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.
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Articolo metodologico
Un modello murino di gastrectomia verticale
In questo articolo
Sommario
Abstract
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.
Introduzione
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.
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Protocollo
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.
- Ad un'età di 2 mesi, posto topi su una dieta grassa alta 45% o 60% per 2 mesi (Vedi Tabella materiali).
Nota: I topi sono alimentati una dieta grassa alta per creare un fenotipo obeso e insulino-resistente. Brevi o lunghi periodi di dieta grassa alta alimentazione possono essere utilizzati a seconda degli obiettivi dello studio. - Continuare ad alimentare topi ad libitum fino alla chirurgia. Se sono necessarie misurazioni di base, dopo 7 settimane di alto contenuto di grassi dieta alimentazione, veloce topi per 6 ore o durante la notte e prendere un campione di sangue della linea di base per la misurazione dei metaboliti di interesse (ad es., glucosio).
- Continuare a topi su alto contenuto di grassi dieta e consentono topi una settimana per recuperare dopo il prelievo di sangue prima dell'intervento chirurgico sham o VSG. Posizionare il mouse su un liquido dieta (Vedi Tabella materiali) per 4 giorni prima dell'intervento chirurgico.
Nota: I topi sono mantenuti su una dieta liquida prima e dopo chirurgia per cancellare l'apparato digerente del particolato che può compromettere la risposta di guarigione. - Sterilizzare i seguenti elementi prima dell'intervento chirurgico: lamina, garza, cotone punta applicatori (CTA) e gli strumenti chirurgici (pinza emostatica, operativo a forbice, forbice iris, pinza dumont, Seghettato pinza Adson Brown, ago sonda gastrica, microneedle driver, forbici di primavera ).
2. verticale Sleeve Gastrectomy e Sham procedure
- Il giorno dell'intervento pesare topi per ottenere una misurazione di peso di base.
- Attrezzare la sala chirurgica con un sistema di anestesia, bagno di acqua riscaldata e rilievo di riscaldamento. Impostare il bagno di acqua a 37 ° C e utilizzarlo per riscaldare la soluzione salina allo 0,9% per l'irrigazione. Pulire il campo chirurgico con etanolo al 70% e utilizzare una tecnica sterile per aprire strumenti e chirurgia autoclavato pack.
Nota: Il dissipatore di calore viene utilizzato per mantenere l'animale caldo durante l'ambulatorio ed il recupero dall'anestesia. - Utilizzando una camera di induzione, anestetizzare il mouse con isoflurano 5% e il tasso di flusso di2 O di 1 L/min verificare che il mouse sia nel piano appropriato di anestesia eseguendo un pizzico di punta. Mantenere il mouse con isoflurane 1-3% e un tasso di flusso di2 O di 0,6 L/min una volta raggiunta un coerenza piano di anestesia.
- Una volta che il mouse è anestetizzato, posto unguento oculare (Vedi tabella materiali) sui suoi occhi per tenerli umidi durante la chirurgia. In questo momento anche amministrare un analgesico, come meloxicam (2 mg/kg per via sottocutanea). Tagliare i capelli dal umbilicus axilla premuto delicatamente la pelle per fornire tensione.
- Come la pelle del mouse è sottile e delicata, fare attenzione a non causare lesioni cutanee quando i capelli di ritaglio. Pulire la pelle con alcool e povidone-iodio.
- Indossare guanti sterili e preparare il campo operatorio sterile e strumenti. Eseguire il resto della procedura utilizzando una tecnica sterile. Preparare il campo operatorio sterile mettendo teli chirurgici sterili su entrambi i lati del mouse. Utilizzare in autoclave stagnola per creare un telo chirurgico per il mouse.
- Tagliare un piccolo foro nella carta stagnola per consentire l'accesso all'addome del mouse.
- Praticare un'incisione della pelle dall'addome metà (ombelico) al livello della cartilagine xifoide utilizzando una forbice di iris. Identificare la linea alba e uso iris forbici per tagliare attraverso la parete del corpo lungo la linea alba. Utilizzare inviti all'azione per elevare delicatamente lo stomaco fuori l'addome e poi senza mezzi termini sezionava il maggior omento al largo di maggior curvatura dello stomaco.
- Legare l'arteria gastrica breve che corre tra il fondo dello stomaco e la milza inserendo due legature con sutura assorbibile monofilamento di 7-0. Usare le forbici di primavera per tagliare tra le due legature. Una volta che l'arteria è attraversata, esternare completamente lo stomaco dalla cavità addominale. Posizionare la garza sotto lo stomaco e bagnato con soluzione fisiologica per mantenere il tessuto umido.
