Methodenartikel

Mouw Gastrectomie in muizen met behulp van chirurgische clips

DOI:

10.3791/60719

⸱

14 november 2020

 ,  ,  ,  , 
1Cardiovascular Division, Internal Medicine Department, Min-Sheng General Hospital, 2Department of Nutrition and Health Sciences, School of Healthcare Management, Kai-Nan University, 3Institute of Clinical Medicine, National Yang-Ming University, 4Food Science and Biotechnology, College of Biotechnology and Bioresources, University of Da-Yeh, 5Department of Surgery, Min-Sheng General Hospital, 6Department of Critical Care Medicine, Taipei Veterans General Hospital, 7Division of Cardiology, Department of Internal Medicine, Taipei Veterans General Hospital, 8Division of Cardiology, Heart Center, Cheng-Hsin General Hospital, 9Taipei Medical University

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De prevalentie van diabetes en obesitas neemt wereldwijd voortdurend toe. De mechanismen tussen diabetes, obesitas en de bijbehorende mortaliteit en comorbiditeit moeten verder worden onderzocht. Hier presenteren we een protocol voor mouwgastrectomie (SG) bij dieren als een ongecompliceerd preklinisch model van bariatrische chirurgie.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het aantal mensen met overgewicht en obesitas neemt voortdurend toe, zowel bij de volwassen als in de adolescente populaties. Dit valt samen met het toegenomen universele fenomeen van diabetes type 2 (T2D) en andere metabole problemen. Bariatrische chirurgie, zoals SG, is momenteel een van de meest effectieve en meest gebruikte langdurige behandeling voor obesitas en T2D, maar de associatie tussen hen is nog niet volledig onderzocht. De mechanismen die ten grondslag liggen aan de uitkomsten van bariatrische chirurgie bij de mens kunnen worden onderzocht op basis van preklinische dierstudies. De SG vermindert lichaamsgewicht, glucoseniveaus en vele metabole parameters, en is gemakkelijk uit te voeren met een lage incidentie van complicaties. Het doel van dit werk is om een eenvoudige methode en een ongecompliceerd preklinisch model van bariatrische chirurgie bij dieren voor onderzoekers.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De prevalentie van obesitas is sinds 1975 wereldwijd bijna verdrievoudigd. In 2016 hadden meer dan 1,9 miljard volwassenen ouder dan 18 jaar overgewicht en waren meer dan 650 miljoen volwassenen zwaarlijvig. De prevalentie van T2D bij de volwassen bevolking is ook verdubbeld van 4,7% naar 8,5% met een stijging van 108 miljoen tot 422 miljoen volwassenen tussen 1980 en 2014 wereldwijd1. De meeste bariatrische operaties resulteren in aanzienlijk gewichtsverlies, een vermindering van lichaamsvet, en verbetering van glucosetolerantie, insulineresistentie en diabetes controle2. Naast gewichtsverlies en remissie van T2D, bariatrische chirurgie produceert verder extra voordelen voor de gezondheid, zoals hypertensie controle en een lagere incidentie van bepaalde vormen van obesitas gerelateerde ontwikkeling van kanker en progressie3. Bariatrische chirurgie induceert ook duurzame volledige, gedeeltelijke remissie van T2D, en vermindert het risico van tien jaar grote coronaire hartziekten (CHD) en een zekere mate van cerebrovasculair risico. De onderliggende mechanismen zijn echter niet volledig begrepen4.

Er zijn verschillende procedures voor bariatrische / metabole chirurgie. Zowel restrictieve als gastro-intestinale bypassoperaties bieden positieve effecten op metabolisme5. Van de bariatrische chirurgische modellen, SG en gemodificeerde Roux-en-Y gastric bypass hebben een hoger succes en lagere sterftecijfers en tonen betrouwbare beperkende en gastro-intestinale bypass chirurgie modellen in muizen6. Hoewel de gastro-intestinale bypass operatie biedt meer gewichtsverlies en een aanzienlijke verbetering van glucosetolerantie en lever steatose dan de restrictieve procedure op de lange termijn, de SG produceert nog steeds een goede controle van lichaamsgewicht en glucoseniveaus en is gemakkelijk uit te voeren met een lage incidentie van complicaties6. Het aandeel van SG steeg van 30% naar 54% en Roux-en-Y gastric bypass chirurgie daalde van 52% tot 32% van 2008 tot 20147. Momenteel is laparoscopische SG de meest uitgevoerde bariatrische procedure op nationaal niveau binnen academische centra in de Verenigde Staten8. Hoewel er veel gepubliceerde rapporten zijn over de pathofysiologische processen tussen bariatrische chirurgie, diabetes en obesitas, hebben we meer dierproeven nodig om onbekende mechanismen verder te onderzoeken.

