Techniken der Schlauchmagen-Operation und Modified Roux-en-Y-Magenbypass bei Mäusen

Zusammenfassung

Bariatric surgery is the most efficient way to reduce body weight and the deadly metabolic complications (diabetes, obesity, and dyslipidemia) frequently associated with morbid obesity. Mouse models of bariatric surgery represent a unique asset for deciphering molecular mechanisms behind the beneficial effects of these surgeries on diabetes, hypertension, and dyslipidemia.

Zusammenfassung

Fettleibigkeit ist ein großes Problem der öffentlichen Gesundheit, mit einer Prävalenz von 4 bis 28% für Männer und 6,2 bis 36,5% für Frauen in Europa (ab 2003 bis 2008). Morbide Adipositas ist mit metabolischen Komplikationen häufig verbunden sind, wie Typ-2-Diabetes, Hypertonie und Dyslipidämie, die Lebenserwartung und die Qualität zu senken. In Ermangelung einer wirksamen nicht - invasiven Behandlungen, bariatrische Chirurgie für Patienten mit morbider Adipositas (Body - Mass - Index (BMI)> 40 kg / m ²⁾ eine wertvolle therapeutische Option ist, was zu einer langfristigen, nachhaltigen Gewichtsverlust und Verbesserungen der metabolischen Komplikationen . Allerdings sind die zugrunde liegenden zellulären und molekularen Mechanismen, die positiven Auswirkungen der Adipositaschirurgie erhalt noch nicht vollständig verstanden. Aufgrund der zahlreichen gentechnisch veränderten Stämme zur Verfügung, ist die Maus-Modell der bequemste Tiermodell, die molekularen Mechanismen hinter den pleiotropen positiven Auswirkungen der bariatrischen Operationen zu erkunden. Hier detailliert wir die optimierte Healthcbei Mäusen sind Methoden und chirurgische Protokolle für die beiden am häufigsten verwendeten bariatrischen Operationen: die Hülse Gastrektomie und dem modifizierten Roux-en-Y-Magenbypass. Die Aufklärung der molekularen Mechanismen, die therapeutischen Effekte der bariatrischen Operationen zugrunde liegenden bietet das Versprechen von Zielen neuer Therapeutika zu identifizieren.

Einleitung

Die weltweite Pandemie von Fettleibigkeit und Diabetes ist verheerend in ihrer Schwere. Mehr als zwei Milliarden Erwachsene weltweit (30% der Bevölkerung) sind entweder übergewichtig (BMI> 25 kg / m ²⁾ oder fettleibig (BMI> 30 kg / m ^{2) 1.} Dies kann mit metabolischen Komplikationen kommen, wie Typ-2-Diabetes, Hypertonie und Dyslipidämie, zu einer erhöhten Morbidität und Mortalität führt. Fettleibigkeit erhöht die Gesamtmortalität und die Prävalenz von Krebs ^2. Aufgrund des Fehlens einer wirksamen nicht - invasiven Behandlungen, stellt ein Chirurgie ist die einzige Option , die ^3, die langfristige, nachhaltige Gewichtsverlust ⁴ führen kann. Eine Anzahl von verschiedenen chirurgischen Verfahren entwickelt worden, aber die Hülse Gastrektomie (SG) und Roux-en-Y-Magenbypass (RYGB) sind die beiden Verfahren am häufigsten in der klinischen Praxis verwendet. Während des SG Prozedur 80% des Ausgangsvolumens des Magensentfernt ist; Somit ist diese Technik eine der restriktiven Operationen, die Sättigung verbessert. Die RYGB ist einer der restriktiven-malabsorptive Techniken. Während RYGB eine kleine Magentasche (1-2% des gesamten Magenvolumen) wird erstellt und der Darm wird in eine Y-Form umgeordnet, die die Verdauung und die Absorption von Nährstoffen verzögert. Diese beiden Techniken führen zu einer signifikanten Körpergewichtsreduzierungen und allgemeine Verbesserungen bei häufig assoziierten Komorbiditäten (zB Bluthochdruck, Typ - 2 - Diabetes und Dyslipidämie) ^3, mit einem höheren Wirkungsgrad in RYGB gesehen. Allerdings sind die molekularen Mechanismen hinter den pleiotropen positiven Wirkungen der bariatrischen Operationen oft nicht vollständig aufgeklärt. Aufgrund der zahlreichen gentechnisch veränderten Stämme zur Verfügung, ist ein Maus-Modell der bequemste Tiermodell diese molekularen Mechanismen zu erforschen.

