. 在麻醉舱内使用 4-5% 异氟烷和 2 l/min 的氧气流诱导麻醉。
  3. 使用电动剃刀将腹部从胸骨至骨盆区域的毛发剃除。
  4. 将麻醉后的大鼠仰卧位放置在等温加热垫上。
  5. 在将大鼠鼻部放入鼻罩之前，涂抹眼药膏（Vitagel）。
  6. 以 2-3% 异氟烷浓度和 2 l/min 氧气流维持麻醉状态。
  7. 使用聚维酮碘溶液对皮肤进行消毒。
  8. 通过镊子夹捏后肢脚趾间部位确认麻醉深度。
  9. 术前抗生素预防性给予恩诺沙星 5.7 mg/kg，腹腔注射；镇痛给予氟尼辛 1 mg/kg。

2. 正中剖腹术

  1. 使用手术刀从剑突下方开始沿中线做切口（刀片编号10）。
  2. 使用梅岑鲍姆剪刀将皮肤与下方腹肌组织环形游离。
  3. 打开腹腔。
  4. 安装拉钩以充分暴露手术视野。

3. 胆胰及消化道肢体

  1. 确定十二指肠或近端空肠在结肠下方通过的位置。
  2. 从此处远侧约10 cm处横断小肠，并结扎肠管两端（PDS 5-0）。
  3. 将两断端的近端残端置于腹腔左上象限，后续将用于构建Roux-en-Y重建的胆胰支。
  4. 将两断端的远端残端置于腹腔右上象限，后续将用于构建Roux-en-Y重建的食物支。

4. 空肠-空肠吻合术

  1. 辨认盲肠、回盲瓣及回肠。
  2. 从回肠向口侧延伸约25 cm。此处将作为Roux-en-Y重建术中共同通道的起始点，行空肠-空肠吻合术。
  3. 从腹腔左上象限游离出胆胰支，并将其置于计划行空肠-空肠吻合的共同通道旁。
  4. 使用PDS 6-0缝线对胆胰支和共同通道进行固定缝合。
  5. 使用显微剪刀在两段肠管上各切开约10 mm。
  6. 采用间断缝合（PDS 6-0）行侧-侧吻合，完成空肠-空肠吻合术。
  7. 先完成吻合口背侧，再缝合腹侧。

5. 胃囊

  1. 确定胃食管结合部。
  2. 使用梅岑鲍姆剪刀解剖肝胃韧带和胃脾韧带，游离该区域。
  3. 将左胃动脉及左侧食管旁束的迷走神经纤维向侧方移开，以在创建小胃囊时避免大出血和迷走神经损伤。
  4. 将棉签置于食管后方，暴露胃食管结合部。
  5. 使用市售电凝设备凝固胃前壁的小血管，以预防出血。
  6. 使用精细的弯剪，在胃食管结合部下方约 5 mm 处横断胃，创建容量不超过原始胃体积 2–3% 的胃囊。
  7. 关闭胃残端（PDS 5-0）。

6. 胃-空肠吻合术

  1. 从腹部右上象限游离出食物袢，并将其置于胃小囊旁。
  2. 行端侧吻合（PDS 7-0）建立胃-空肠吻合口。
  3. 先完成吻合口的后壁，再完成前壁。

7. 腹部关闭

  1. 通过将异氟烷浓度降低至1.5%来减少麻醉。
  2. 使用连续缝合（PDS 4-0）关闭腹壁肌层。
  3. 皮下注射100 μl浓度为0.3 mg/ml的丁丙诺啡溶液，用于镇痛。
  4. 进一步将异氟烷浓度降低至1%。
  5. 使用间断缝合（Vicryl 4-0）关闭皮肤。

8. 术后护理

  1. 停止异氟烷，继续给予氧气。
  2. 在三个皮下部位注射共5 ml温热生理盐水以补充液体。
  3. 将大鼠置于红光下直至完全恢复。
  4. 将大鼠放回原饲养笼中。

9. 代表性结果

动物与饲养

雄性Wistar大鼠（Harlan Laboratories Inc.，英国Blackthorn；Elevage Janvier，法国Le-Genest-St. Isle），体重介于350至500 g之间，每只单独饲养，环境保持12小时光照/12小时黑暗循环，室温为21±2 °C。除特别说明外，水和标准饲料均自由摄取。所有实验均依照英国国内事务部颁发的许可证（PL70-6669）进行，或经瑞士苏黎世州兽医办公室批准。所有大鼠在随机分组接受胃旁路手术或假手术前，均给予一周的适应期。术后，大鼠接受液体饮食3天，随后恢复供应常规饲料。

体重

我们大鼠胃旁路模型的数据与既往研究结果一致，表明胃旁路手术在减轻体重尤其是维持体重减轻方面具有显著效果（图2）。接受胃旁路手术和假手术的大鼠术前平均体重相似（假手术组：433.4 ± 8.3 g，旁路组：420.7 ± 8.4 g，p = 0.28）。术后第5天，假手术对照组大鼠的体重显著高于胃旁路组大鼠（假手术组：422.2 ± 8.3 g，旁路组：374.7 ± 7.6 g，p < 0.001）。术后第60天，两组间体重差异接近170 g（假手术组：533.2 ± 8.1 g，旁路组：366.2 ± 10.8 g，p < 0.001）。

食物摄入

食物摄入量的变化模式与体重相似，与假手术自由进食组大鼠相比，胃旁路手术组大鼠的食物摄入量减少。图3显示了两组大鼠的平均每日食物摄入量（术后第1-60天）。胃旁路手术后每日食物摄入量持续较低（假手术组：29.9 ± 0.2 g vs. 旁路组：25.7 ± 0.3 g，p<0.001）。

