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Methodenartikel

Ein Mausmodell der vertikalen Sleeve-Gastrektomie

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DOI:

10.3791/56534

⸱

18. Dezember 2017

 , 
1Department of Biomedical Sciences, Cornell University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Das folgende beschreibt die Leistung der vertikalen Sleeve-Gastrektomie bei Mäusen. Dies ist eine Art von Gewichtsverlust Chirurgie, die etwa 70 % des Magens entfernt wird.

Zusammenfassung

Bariatrische Chirurgie, wie vertikale Sleeve-Gastrektomie (VSG), ist eine Operation des Gastrointestinaltraktes, die zum Zwecke der Gewichtsreduktion durchgeführt wird. Adipositaschirurgie ist derzeit die wirksamste langfristige Behandlung von Fettleibigkeit. Neben Gewichtsverlust Adipositaschirurgie gesundheitlichem Zusatznutzen wie Vergebung der Remission von Bluthochdruck, Diabetes Typ 2 produziert und verringert Risiko für bestimmte Arten von Krebs. Die Mechanismen über Gewichtsverlust für diese Vorteile bleiben unvollständig definierten. Daher werden Tiermodelle der bariatrischen Chirurgie entwickelt und validiert, um die Mechanismen, die diese Leistungen mit dem Ziel der Verbesserung der Magen-Darm-Physiologie verstehen und neue therapeutische Zielstrukturen zu identifizieren identifizieren. VSG ist die am häufigsten durchgeführten bariatrischen Verfahren in der Klinik in den Vereinigten Staaten geworden, weil es sehr effektiv ist bei der Herstellung von Gewichtsverlust und metabolische Verbesserung und ist einfacher durchzuführen als andere bariatrischen Eingriffe. Daher haben wir entwickelt und validiert ein Mausmodell der VSG. Diese VSG-Mausmodell rekapituliert viele der Wirkungen von VSG gesehen beim Menschen, darunter auch verbesserte Blutzucker- und Blutdruck-Verordnung. Die Methode basiert von transecting entlang der größere Krümmung des Magens auf Isolation des Magens, Unterbindung der Magen Schiffe und Entfernung von 70 % des Magens. Dieses chirurgische Protokoll haben wir erfolgreich an verschiedenen gentechnisch veränderten Mauslinien definieren die mechanistischen Mitwirkenden zu den Vorteilen der VSG eingesetzt. Darüber hinaus wurde diese VSG-Mausmodell mit anderen chirurgischen Techniken, mechanistische Einblicke zu erreichen kombiniert. Daher ist dies eine einfache und vielseitige Modell für die Untersuchung von Magen-Darm-Physiologie und die gesundheitlichen Vorteile der Adipositaschirurgie.

Einleitung

Da die Adipositas-Epidemie weltweit wächst hat Adipositaschirurgie Popularität gewonnen, da es die effektivste langfristige Behandlung für Adipositas1ist. Leider ist Gewichtsabnahme durch Diät und Bewegung schwer zu erreichen und relativ erfolglos über die langfristige2,3. Bariatrische Chirurgie, wie vertikale Sleeve-Gastrektomie (VSG) ist definiert als die Manipulation des Gastrointestinaltraktes zum Zwecke der Gewicht-Verlust-1,-4. Obwohl Gewichtsverlust ein prominenter Ergebnis der Adipositaschirurgie ist, bietet bariatrischer Chirurgie andere gesundheitliche Vorteile wie Fettleibigkeit Komorbiditäten zu verbessern und die Lebensdauer5Erweiterung. Zum Beispiel führt Adipositaschirurgie hohe Raten der Remission von Typ-2-Diabetes und Bluthochdruck und Reduzierung der Lebensdauer Risiko für die Entwicklung bestimmter Arten von Krebs1,6,7. Der Hinweis ist die Wirkung der Adipositaschirurgie Remission der Typ-2-Diabetes und Bluthochdruck verursachen oft bald nach der Operation und vor der Gewicht-Verlust-8,9beobachtet. Dies unterstreicht das Konzept, dass Mechanismen unabhängig vom Körpergewicht einen Beitrag zu den Nutzen für die Gesundheit nach der Operation beobachtet. Tiermodelle der bariatrischen Chirurgie entwickelt worden und werden genutzt, um die Mechanismen zu studieren, mit denen diese gesundheitlichen Vorteile10,11,12auftreten.