Dit protocol is bedoeld om een diermethode te produceren om de mechanismen te onderzoeken die ten grondslag liggen aan de resultaten die na bariatrische chirurgie bij de mens zijn gezien. De huidige translationele studie kan inzichten opleveren over het mechanisme van obesitas en T2D-behandeling van de SG.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle procedures voor dierlijk gebruik werden goedgekeurd door de National Yang-Ming University Institutional Animal Care and Use Committee en voldeed aan de "Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. 8e editie, 2011". De verdovingsprocedure werd uitgevoerd volgens de richtlijn voor de pijnbestrijding, anesthesie, preoperatieve en postoperatieve zorg voor de proefdieren van de National Yang Ming University, ICAUC-016, 2015,1e editie.

1. Dier bereiding

  1. Haal 20 8 weken oude wilde type C57BL/6 mannelijke muizen van het National Laboratory Animal Center (NLAC) die ongeveer 16-18 gram wegen. Willekeurig toewijzen van deze muizen in de SG of de schijnoperatie groep met 10 muizen per stuk.
  2. Start de muizen op chow of een vetrijk dieet (zie Supplemental File)voorafgaand aan de bariatrische of schijnoperaties9. Produceren dieet-geïnduceerde obesitas met ten minste 2 preoperatieve weken van de HFD.
  3. Huis de muizen in het National Yang-Ming University Laboratory Animal Center onder een licht-donkere cyclus van 12:12 met licht begin om 07:00 A.M. en laat gratis voeding toe aan standaard knaagdieren en water.
  4. Beperk alle dieren uit voedsel, maar laat gratis toegang tot water op de avond voor de operatie.

2. Algemene preoperatieve voorbereiding

  1. Snel de muizen voor ten minste 6 uur voor de operatie. Induceer anesthesie in een inductiekamer met 5% isoflurane en zuurstof (beide 3-4 L/min).
    1. Controleer de diepte van de anesthesie ervoor te zorgen dat pinch stimulatie (stompe gebogen gekartelde gladde micro-tangen) van de achterpoot, de voorpoot, en het oor roept geen motorreflex. Toedien antibiotica (25 mg/kg cefazolin) via onderhuidse injecties vóór de operatie.
  2. Wijs een bepaalde werkzone toe voor chirurgische ingrepen. Reinig het chirurgische gebied en spray de chirurgische tafel met 75% alcohol oplossing voor een operatie.
  3. Plaats de muis in de neuskegel en houd anesthesie met 2% isoflurane (2 L/min) en zuurstof (4 L/min).
  4. Voor mouw gastrectomie en schijnoperatie, na bevestiging van de juiste diepte van anesthesie door teenstimulatie, breng de 0,2% Carbomer ooggel op de ogen van de muis om droge ogen te voorkomen.
  5. Gebruik een elektrisch scheermes om haar te scheren van de buik naar het borstbeen. Verwijder en maak het resterende haar schoon met een ontharingscrème. Plaats en bevestig de muis op de chirurgische tafel in een supine positie.
  6. Desinfecteer de buikwand van de muis met povidone-jodiumoplossingen afgewisseld met 75% alcohol voor 3 toepassingen.

3. Mouw gastrectomie en schijnprocedures

  1. Mediane laparotomie
    1. Gebruik een micro-schaar om een 1-1,5 cm lengte middellijn incisie te maken op de bovenbuik.
  2. Maag en darm externalisatie
    1. Voer de SG-procedure uit met behulp van een vergrotende ontledende microscoop of vergrootglas indien nodig om de onvoorspelbare bloeding en hypovolemische schok te voorkomen.
    2. Gebruik twee gebogen gladde getande micro-tangen om de maag voorzichtig te bewegen en volledig uit te externaliseren.
    3. Verdeel de gastrosplenic ligament dat de linkermaag verbindt met de milt voorzichtig met behulp van een met katoen getipte sonde en elektrocauterie als dat nodig is, waardoor de maagfundus uit de omringende milt en andere inwendige organen wordt ontleed.