肠道激素

在研究结束当天8,16采集所有大鼠的血液。动物在前一晚可自由进食，并于术后第60天光照周期开始时被处死。采集血液后，立即在4°C条件下以3000 rpm离心10分钟，随后将血样储存在-20°C，直至在单次实验中进行双份检测。采用特异且灵敏的放射免疫分析法测定PYY样免疫反应性，该方法可同时检测全长形式（PYY1-36）和片段形式（PYY3-36）。GLP-1通过本实验室已建立的放射免疫分析法测定17,18。食物摄入量的差异可能部分归因于胃旁路大鼠餐后血浆肽酪氨酸酪氨酸（PYY）和胰高血糖素样肽1（GLP-1）水平升高，其PYY水平显著高于假手术组（假手术组：26 ± 2 pmol/L vs. 旁路组：141 ± 14 pmol/L，p<0.001），GLP-1水平亦显著升高（假手术组：40 ± 5 pmol/L vs. 旁路组：215 ± 23 pmol/L，p<0.001；图4）。

消化系统解剖结构及Roux-en-Y胃旁路手术示意图，含标注部分。
图1. 胃旁路手术后的解剖结构。 胃旁路手术前后小肠解剖结构的示意图。（A）为手术前，（B）为手术后。不同深浅的红色大致代表小肠相应的节段：中等红色代表前肠（食管、胃、十二指肠和近端空肠），浅红色代表中肠（近端和中段空肠、近端回肠），深红色代表后肠（回肠、盲肠）。

体重变化图；胃旁路手术组与假手术组大鼠术后60天的比较。
图 2. 大鼠胃旁路手术后的体重减轻情况。 一组代表性大鼠在胃旁路手术（- -）（n=52）和假手术（- -）（n=52）后60天观察期内的体重变化。数据汇总自以往的研究6,8-10，以均值 ± 标准误表示（*** = p<0.001）。

术后大鼠每日平均食物摄入量的柱状图；显示饮食摄入显著减少。
图 3. 大鼠胃旁路手术后平均食物摄入量。 一组代表性大鼠在胃旁路手术后（黑色，n=52）和假手术大鼠（白色，n=52）在术后60天内的每日平均食物摄入量。数据汇总自以往的研究6,8-10，以均值 ± 标准误（SEM）表示。

术后大鼠每日平均食物摄入量的柱状图；显示饮食摄入显著减少。
图 4. 大鼠胃旁路手术后餐后PYY和GLP-1血清水平。 胃旁路手术大鼠（黑色，n=18）与假手术大鼠（白色，n=22）的餐后PYY和GLP-1血清水平。数据整合自以往的研究8,16，以均值 ± 标准误（SEM）表示。

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讨论

人类Roux-en-Y胃旁路手术最初由Mason于1967年描述，并由Torres于1983年修改为当前形式19。目前，该手术包括创建一个小的胃囊以及旷置近端小肠。术前和术后解剖结构的示意图见图1。

人类接受胃旁路手术后可诱导并维持约15-30%的体重下降2。大部分体重减轻发生在术后最初几个月，部分原因是食物摄入量减少、食物偏好改变，以及可能的能量消耗增加4-6,8-10。与在人类中观察到的情况类似，我们的胃旁路大鼠模型也显著减少了食物摄入量和体重。相比之下，其他研究者的胃旁路模型在手术后不久即出现持续的体重回升，其体重逐渐与假手术对照组大鼠趋于一致，且假手术组与胃旁路手术组大鼠之间的食物摄入量无显著差异20。

已发表的大鼠模型中，术后体重变化和摄食量变化的差异可能部分与胃囊大小的不同有关。在人类中，较大的胃囊可能导致减重不足或体重反弹21。在大鼠中建立小胃囊在技术上具有挑战性，但可行...

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致谢

Marco Bueter 和 Florian Seyfried 获得了德国研究基金会（Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG）的支持。Thomas A Lutz 获得了瑞士国家科学基金会（Swiss National Research Foundation, SNF）的支持。Marco Bueter 和 Thomas A Lutz 还获得了美国国立卫生研究院（National Institute of Health, NIH）以及苏黎世整合人体生理学中心（Zurich Center for Integrative Human Physiology, ZIHP）的资助。Carel W le Roux 获得了英国卫生部临床科学家奖的支持。伦敦帝国理工学院获得了英国国家健康研究所生物医学研究中心资助计划的支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
恩诺沙星Baytril 2.5%Provet AG1036
氟尼辛FinadyneGraeub908040
丁丙诺啡TemgesicReckitt Benckiser138976
异氟烷IsoFloGraeub902035
维生素AVitagelBausch & Lomb690
碘溶液Betadine Puredue PharmaMundipharma111141
NaCl 0.9%NaCl 0.9%B. Braun534534
表1. 药物。
PDS II4-0EthiconZ924H
PDS II5-0EthiconZ925H
PDS II6-0EthiconPUU2971E
PDS II7-0EthiconZ1370E
Vicryl4-0EthiconV451H
表2. 缝合线。
3号手术刀柄AesculapBB073R
10号手术刀片Swann-Morton0301
持针器AesculapBM124R
组织镊AesculapBD555R
梅岑鲍姆剪刀，直型AesculapBC022R
梅岑鲍姆剪刀，弯型AesculapBC023R
精细剪刀，弯型AesculapBC061R
动脉钳，弯型AesculapBH109R
动脉钳，弯型，1×2齿AesculapBH121R
双头探针AesculapBN113R
显微持针器AesculapFM 541R
显微镊AesculapFM571R
显微剪刀AesculapFM470R
一次性眼科烧灼器John Weiss International0111122
棉签Hartmann AG9679369
表3. 手术器械。

参考文献

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