Wir haben ein Maus-Modell der VSG, validiert die wir, zu verschiedenen gentechnisch veränderten Mausmodellen beantragt haben, die Mechanismen zu studieren, durch die Adipositaschirurgie Adipositas Begleiterkrankungen wie Diabetes Typ 2, Bluthochdruck und Darmkrebs10 verbessert , 11 , 12. Nagetier-Modelle ermöglichen experimenteller Kontrolle und die Fähigkeit zur genetischen oder pharmazeutischen Manipulation um die Rolle bestimmter Gene oder Signalwege von Interesse zu definieren. Wir konzentrieren uns in erster Linie auf VSG weil VSG der am häufigsten durchgeführten bariatrischen Verfahren in der Klinik in den Vereinigten Staaten13 ist. VSG ist darüber hinaus eine einfache chirurgische Modell mit weniger anatomische Änderungen im Vergleich zu anderen Verfahren wie Roux-En-Y Magen-Bypass oder biliopankreatischen Diversion.

Unsere Maus-Modell der VSG rekapituliert die folgenden Auswirkungen der bariatrischen Chirurgie beim Menschen beobachtet: Gewichtsverlust, reduzierte Nahrungsaufnahme, verbesserte Glukose Verordnung Inselchen Funktion verbessert, erhöht postprandialen Glucagon-Like Peptid 1 (GLP-1)-Sekretion, Arterieller Blutdruck und erhöhte zirkulierende Gallensäure Konzentrationen10,11,12,13,14,15reduziert. Daher ist dies ein ideales Modell, um den Körper Gewicht abhängigen und unabhängigen Mechanismen zu studieren, durch die VSG verbessert oder löst Folgeerkrankungen der Adipositas. Darüber hinaus ist es ein zuverlässiges Modell, das mit anderen chirurgischen Eingriffen, so dass für die Untersuchung der Auswirkungen der VSG unter verschiedenen Erkrankungen mit größeren mechanistische Einblicke12kombiniert werden kann.

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Protokoll

Alle experimentelle Protokolle wurden von der Cornell University institutionelle Animal Care und Use Committee genehmigt.

1. präoperative Vorbereitung

Hinweis: Studie Mäuse sind in der Regel auf einem C57BL Diät-induzierten fettleibig Hintergrund Studien translationally für menschliche Übergewicht und Insulinresistenz relevant zu machen. Männlichen und weibliche Mäusen können untersucht werden, wie in den nachfolgenden Schritten beschrieben.

  1. Legen Sie in einem Alter von 2 Monaten Mäuse auf eine 45 % bzw. 60 % fettreiche Ernährung für 2 Monate (siehe Tabelle der Materialien).
    Hinweis: Mäuse werden gefüttert, eine fettreiche Diät um eine übergewichtige und Insulin resistent Phänotyp zu erstellen. Kürzere oder längere Zeit der fettreiche Ernährung Fütterung können abhängig von den Zielen der Studie verwendet werden.
  2. Mäusen füttern weiterhin Ad Libitum bis Chirurgie. Wenn Basisberechnungen benötigt werden, nach 7 Wochen von fettreichen Ernährung Fütterung, schnelle Mäuse für 6 h oder über Nacht und nehmen eine Basislinie Blutprobe für die Messung von Metaboliten von Interesse (z. B. Glukose).
  3. Weiter Mäuse auf fettreiche Ernährung und erlauben Mäuse eine Woche um nach der Blutentnahme vor Schein Chirurgie oder VSG zu erholen. Legen Sie Mäuse auf eine Flüssigkeit Ernährung (siehe Tabelle der Materialien) für 4 Tage vor der Operation.
    Hinweis: Mäuse bestehen auf eine flüssige Ernährung vor und nach der Operation, den Verdauungstrakt von Feinstaub zu löschen, die den Heilungsprozess beeinträchtigen können.
  4. Die folgenden Elemente vor der Operation sterilisieren: Folie, Gaze, Baumwolle kippte Applikatoren (CTAs) und chirurgische Instrumente (Gefäßklemme, Betrieb, Schere, Iris-Schere, Dumont Forcep gezahnt Brown-Adson Forcep, Magensonde Nadel, Microneedle Fahrer, Feder-Schere ).