4. Maagisolatie en clip

OPMERKING: De SG voor muizen werd uitgevoerd met behulp van de nieuwe clip applier techniek zoals eerder gepubliceerd10.

  1. Strek de fundus en pylorus van de maag voorzichtig en zijwaarts met tangen, identificeer de middellijn(figuur 1 en figuur 2),en breng voorzichtig chirurgische clips aan op de helft van de mediale kant van de maagmiddenlijn van de gastro-oesofageale kruising inferieur en de onderste paal superieur. Klem en sluit ongeveer 75-80% van de maag, waardoor de gehele laterale mouw van de maag(figuur 1 en figuur 2).
  2. Verplaats de darm naar de blote huid aan de zijkant en bedek het met een warm-zout bevochtigde gaas en uit te voeren intraperitoneale hydratatie als dat nodig is om uitdroging en onderkoeling te voorkomen.
  3. Resect de laterale geknipte maag, verwijder de uitgesloten mouw van de maag met microscissors en steriliseer vervolgens de snijkant van de maag met povidone-jodiumoplossing.
  4. Oversew de clip lijn met een 5-0 monofilament niet-absorbbare hechting om geen lekkage te garanderen. Knoop de uiteinden van de hechting en veranker aan de clips aan beide uiteinden.
  5. Breng de maag en darm terug naar de juiste positie in de buikholte en sluit de buik met een draaiende 5-0 monofilament niet-onabsorbbare continue en discontinu hechting aan de fascia en buikwand.
  6. Toeder pijnstillers met ketoprofen (2-5 mg/kg) en antibiotica met cefazolin (25 mg/kg) intraperitoneally na de hele procedure.

5. Schijnprocedure van SG

  1. Voer een soortgelijke procedure uit zoals eerder beschreven met een midline laparotomie en externaliseer de darm en maag met 37 °C natte warme zoutoplossingsdekking gedurende 5 min.
  2. Breng de maag en darm terug naar de juiste plaatsen van deze inwendige organen.
  3. Sluit de buikwand zorgvuldig zoals eerder beschreven met 2 lagen van continue en discontinu sluiting van de fascia en de huid met behulp van langzame of niet-absorberende monofilament hechtingen. Toeder pijnstillers met ketoprofen (2-5 mg/kg) en antibiotica met cefazolin (25 mg/kg) intraperitoneally na de hele procedure.

6. Algemene postoperatieve zorg

  1. Stop isoflurane en ga verder met een luchtstroom van 3-5 L/min totdat de muis volledig wakker is.
  2. Blijf kijken naar de muis, terwijl het herwint mobiliteit en begint te lopen rond de kooi.
  3. Plaats de muis gedurende 5 dagen in een onafhankelijke couveuse van 30 °C. Zorg ervoor dat er slechts één muis per kooi is om te voorkomen dat de muizen elkaar verwonden.
  4. Geef gratis toegang tot een gel dieet voedsel (vetrijke gel dieet: 10% reuzel, 10% vloeibare suiker, 57% water) gedurende 3 dagen na de operatie en herintroduceren van de vorige toegewezen dieet 3 dagen na de operatie.
  5. Onderhuids of intraperitoneally injecteren ketoprofen (2-5 mg/kg), en cefazolin (25 mg/kg) gedurende 1 dag na de operatie.
  6. Beoordeel het lichaamsgewicht van de muis wekelijks gedurende de hele studieperiode. Zorg voor ketoprofen (2-5 mg/kg) door intraperitoneale injectie voor pijnbestrijding eenmaal per dag als dat nodig is als het dier in nood is na de operatie.
    OPMERKING: Hier was de overlevingskans van SG 90% na de leerperiode.