Allerdings sind bariatrischen Verfahren schwierig, direkt die Anpassung an kleine Tiermodellen und require hohe chirurgische Geschicklichkeit. Während SG kann leicht bei Nagetieren mit einem sehr guten Überlebensrate durchgeführt werden, ist RYGB bei Mäusen tödlich wegen schwerer Darm Hindernisse ^5. Verschiedene modifizierte RYGB Techniken wurden vorgeschlagen , um dieses Problem zu begegnen, insbesondere die oesojejunostomy ^5. Hier präsentieren wir eine weitere Alternative: die Gastrojejunostomie ohne Magen Exzision. Diese modifizierte RYGB reproduziert die meisten der vorteilhaften Wirkungen beim Menschen beobachtet (dh eine signifikante Körpergewichtsreduktion und eine Verbesserung der Glucose und Lipid - Homöostase).

Dieses Manuskript zielt darauf ab, zusammenfassen und die technischen und experimentelle Details von SG und RYGB bei Mäusen zu diskutieren und diese Verfahren mit Hilfe von Videos zu erleichtern. Ein besonderes Highlight wird in Bezug auf die Optimierung der prä- und postoperativen Gesundheits Protokolle vorgenommen werden, die die Reduktion von Vitamin- und Eisenmangel ermöglichen.

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Protokoll

Tier und Gehäuse: Erhalten 8 Wochen alte C57BL / 6 männlichen Mäusen. Bei 10 Wochen alt, geben die C57Bl / 6-Mäuse freien Zugang zu Wasser und eine fettreiche Diät (DIO-Diät: 35% kcal aus Fett, 25,8% Casein, 1,30% Mineral AIN, 1,30% Vitamine, 1,70% Dicalciumphosphat, 0,7 % Calciumcarbonat, 2,10% Citrat Kalium, 0,026% Cholinbitartrat, 8,9% Saccharose, 0,384% Cystin, 6,5% Cellulose, 31,7% Schweinefett, 3,3% Sojaöl und 16,29% Maltodextrin) für 8 (SG) oder 14 (RYGB) Wochen vor der bariatrischen Operationen. Zur Förderung der Gewichtszunahme, geben die Mäuse auf die RYGB Chirurgie gewidmet (Schein & RYGB) Wasser, das 20% Fructose (w / v) zusätzlich zu den hohen Fett-Diät.

Ethik-Statement: Alle Protokoll folgenden Schritte durchführen beschrieben den Richtlinien der Ethikkommission für Tierversuche von Pays de la Loire unter der Zulassungsnummer 01.953,01.

1. Allgemeines Die präoperative Vorbereitung

1. Schnell die Mäuse für 6 Stunden vor der Operation. Gel diet Essen war 3 Tage vor der Operation gegeben und ausschließlich einen Tag vor der Operation. Induzieren Anästhesie in eine Kammer mit 5% Isofluran (0,4 L / min) und O ₂ (Disauerstoff; 0,4 L / min). Führen Sie eine Zehe-Pinch-Test, um zu bestätigen, dass die Betäubung wirksam ist. Verabreichen Analgetika (0,1 mg / kg Buprenorphin), Antibiotika (10 mg / kg marbofloxacine) und pro-Kinetik (1 mg / kg Metoclopramid) über subkutane Injektionen.
2. Vergeben Sie einen spezifischen Arbeitsbereich für chirurgische Eingriffe (weit entfernt von Laborverkehr und Lüftungsventilatoren). Reinigen Sie den OP-Bereich mit gewidmet harte Oberflächendesinfektionsmittel. Legen Sie ein Heizkissen auf den Arbeitsraum Bereich Maus homeothermy während der Operation zu erhalten. Tragen Sie eine saubere, saugfähige underpad über das Heizkissen.
3. Rasieren Sie den Bauch vom Brustbein zu Becken einen elektrischen Rasierer verwenden. Wickeln Sie die Maus Bauch in sterilisierten Plastikfolie (1A und 2A) und platzieren Sie die Maus in Rückenlage auf der Heizung pAnzeige.
4. Bewerben Tierarzt Salbe auf die Augen Trockenheit während der Narkose zu verhindern. Platzieren Sie die Maus in die Nase Kegel und halten Anästhesie mit 2% Isofluran (0,4 l / min) und O ₂ (0,4 l / min).
5. Vor der Operation beginnen, auf einem sterilen Untersuchungskittel, eine Einweg-scheuert Kappe, einer Gesichtsmaske und sterile Handschuhe. Öffnen Sie ein autoklaviert Paket eines sterilisierten chirurgischen Instrumenten-Set enthalten, die für alle Schritte der Operation erforderlich ist. Schneiden Sie ein Fenster, in dem sterilisierten Plastikfolie und desinfizieren die Haut mit zwei aufeinanderfolgenden Povidonjod Lösungen.