2. vertikale Sleeve-Gastrektomie und Sham-Verfahren

  1. Am Tag der Operation wiegen Mäuse um eine Basismessung Gewicht zu erhalten.
  2. OP mit ein Anästhesiesystem, beheizten Wasserbad und Heizkissen auszustatten. Das Wasserbad auf 37 ° C eingestellt, und verwenden Sie es um 0,9 % Kochsalzlösung für die Bewässerung zu wärmen. Reinigen Sie das OP-Feld mit 70 % Ethanol und sterilen Technik autoklaviert Chirurgie Pack und Tools öffnen.
    Hinweis: Das Heizkissen wird verwendet, um das Tier warm zu halten während der Operation und Genesung von Anästhesie.
  3. Verwenden eine Induktion-Kammer, betäuben Sie die Maus mit 5 % Isofluran und O2 Durchfluss von 1 L/min bestätigen, das die Maus in die entsprechende Ebene der Narkose durch Ausführen einer Zehe-Klemme. Pflegen Sie die Maus mit 1-3 % Isofluran und eine O-2 -Durchflussmenge von 0,6 L/min, sobald eine einheitliche Ebene der Anästhesie erreicht worden ist.
  4. Sobald die Maus betäubt ist, legen Sie Augensalbe (siehe Tabelle der Materialien) auf ihre Augen um sie feucht zu halten während der Operation. Zu diesem Zeitpunkt auch verabreichen ein Schmerzmittel, wie z.B. Meloxicam (2 mg/kg subkutan). Schneiden Sie das Haar von den Nabel der Axilla gedrückt halten die Haut sanft an um Spannung zu bieten.
    1. Wie die Maus Haut dünn und zart ist, achten Sie darauf, keine Hautveränderungen verursachen, wenn die Haare abschneiden. Reinigen Sie die Haut mit Povidon-Jod und Alkohol.
    2. Sterile Handschuhe Don und bereiten die sterile OP-Feld und Instrumente. Führen Sie den Rest des Verfahrens mit steriler Technik. Bereiten Sie die sterile OP-Feld, indem sterilen OP-Tüchern auf beiden Seiten der Maus. Verwenden Sie autoklaviert Alufolie zum Erstellen einer chirurgischen drapieren für die Maus.
    3. Schneiden Sie ein kleines Loch in die Alufolie Zugriff auf die Maus Bauch.
  5. Machen Sie einen Schnitt der Haut aus der Mitte des Bauches (Nabel) auf das Niveau von xiphoid Knorpel mit einer Iris-Schere. Identifizieren der Linea Alba und Nutzung Iris Schere durchschneiden die Körperwand entlang der Linea Alba. CTAs können Sie den Magen aus dem Bauch sanft zu erheben und dann unverblümt sezieren die großen Omentum aus größerer Krümmung des Magens.
  6. Verbinden Sie die kurze gastrische Arterie, die zwischen der Fundus des Magens und der Milz verläuft, indem man zwei Ligaturen mit 7: 0 Monofile resorbierbaren Naht. Verwenden Sie Frühling-Schere zum Schneiden zwischen zwei Ligaturen. Sobald die Arterie durchtrennten ist, voll exteriorize den Magen aus der Bauchhöhle. Legen Sie die Gaze unter dem Bauch und nass mit Kochsalzlösung, das Gewebe feucht zu halten.
  7. Sham-Verfahren
    1. Für die Farce-Prozedur Platzieren einer Lose einfache kontinuierliche Anordnung von Naht mit 6-0 Monofile resorbierbaren Naht mit einer konischen Nadel. Beginnen Sie 2 mm nach rechts (des Chirurgen rechts) der Speiseröhre. Legen Sie die Naht Linie entlang der ventralen Magen Wand und dann weiter entlang der dorsalen Magen Wand.
      Hinweis: Für alle Magen-Manipulationen, verwenden Sie nur Monofile resorbierbarem Nahtmaterial, um das Risiko einer Infektion zu verringern. Darüber hinaus nutzen Sie nur Naht mit einer konischen Nadel für alle Magen-Manipulationen, wie Verwendung einer Nadel schneiden das Risiko von Naht "durchziehen erhöht" führt zu Magen Gewebeschäden und Dehiszenz gewickelt.
    2. Führen Sie die Nadel vollständig durch einen Magen Wand während des Einsetzens der Naht. Stellen Sie sicher die Naht flach ist, aber den Magen nicht zu beschränken. Sanft binden Sie die Naht mit 3-4 Würfe zu und überspringen Sie Schritt 2,9.
    3. Überspringen Sie für die VSG-Prozedur Schritt 2.7 und fahren Sie mit Schritt 2,8.
  8. VSG-Verfahren
    1. Verbinden Sie für die VSG-Verfahren die prominenten Zweige der gastrische Arterie und Vene mit 7: 0 Monofile resorbierbaren Naht mit einer konischen Nadel mit 3 für jeden Knoten wirft. Legen Sie den Ligaturen nur unten (d. h.in Richtung der geringeren Krümmung des Magens) der vorgesehenen Linie der Durchtrennung.