7. Metabolische parameterbeoordeling

  1. Snelle muizen voor 6 uur, en neem baseline bloedmonsters (0 min). Haal alle bloedmonsters uit het puntje van de staartader van vrij bewegende muizen11,12.
  2. Lever 1 mg/g van 50% dextrose door intraperitoneale injectie voor de glucosetolerantietest.
  3. Meet de bloedglucose uit de uiteinden van de staartaderen van vrij bewegende muizen op 0, 5, 15, 30, 60 en 120 min na glucosetoediening op dubbele monsters met behulp van glucometers en teststrips.
  4. Houd het hele bloedmonster (n = 10 voor elke groep) op kamertemperatuur met stolling gedurende 30 minuten.
  5. Centrifugeren het bloedmonster op 3.000 x g gedurende 10 minuten bij 4 °C.
  6. Breng het plasma in aparte buizen zonder storende bloedstolsels en bewaar op -80 °C.
  7. Bestudeer de plasmamonsters aan het einde van de studie met behulp van commerciële muizen ELISA kits voor hemoglobine A1c (HBA1c), glucose, cholesterol en insuline niveaus volgens de richtlijnen van de fabrikant.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De resultaten van de operatie worden weergegeven in figuur 3 en figuur 4. De overlevingskans van de studie was 90%. Een muis stierf in de schijngroep als gevolg van zwakte en een andere muis stierf in de SG-groep op de derde dag na de operatie om onbekende redenen. De resultaten van gewichtsverlies (figuur 3A) na gebruik (in week 3) op HFD gevoede muizen waren vrij gelijkaardig aan die waargenomen bij de mens, met een uiteindelijk l...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De meeste van de prospectieve cohort studies hebben bevestigd dat het verhogen van de body mass index is gerelateerd aan het verhogen van de mortaliteit. Obesitas wordt geassocieerd met een hoger risico op diabetes, hart- en vaatziekten (CVD), en de dood in beide geslachten. De specifieke pathologische processen hebben een verband gelegd tussen diabetes, obesitas en sterfte14. De systematische beoordelingen geven de voordelen van bariatrische chirurgie in het verminderen van risicofactoren voor CV...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs verklaren geen belangenconflict.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wij danken Miss Isabelle Lu voor de Engelse vertelling.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
0.9% normale zoutoplossingChina Chemical & Pharmaceutical Co., Ltd.
5-0 monofilament naaldvliesShineteh Inc. TaiwanEthicon
AlmShineteh Inc. TaiwanST-A072PKUNIK
Dierdier anesthesieStep Technology0712VAP11076Matrx
Barraqer-Troutman pincetShineteh Inc. TaiwanST-N309(H-4410)UNIK
cefazolinTaiwan veteran pharmacy company
Chow dieetResearch Diets
Glucose strips en glucometerBeneCheckBKM13-1BeneCheck
HbA1c kitLevelOKEH00661
Hematologie systeemFujiFUJI DRI-CHEM 4000iEurope
Hoog vet dieetResearch Diets1810724LabDiet
Iris pincetShineteh Inc. TaiwanST-1210UNIK
Iris schaarShineteh Inc. TaiwanST-S011UNIK
IsofluraanPanion & BF biotech INC8547Panion & BF
KetoprofenSigma22071154Sigma-Aldrich
Stereo microscoopMicroTechSZ-5TMicroTech
Chirurgische clip (M)Echicon Inc., Somerville, NJSize M, 5mm
Vidisic gelDr. Gerhard Mann Chem.-pharm. Fabrik GmbH