- Procedura Sham
- Per la procedura di sham, posizionare un modello continuo semplice sciolto della sutura utilizzando filo di sutura assorbibile monofilamento 6-0 con un ago conico. Iniziare 2 mm verso destra (destra del chirurgo) dell'esofago. Posizionare la linea di sutura lungo la parete gastrica ventrale e poi proseguire lungo la dorsale parete gastrica.
Nota: Per tutte le manipolazioni gastriche, utilizzare solo filo di sutura monofilamento assorbibile per diminuire il rischio di infezione. Inoltre, utilizzare solo sutura con un ago conico per tutte le manipolazioni gastriche, come uso di un ago di taglio aumenta il rischio di sutura "tirare-attraverso" che conducono al danno di tessuto gastrico e deiscenza della ferita. - Passare l'ago completamente attraverso una parete gastrica pur ponendo la sutura. Assicurarsi che la sutura è disteso, ma non limitando lo stomaco. Delicatamente legare la sutura fuori usando 3-4 tiri e passare al punto 2.9.
- Per la procedura VSG saltare punto 2.7 e procedere con passo 2.8.
- Per la procedura di sham, posizionare un modello continuo semplice sciolto della sutura utilizzando filo di sutura assorbibile monofilamento 6-0 con un ago conico. Iniziare 2 mm verso destra (destra del chirurgo) dell'esofago. Posizionare la linea di sutura lungo la parete gastrica ventrale e poi proseguire lungo la dorsale parete gastrica.
- Procedura di VSG
- Per la procedura VSG, legare i rami prominenti dell'arteria gastrica e della vena con 7-0 il suturare assorbibile monofilamento con un ago conico utilizzando 3 genera per ogni nodo. Posizionare le legature appena sotto (cioè, verso poca curvatura dello stomaco) la linea prevista del transection.
Nota: La linea prevista del transection inizia ~ 2 mm sopra (significato verso la grande curvatura dello stomaco) la tacca cardiaca dello stomaco e almeno 2 mm sotto la pilcatus di margo e si estende all'estremità prossimale del lobo di destra del pancreas. In genere, ci sono 4 vasi a parete gastrica che hanno bisogno di essere legato; Tuttavia, questo può variare fra i topi. - Per evitare la fuoriuscita del contenuto gastrico durante la gastrectomia, posizionare una semplice linea continua di sutura passando attraverso entrambe le pareti gastriche appena sotto la linea prevista del transection utilizzando filo di sutura assorbibile monofilamento 6-0 con un ago conico. Iniziare la linea di sutura a destra del chirurgo dell'esofago e sotto il margo pilcatus e fine appena sopra il pancreas.
- Posto con punta sottile emostatiche sopra la linea di sutura e primavera forbici per tagliare tra la linea di sutura ed emostatiche. Rimuovere il tessuto gastrico transected dal campo operatorio sterile.
- Per la procedura VSG, legare i rami prominenti dell'arteria gastrica e della vena con 7-0 il suturare assorbibile monofilamento con un ago conico utilizzando 3 genera per ogni nodo. Posizionare le legature appena sotto (cioè, verso poca curvatura dello stomaco) la linea prevista del transection.
Nota: Un modello di semplice sutura discontinuo è consigliato poiché questo fornisce una chiusura più sicura rispetto al modello semplice sutura continua.
Nota: Questo sostituisce con esperienza durante la chirurgia di perdita di liquidi e fornisce un metodo per l'applicazione diretta di antibiotici al sito chirurgico assistere con il recupero.
Nota: Se cibo accurata aspirazione misure sono ottenibili in tutto studio, topi dovrebbero continuare a essere alloggiati singolarmente in tutto Studio. C'è un rischio di ostruzione di corpo estraneo da mangiare biancheria casa gabbia. Gli animali dovrebbero essere alloggiati in gabbie gratuite della biancheria da letto tranne per materiale per fornire un arricchimento di incastramento (Vedi Tabella materiali).
3. misurazioni e cura del Mouse post-operatorio
- Tornare il mouse alla sua gabbia a casa e posizionare la gabbia su un rilievo di riscaldamento. Mantenere topi una dieta liquida per almeno 7 giorni dopo la chirurgia. Amministrare un analgesico, come meloxicam (2 mg/kg per via sottocutanea), per 2 giorni dopo la chirurgia.