      Hinweis: Die vorgesehene Linie der Durchtrennung beginnt bei ~ 2 mm oben (d. h. in Richtung größerer Krümmung des Magens) die kardiale Kerbe des Magens und mindestens 2 mm unterhalb der Margo Pilcatus und erstreckt sich auf das proximale Ende der Rechte Lappen der Bauchspeicheldrüse. In der Regel gibt es 4 Schiffe pro Magen Wand, die ligiert werden müssen; Dies kann jedoch variieren zwischen Mäusen.
    2. Um Verschütten des Mageninhalts während der Gastrektomie zu vermeiden, legen Sie eine einfache durchgehende Linie der Naht durch beide Magen Wände unterhalb der vorgesehenen Linie der Durchtrennung mit 6-0 Monofile resorbierbaren Naht mit einer konischen Nadel. Beginnen Sie die Naht-Linie, der Chirurg rechts der Speiseröhre und unterhalb der Margo Pilcatus und Ende oberhalb der Bauchspeicheldrüse.
    3. Legen Sie dünne Spitze Futterzange oberhalb der Naht Linie und verwenden Sie Feder Schere, um zwischen der Naht Linie und Futterzange geschnitten. Entfernen Sie die durchtrennten Magen Gewebe aus der sterilen OP-Feld.
Verwenden Sie CTAs, um Blut und Futterbrei aus dem Magen zu reinigen.
  • Apposition der Magen Wände mit 6-0 Monofile resorbierbaren Naht mit einer konischen Nadel mit einem einfachen diskontinuierliche Muster zu verstärken.
    Hinweis: Eine einfache diskontinuierliche Naht Muster wird empfohlen, da dadurch sicherer Verschluss als das einfache kontinuierliche Naht Muster.
  • Spülen Sie den Magen Überrest mit Kochsalzlösung während des Verfahrens um das Gewebe feucht und sauber zu halten. Verwenden Sie eine 20G Magensonde Nadel eine 20-mL-Spritze um Magenspülung mit Kochsalzlösung durchzuführen. Verwenden Sie diese Größe, um sicherzustellen, dass ausreichend Druck zur Verfügung gestellt wird, ohne zu riskieren, gastrische Gewebeschädigung vor Überdruck oder versehentliche Magen Gewebeschäden durch Verwendung einer regelmäßigen spitzen Nadel.
  • Verwenden Sie ein Minimum von 20 Knoten, um sicher den Magen schließen; Achten Sie auf Schließung entlang der Speiseröhre, als diese Seite mehr schwer zugänglich und daher oft ein Ort der Dehiszenz ist.
  • Sicherstellen Sie, dass keine Lecks durch leichtes Drücken auf den Magen mit CTAs vorhanden sind. Wenn Undichtigkeiten festgestellt werden, legen Sie zusätzliche einfache diskontinuierliche Knoten auf den Gebieten der Leckage und dann Leck Test wieder. Dichtheitsprüfung bis keine Leckage erkannt wird.
  • Machen Sie eine letzte gründliche Lavage des Magens mit mindestens 60 mL Kochsalzlösung um sicherzustellen, dass keine infektiöse Partikel zurückgelassen worden.
  • Platzieren Sie den Magen wieder in die Bauchhöhle unter der Leber mit einem CTA. Platzieren Sie CTAs entlang der dorsalen Aspekt der Bauchhöhle, alle überschüssigen Flüssigkeit zu absorbieren. Mit einer stumpfen Nadel 18G, injizieren Sie gesäugt Ringer-Lösung (LRS) mit oder ohne Antibiotika (0,5 mL LRS + /-20 mg/kg Enrofloxacin) direkt in die Bauchhöhle, kurz vor der Schließung.
    Hinweis: Ersetzt Flüssigkeitsverlust während der Operation erfahren und stellt eine Methode für die direkte Anwendung von Antibiotika an der Operationsstelle, mit Erholung zu unterstützen.
  • Schließen Sie die Bauchmuskel-Schicht mit 6-0 Monofile resorbierbaren Naht mit einer konischen Nadel in ein einfaches diskontinuierliche Muster. Schließen Sie dann die Hautschicht mit 6-0 Monofile resorbierbaren Naht in einem einfachen kontinuierlichen Muster.
  • Gewebe-Klebeband auf die Haut legen und Falten der Haut über der Naht Linie, um die Naht zu begraben, so dass die Maus den Wundverschluss postoperativ stören kann nicht.
  • Schalten Sie die Isofluran aus und lassen Sie die Maus auf das Heizkissen für 10-15 Minbefore wieder in seine Heimat Käfig zu erholen. Nicht unbeaufsichtigt lassen das Tier bis es hat wieder zu Bewusstsein und kann sich bewegen.
  • Halten Sie Tiere einzeln untergebracht, bis vollständig von der Operation erholt.
    Hinweis: Wenn genaue Essen Aufnahme Messungen in der gesamten Studie einzuholen sind, sollten Mäuse weiterhin in der gesamten Studie einzeln untergebracht werden. Besteht die Gefahr des Fremdkörpers verhindert Essen nach Hause Käfig Einstreu. Tiere in Käfigen Bettwäsche mit Ausnahme der Verschachtelung Material um Bereicherung bieten kostenlos untergebracht werden sollte (siehe Tabelle der Materialien).