2. Schlauchmagen-Operation: Chirurgische Verfahren

1. Median der Laparotomie (1B)
   1. Unter dem Binokular und mit einem Skalpell, einen Mittelschnitt vom Brustbein bis in die Mitte des Bauches führen die Bauchhöhle zu öffnen (Sie die Bauchmuskeln nicht beschädigen). Schützen Sie die Haut mit einer sterilen Kompresse mit 37 ° C Salzlösung getränkt.
2. Magen - Exposition (1C)
   1. mobilisieren vorsichtig den Magen befeuchtet-Wattestäbchen verwenden. Befreien Sie den Magen aus seiner seitlichen schließen Bindegewebe Attachments mit angefeuchteten Wattestäbchen oder Mikro Schere.
   2. Sanft externalisieren voll in den Magen und legen Sie eine hämostatische Kollagen hinter dem Magen zu komprimieren. Vernähen den Pylorus und Speiseröhre Gefäße entlang der Magen größere Krümmung mit 8,0 nicht resorbierbaren Fäden Zukunft zu vermeiden Blutungen (1D und E). Hinweis: Hemostat Verwendung können Gewebeschäden hervorrufen, stellen Sie sicher, dass sie nur zu verwenden, um auf Gewebe, das reseziert werden wollen.
3. Resektion der Herzregion des Magens (Fundus)
   1. Führen Sie eine Gastrotomie auf der anatomischen Linie zwischen der Pylorusgegend (Korpus) und der Herzgegend des Magens (Fundus) (Abbildung 1F).
   2. Entfernen Sie Speisereste mit 2 angefeuchteten Wattestäbchen zu jederSeite des Magens. Mit Mikro Schere, schneiden Sie den Magen entlang der Grenze zwischen dem Fundus und dem Korpus des Magens (1G).
   3. Drücken Sie eine hämostatische Kollagen für 2 min bei starken Blutungen zu komprimieren. Schließen der Magenöffnung mit 8,0 nicht resorbierbaren Nahtmaterialien aus dem Magen-oesophagal Übergang zum Ende des Einschnittes (Figur 1H).
4. Resektion des Pylorusgegend des Magens (Korpus)
   1. Füllen Sie das Magen - Resektion entlang der größeren Krümmung, um etwa 80% des Magens (1I) zu entfernen. Standardisieren die Breite des SG bis 3 mm. Drücken Sie eine hämostatische Kollagen für 2 min bei starken Blutungen zu komprimieren.
   2. Schließen Sie die Öffnung des Pylorusgegend des Magens mit 8,0 nicht resorbierbares Nahtmaterial (Abbildung 1J). Sanft rollen 2 angefeuchteten Wattetupfer auf jeder Seite des Magens, um sicherzustellen, dass die Naht dicht ist.
   3. Komplett mit 8,0 nicht resorbierbaren Fäden im Falle einer Leckage. Entfernen Sie die hämostatische Kollagen Kompressen und zurück in den Magen in die Bauchhöhle. Lassen Sie eine hämostatische Kollagen komprimieren gegen die Naht.
5. Abdominal - Verschluss
   1. Schließen Sie die Muskelschicht der Bauchdecke mit 5,0 nicht resorbierbaren Fäden (Abbildung 1 K). Reduzieren Anästhesie durch die Isofluran-Konzentration auf 1% reduziert. Schließen Sie die Haut mit 5,0 nicht resorbierbaren Fäden (Abbildung 1 l).