Nota: Si può somministrare un antibiotico, come enrofloxacina (20 mg/kg), fino a 7 giorni dopo la chirurgia. Gli antibiotici sono indicati per minimizzare il rischio di infezione dalla procedura chirurgica e possono o potrebbero non essere necessari a seconda del livello di sterilità mantenuto durante tutta la procedura. Tuttavia, se gli antibiotici sono usati, deve essere somministrati a topi tutti nello stesso studio per mantenere la coerenza. - Durante il periodo post-operatorio valutare il peso corporeo, assunzione di cibo, defecazione, livello di attività e la disposizione almeno ogni giorno per garantire la corretta guarigione e recupero. Effettuare il monitoraggio post-operatorio per 14 giorni dopo l'intervento chirurgico.
Nota: Guasto chirurgico è in genere visto immediatamente dopo chirurgia o entro tre giorni post-operativamente. Animali che sono non mangiando o bevendo il secondo giorno dopo l'intervento chirurgico devono essere attentamente monitorati per le complicazioni chirurgiche. - Dopo il completamento del periodo post-operatorio, misurare l'ingestione di cibo e di peso di corpo regolarmente nel corso di studio per garantire il mantenimento del fenotipo appropriato.
- Eseguire un test di tolleranza al glucosio orale (OGTT) per valutare la tolleranza al glucosio, secrezione insulinica glucosio-mediata e svuotare la secrezione dell'ormone.
- Eseguire l'OGTT in topi dopo il digiuno per 6 ore e poi topi sonda gastrica con soluzione di destrosio 50% ad una dose di 1 g/kg.
- Raccogliere i campioni di sangue di coda a 0, 2,5, 5, 15, 30, 60 e 120 minuti dopo il gavage. Misurare la glicemia con un glucometro questi intervalli di tempo. Raccogliere i campioni di siero in ogni momento per la misura di vari ormoni come l'insulina e GLP-1.
- Topi veloci per 6 h prima dell'eutanasia. Prendere una misura del glucosio e del campione di sangue finale. Confrontare la misura finale del glucosio per la misurazione di base. Eutanasia topi con un'iniezione intraperitoneale di pentobarbital ad una dose di 200 mg/kg.
- Utilizzare la linea di base ed i campioni di siero finale per misurare analiti aggiuntivi e confrontare i valori chirurgici pre- e post-operatori.
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Risultati
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.
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Discussione
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 chiru...
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Dichiarazioni
Gli autori non dichiarano conflitti di interesse, tranne Dr. Cummings ha ricevuto finanziamenti da Eli Lilly e Company.
Ringraziamenti
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.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Dieta ricca di grassi al 45% | Diete di ricerca | D12451 | |
| Dieta ricca di grassi al 60% | Diete di ricerca | D12492 | |
| Boost | Nestlé | 160-67538 | ricco sapore di cioccolato |
| 6-0 Suture | Ethicon | Z432 | monofilamento assorbibile/conico |
| 7-0 Sutura | Covidien | 8866127-01 | monofilamento assorbibile/conico |
| Cotton Pels | Fisherbrand | 23-400-118 | piccoli |
| Cotton Swab Fisherbrand | 233-400-101 | ||
| grande Garza | Vari | 4x4 a 4 veli e 2x2 4 veli | |
| Foglio Vari | |||
| Soluzione salina allo 0,9% | Vari | ||
| LRS | Hospira | 170RX | |
| Betadine | Vari | ||
| Alcool | Vari | ||
| Unguento per gli occhi | Paralube® Unguento veterinario | 17033-211-38 | |
| Adesivo tissutale | Vetbond | 1469SB | |
| Meloxicam (Metacam) | Boehringer Ingelheim | 141-213 | 5 mg/ml |
| Enrofloxacina | Baytril | 08713254-186599 | 22,7 mg/ml |
| Emostatici a punta sottile Strumenti per | 13021-12 | ||
| Forbice Metzenbaum | Strumenti per la scienza fine | 14018-18 | |
| Forbici Iris | Strumenti per le scienze | 14058-09 | |
| Dumont Forcipe | Strumenti per le scienze fini | 11251-20 | |
| Forcipe seghettata | Strumenti per le scienze fini | 11020-12 | |
| Ago per sonda Gavage | Strumenti per le scienze fini | 18060-20 | |
| Driver per microaghi | Strumenti per le scienze fini | 12075-14 | |
| Forbice a molla | Fine Science Tools | 15396-00 | |
| Siringa da insulina | Varie | ||
| siringhe da 1 ml | Varie | ||
| siringhe da 20 ml | Vari | ||
| glucometri (one touch ultra mini) | Lifescan | 70021208 | |
| Kit multiplex per insulina e GLP-1 | Meso Scale Discovery | K15171C-1 | |
| GraphPad Prism 6.00 | GraphPad Software | ||
| Nestlets | Ancare | NES3600 |
Riferimenti
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