    • 3. postoperative Maus Pflege und Messungen

    1. Die Maus zu seinem Hause Käfig zurück und legen Sie den Käfig auf ein Heizkissen. Pflegen Sie Mäuse auf eine flüssige Diät für mindestens 7 Tage nach der Operation. Analgetikum, z. B. Meloxicam zu verwalten (2 mg/kg subkutan), für 2 Tage nach der Operation.
      Hinweis: Ein Antibiotikum wie Enrofloxacin (20 mg/kg), kann für bis zu 7 Tage nach der Operation gegeben werden. Antibiotika werden gegeben, um das Risiko einer Infektion durch den chirurgischen Eingriff zu minimieren und möglicherweise oder möglicherweise nicht abhängig von der Höhe der Sterilität während des gesamten Verfahrens erforderlich. Jedoch wenn Antibiotika verwendet werden, müssen sie alle Mäuse in der gleichen Studie auf ihre Kohärenz verabreicht werden.
    2. Während der postoperativen Phase beurteilen Sie, Körpergewicht, Nahrungsaufnahme, Stuhlgang, Aktivitätsgrad und Neigung mindestens einmal täglich zu richtigen Heilung und Erholung zu gewährleisten. Durchführen Sie postoperative Kontrollen für 14 Tage nach der Operation.
      Hinweis: Chirurgische Fehler wird in der Regel unmittelbar nach der Operation oder innerhalb von drei Tagen Post-operativ gesehen. Tiere, die nicht essen oder trinken am zweiten Tag nach der Operation, müssen für chirurgische Komplikationen engmaschig überwacht werden.
    3. Messen Sie nach erfolgreichem Abschluss der postoperativen Phase Körper Gewicht und Nahrungsaufnahme regelmäßig in der gesamten Studie zur Erhaltung der entsprechenden Phänotyp zu gewährleisten.
    4. Durchführen Sie einer oralen Glukosetoleranztest (OGTT) Glukosetoleranz, Glukose-stimulierten Insulinsekretion, bewerten und ausnehmen Sie Hormonausschüttung.
      1. Durchführen der OGTT bei Mäusen nach dem Fasten Sie für 6 h und dann Magensonde Mäuse mit 50 % Traubenzucker-Lösung in einer Dosis von 1 g/kg.
      2. Tail Blutproben bei 0, 2,5, 5, 15, 30, 60 und 120 Minuten nach der Magensonde zu sammeln. Messen des Blutzuckers mit einem Blutzuckermessgerät zu diesen Zeitpunkten. Sammeln Sie Serumproben zu jedem Zeitpunkt zur Messung verschiedener Hormone, wie Insulin und GLP-1.
      3. Schnelle Mäuse für 6 h vor der Euthanasie. Nehmen Sie eine endgültige Blut Probe und Glukose-Messung. Vergleichen Sie die endgültige Glukose Messung der Baseline-Messung. Einschläfern Sie Mäuse mit einer intraperitoneale Injektion von Pentobarbital bei einer Dosis von 200 mg/kg.
      4. Verwenden Sie die Grundlinie und endgültige Serumproben zusätzliche Analyten messen und vergleichen Prä- und postoperative chirurgische Werte.