3. Roux-en-Y-Magenbypass: Chirurgische Verfahren

1. Median Laparotomie
   1. Unter dem Binokular und mit einem Skalpell, einen Mittelschnitt vom Brustbein bis in die Mitte des Bauches führen die Bauchhöhle zu öffnen (Sie die Bauchmuskeln nicht beschädigen). Schützen Sie die Haut mit einer sterilen Kompresse getränkt mit 37 ° C Salzlösung (2B).
2. Biliopankreatische Schenkel und alimentäre Schenkel
   1. Externalize den Darm (Abbildung 2C). Maßnahme 8 cm vom Pylorus und führen zwei Ligaturen des Darms mit 5,0 nicht resorbierbaren Fäden (2D).
   2. Schneiden Sie den Darm zwischen den beiden Ligaturen (Abbildung 2E). Platzieren Sie den proximalen Schenkel der beiden Enden in der linken oberen Quadranten des Bauches. Anmerkung: Diese wird als Verdauungsschenkel (2F) verwendet werden.
   3. Platzieren Sie den distalen Extremitäten der beiden Enden des Verdauungs Schenkel 6 cm unterhalb des proximalen Extremitäten Verblendung (2F).
      Hinweis: Dies wird als der Gallen Glied verwendet werden.
3. Jejuno-Jejunostomie
   1. Schneiden Sie sowohl den proximalen Extremitäten und den Darm Schleife Mikro Schere und führen zwei antimesenteriale Einschnitte von gleicher Länge (2G und 2H).
   2. Führen Seite-zu-Seite-Anastomose mit zwei 8,0nicht resorbierbaren Fäden. Führen der dorsalen Seite Anastomose ersten (2I), gefolgt von der ventralen Seite Anastomose (2J).
   3. Sanft rollen 2 angefeuchteten Wattetupfer auf jeder Seite der Anastomose, um sicherzustellen, dass die Naht dicht ist. Komplett mit 8,0 nicht resorbierbaren Fäden im Falle einer Leckage.
4. Gastro-Jejunostomie
   1. mobilisieren vorsichtig den Magen befeuchteten Wattestäbchen. Befreien Sie den Magen aus seiner seitlichen schließen Bindegewebe Attachments mit angefeuchteten Wattestäbchen oder Mikro Schere.
   2. Sanft externalisieren voll in den Magen, ein Re-resorbierbare hämostatische Kollagen hinter dem Magen komprimieren platzieren. Führen Sie eine Ligatur des Pylorus eine 5,0 nicht resorbierbares Nahtmaterial durch die omentum bestanden mit mit gekrümmten Mikropinzette (Abbildung 2K und 2L).
   3. Schneiden sowohl die Bauchseite des Magens, 1,5 cm vom Pylorus und das distale Extremitätmit Mikro Schere, die Schaffung von zwei Einschnitte von gleicher Länge (Abbildung 2 M).
   4. Führen Seite-zu-Seite-Anastomose mit zwei 8,0 nicht absorbierbaren Fäden. Beginnen Sie mit der Rückenseite Anastomose (Abbildung 2 N), und führen Sie dann die Bauchseite Anastomose (Abbildung 2 O). Sanft rollen 2 befeuchteten-Wattestäbchen auf jeder Seite der Anastomose, um sicherzustellen, dass die Naht dicht ist. Komplett mit 8,0 nicht resorbierbaren Fäden im Falle einer Leckage.
5. Abdominal - Verschluss
   1. Schließen Sie die Muskelschicht der Bauchdecke mit 5,0 nicht resorbierbaren Fäden (Abbildung 2P). Reduzieren Sie die Anästhesie durch die Isofluran-Konzentration auf 1% reduziert. Schließen Sie die Haut mit 5,0 nicht resorbierbaren Fäden (Abbildung 2Q) .Administer 25 ml / kg warmer Kochsalzlösung als subkutane Injektion.

4. Allgemeine Nachsorge

1. Stoppen Sie Isofluranund weiterhin mit einem O ₂ Fluss von 0,8 l / min bis die Maus voll wach ist. Lassen Sie die Maus unbeaufsichtigt, bis er Motorsteuerung wiedererlangt, durch das Tier Ausgangs angezeigt um den Käfig zu bewegen und zu stehen zu können und gehen, ohne zu fallen.
2. Platzieren Sie die Maus (nur eine Maus pro Käfig) in einem Inkubator unter 30 ° C Temperaturbedingung für 5 Tage.
3. Aufrechterhaltung Eisen (0,5 mg / kg / Tag; subkutane Injektion) und Vitamin (800 mg / 180 ml in Wasser) Ergänzungen in der RYGB Mäuse bis zum Ende des Protokolls.
4. Zurück freien Zugang zu Gel Diätnahrung (fetthaltiges Gel-Diät: 10% Schmalz, 10% flüssiger Zucker, 57% Wasser) für 5 Tage nach der Operation. Wiedereinführen eine solide Diät 3 Tage nach der Operation.
5. Subcutan Buprenorphin injizieren (0,1 mg / kg, zweimal täglich, von Tag 0 bis Tag 3 nach der Operation), Meloxicam (1 mg / kg von Tag 0 bis Tag 3 nach der Operation), Metoclopramid (1 mg / kg von Tag 0 bis 5. Tag nach der Operation) und marbofloxacine (10 mg / kg von Tag 0 bis Tag 3 afte r Chirurgie).