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. WHO. Obesity and overweight. WHO. , (2018).
  2. Buchwald, H., et al. Bariatric surgery: a systematic review and meta-analysis. Journal of the American Medical Association. 292 (14), 1724-1737 (2004).
  3. Schauer, D. P., et al. Bariatric Surgery and the Risk of Cancer in a Large Multisite Cohort. Annals of Surgery. 269 (1), 95-101 (2019).
  4. Wei, J. H., et al. Metabolic surgery ameliorates cardiovascular risk in obese diabetic patients: Influence of different surgical procedures. Surgery for Obesity and Related Diseases. 14 (12), 1832-1840 (2018).
  5. Lee, W. J., Aung, L. Metabolic Surgery for Type 2 Diabetes Mellitus: Experience from Asia. Diabetes & Metabolism. 40 (6), 433-443 (2016).
  6. Yin, D. P., et al. Assessment of different bariatric surgeries in the treatment of obesity and insulin resistance in mice. Annals of Surgery. 254 (1), 73-82 (2011).
  7. Abraham, A., et al. Trends in Bariatric Surgery: Procedure Selection, Revisional Surgeries, and Readmissions. Obesity Surgery. 26 (7), 1371-1377 (2016).
  8. Varela, J. E., Nguyen, N. T. Laparoscopic sleeve gastrectomy leads the U.S. utilization of bariatric surgery at academic medical centers. Surgery for Obesity and Related Diseases. 11 (5), 987-990 (2015).
  9. Surwit, R. S., Kuhn, C. M., Cochrane, C., McCubbin, J. A., Feinglos, M. N. Diet-induced type II diabetes in C57BL/6J mice. Diabetes. 37 (9), 1163-1167 (1988).
  10. Schlager, A., et al. A mouse model for sleeve gastrectomy: applications for diabetes research. Microsurgery. 31 (1), 66-71 (2011).
  11. Pressler, J. W., et al. Vertical sleeve gastrectomy restores glucose homeostasis in apolipoprotein A-IV KO mice. Diabetes. 64 (2), 498-507 (2015).
  12. Williams, L. M., et al. The development of diet-induced obesity and glucose intolerance in C57BL/6 mice on a high-fat diet consists of distinct phases. PLoS One. 9 (8), 106159(2014).
  13. Huang, R., Ding, X., Fu, H., Cai, Q. Potential mechanisms of sleeve gastrectomy for reducing weight and improving metabolism in patients with obesity. Surgery for Obesity and Related Diseases. 15 (10), 1861-1871 (2019).
  14. Bender, R., Zeeb, H., Schwarz, M., Jockel, K. H., Berger, M. Causes of death in obesity: relevant increase in cardiovascular but not in all-cancer mortality. Journal of Clinical Epidemiology. 59 (10), 1064-1071 (2006).
  15. Vest, A. R., Heneghan, H. M., Agarwal, S., Schauer, P. R., Young, J. B. Bariatric surgery and cardiovascular outcomes: a systematic review. Heart. 98 (24), 1763-1777 (2012).
  16. Ionut, V., Burch, M., Youdim, A., Bergman, R. N. Gastrointestinal hormones and bariatric surgery-induced weight loss. Obesity (Silver Spring). 21 (6), 1093-1103 (2013).
  17. Arble, D. M., Sandoval, D. A., Seeley, R. J. Mechanisms underlying weight loss and metabolic improvements in rodent models of bariatric surgery. Diabetologia. 58 (2), 211-220 (2015).
  18. Schneck, A. S., et al. Effects of sleeve gastrectomy in high fat diet-induced obese mice: respective role of reduced caloric intake, white adipose tissue inflammation and changes in adipose tissue and ectopic fat depots. Surgical Endoscopy. 28 (2), 592-602 (2014).
  19. Rubino, F., R'Bibo, S. L., del Genio, F., Mazumdar, M., McGraw, T. E. Metabolic surgery: the role of the gastrointestinal tract in diabetes mellitus. Nature Reviews Endocrinology. 6 (2), 102-109 (2010).
  20. Wilson-Perez, H. E., et al. Vertical sleeve gastrectomy is effective in two genetic mouse models of glucagon-like Peptide 1 receptor deficiency. Diabetes. 62 (7), 2380-2385 (2013).
  21. Lopez, P. P., Nicholson, S. E., Burkhardt, G. E., Johnson, R. A., Johnson, F. K. Development of a sleeve gastrectomy weight loss model in obese Zucker rats. Journal of Surgical Research. 157 (2), 243-250 (2009).
  22. Koch, T. R., Shope, T. R. Laparoscopic Vertical Sleeve Gastrectomy as a Treatment Option for Adults with Diabetes Mellitus. Advances in Experimental Medicine and Biology. , (2020).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Muismodelbariatrische chirurgieobesitasonderzoekdiabetes type 2metabole effecteninsulineresistentieschijnoperatievetrijk dieet

Gerelateerde artikelen