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    Ergebnisse

    Die Farce und VSG-Verfahren sind in Abbildung 1dargestellt. Abbildung 1A zeigt, wo die Naht Linie entlang der Magen Wände während des Verfahrens Schein platziert wird. Derselben Gegend ist, wo der Magen während der VSG Operation geschnitten wird. Abbildung 1 b zeigt die röhrenförmige Überbleibsel der Magen links nach Leistung der VSG.

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    Diskussion

    Adipositaschirurgie ist die effektivste langfristige Behandlung von Adipositas und andere gesundheitliche Vorteile wie hohe Raten von Typ 2 Diabetes und Bluthochdruck Remission1,9,15führt. Murine Modelle der bariatrischen Chirurgie bieten ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Mechanismen zu identifizieren, durch die Adipositaschirurgie schnelle und deutliche Verbesserungen in Folgeerkrankungen der Adipositas verursacht. Darüber ...

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    Offenlegungen

    Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte, außer Dr. Cummings finanziell unterstützt von Eli Lilly and Company.

    Danksagungen

    Diese Forschung wurde von NIH/NCI R21CA195002-01A1, der Präsident des Rates der Cornell Frauen und SUNY Graduate Vielfalt Fellowship unterstützt. Dr. Cummings Labor erhielt auch Finanzierung während der Projektlaufzeit vom Cornell vergleichende Krebs-Biologie-Trainingsprogramm und Eli Lilly and Company.

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    Materialien

    Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
    NameUnternehmenKatalognummerKommentare
    45% fettreiche DiätResearch DietsD12451
    60% fettreiche DiätResearch DietsD12492
    BoostNestle160-67538reichhaltiger Schokoladengeschmack
    6-0 NahtEthiconZ432monofil resorbierbar/konisch
    7-0 NahtCovidien8866127-01monofile resorbierbar/konisch
    WattestäbchenFisherbrand23-400-118kleine
    WattestäbchenFisherbrand233-400-101große
    GazeVerschiedenes 4x44-lagig und 2x2 4-lagig
    FolieVerschiedenes
    ChirurgietuchVerschiedenes
    0,9%ige KochsalzlösungVerschiedenes
    LRSHospira170RX
    BetadinVerschiedenes
    AlkoholVerschiedenes
    AugensalbeParalube® Tierarztsalbe17033-211-38
    GewebekleberVetbond1469SB
    Meloxicam (Metacam)Boehringer Ingelheim141-2135 mg/ml
    EnrofloxacinBaytril08713254-18659922,7 mg/ml
    Dünne HämostatikaFine Science Tools13021-12
    Metzenbaum SchereFine Science Tools14018-18
    Iris-SchereFine Science Tools14058-09
    Dumont PinzetteFine Science Tools11251-20
    ZangeFine Science Tools11020-12
    SondennadelFine Science Tools18060-20
    MikronadeltreiberFine Science Tools12075-14
    FederschereFine Science Tools15396-00
    InsulinspritzeVerschiedene
    1 ml SpritzeVerschiedene
    20 ml SpritzeVerschiedene
    Glukometer (One Touch Ultra Mini)Lifescan70021208
    Multiplex Insulin und GLP-1 KitMeso Scale DiscoveryK15171C-1
    GraphPad Prism 6.00GraphPad Software
    NestletsAncareNES3600

    Referenzen

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