5. postoperativen metabolischen Parameter Beurteilung

1. Die Nahrungsaufnahme Messung
   1. Lassen Sie die Mäuse für 1 Woche nach der Operation zu erholen. Haus der Mäuse eine pro Käfig. Messen der Menge an Feststoff-Diät in den Käfig gesetzt. Gewicht die restlichen Lebensmittel 24 Stunden später. Wiederholen Sie diesen Schritt so lange wie nötig.
2. Oralen Glukosetoleranztest
   1. Schnell die Mäuse 6 h vor der mündlichen Bolus. Ernten Sie einen Blutstropfen aus der Schwanzspitze und wenden es auf einem Glucosestreifen in einem glucometer eingeführt, um die Zeit 0 Blutzuckerwert bestimmen.
   2. Verwalten einer oralen Bolus von 20% D-Glucose-Lösung (2 g / kg). Messung der Blutzuckerwerte bei 15, 30, 60 und 120 min nach der Schlundsonde.
3. Hemoglobin Level - Analyse
   1. Mit Hilfe eines hämatologischen Systems, messen 20 & mgr; l frisches Blut die Hämoglobinspiegel zu probieren.

"> 6. Euthanasie

1. Anästhesieren die Mäuse durch intraperitoneale ein Xylazin / Ketamin-Lösung (10/80 mg / kg) injiziert wird. Führen Sie eine Genickbruch. Stellen Sie sicher, vollständige Euthanasie, indem sichergestellt wird, dass das Herz nicht schlägt, und der Augapfel Lidschlussreflexes verloren.

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Ergebnisse

Allgemeine Bedingungen

Die mittlere Operationszeit für die SG Verfahren betrug 49,3 ± 1,5 min. Wir entfernten 62,8 ± 5,0 mg des Magens, die etwa 80% Prozent des Magens darstellt. Keine Mäuse starben während der Operation oder während der folgenden sieben Tage. Eine Maus (7,1%) starb am ^11. Tag nach der Operation wegen eines Magen-Obstruktion durch ein Bezoar verursacht.

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Diskussion

Um die wachsende Epidemie der Fettleibigkeit zu überwinden, die ersten entstanden bariatrischen Chirurgie Verfahren in den 1960er Jahren in den Vereinigten Staaten. Seitdem entwickelte sich die Zahl der Verfahren weltweit jedes Jahr noch erhöhen, und heute stellen diese Techniken die beste Therapieoption für die Behandlung der morbiden Adipositas ^6. Unter den Verfahren entwickelt, SG und RYGB sind die beiden beliebtesten in der klinischen Praxis ⁴ angewandten Methoden. ...

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Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Drugs
High Fat diet	DIO diet	Safe
Isoflurane	Forane	Baxter
Buprenorphin	Buprecare	Animalcare
Marbofloxacine	Marbocyl	Vetoquinol
Ammonium iron citrate, vitamins PP-B12	Fercobsang	Vetoquinol
Vitamins A-D3-E-K-B	Vita Rongeur	Virbac
NaCl 0.9%	NaCl 0,9%
Povidone solution	Betadine Scrub	Betadine
Povidone solution	Betadine Solution	Betadine
Carboptol 980 NF	Ocrygel	TVM
Name	References	Company	Comments
Sutures
Prolene®	8.0, 6,5 mm	Ethicon
Prolene®	5.0, 13 mm	Ethicon
Name	References	Company	Comments
Surgical equipments
Scissors		FST
Needle holder	Olsen-Hegar	FST
Micro scissors	Vannas	FST
Micro forceps	Graefe	FST
Micro forceps curved	Graefe	FST
Curved micro needle holder	Castroviejo	FST
Hemostatic collagen compress	Pangen	Urgo
Absorbent underpads		VWR
Name	References	Company	Comments
Specific equipments
Hematology system	Hemavet 950FS	Hemavet
Glucose strips and glucometer	One touch Verio	Life scan
Stereo microscope	MZ6	Leica