Tecniche di sleeve gastrectomy e modificata Roux-en-Y bypass gastrico nei topi

Riepilogo

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.

Abstract

L'obesità è un grave problema di salute pubblica, con una prevalenza di 4-28% per gli uomini e 6,2-36,5% per le donne in Europa (2003-2008). Obesità patologica è spesso associato a complicanze metaboliche, come il diabete di tipo 2, ipertensione, dislipidemia e, riducendo l'aspettativa di vita e qualità. In assenza di eventuali trattamenti non invasivi efficaci, la chirurgia bariatrica è una valida opzione terapeutica per i pazienti con obesità patologica (indice di massa corporea (BMI)> 40 kg / m ^2), portando a lungo termine, sostenuta perdita di peso e miglioramenti complicanze metaboliche . Tuttavia, i meccanismi cellulari e molecolari alla base che sostengono gli effetti benefici della chirurgia bariatrica non sono ancora pienamente compreso. A causa delle numerose ceppi geneticamente modificati disponibili, il modello di topo è il più conveniente modello animale per esplorare i meccanismi molecolari alla base degli effetti benefici pleiotropici di chirurgia bariatrica. Qui, abbiamo dettagliato il healthc ottimizzatosono metodi e protocolli chirurgici nei topi per i due chirurgia bariatrica più utilizzati: la sleeve gastrectomy e modificato bypass gastrico Roux-en-Y. Decifrare i meccanismi molecolari alla base degli effetti terapeutici della chirurgia bariatrica offre la promessa di identificare nuovi bersagli terapeutici.

Introduzione

La pandemia mondiale di obesità e diabete è devastante gravità. Oltre due miliardi di adulti in tutto il mondo (il 30% della popolazione) sono in sovrappeso (BMI> 25 kg / m ²⁾ o obesi (BMI> 30 kg / m ^{2) 1.} Questo può venire con complicanze metaboliche, come il diabete di tipo 2, ipertensione, dislipidemia e, portando ad un aumento della morbilità e mortalità. L'obesità aumenta la mortalità globale e la prevalenza di cancro ^2. A causa della mancanza di eventuali trattamenti non invasivi efficaci, chirurgia bariatrica rappresenta l'unica opzione che può portare a lungo termine, la perdita di peso sostenuto ^{3, 4.} Un certo numero di differenti metodi chirurgici sono stati sviluppati, ma la gastrectomia manicotto (SG) e Roux-en-Y bypass gastrico (RYGB) sono le due procedure più comunemente utilizzati nella pratica clinica. Durante la procedura SG, 80% del volume iniziale dello stomaco èrimosso; pertanto, questa tecnica è uno degli interventi restrittivi che migliora sazietà. Il RYGB è una delle tecniche restrittive-malassorbimento. Durante RYGB, si crea una piccola tasca gastrica (1-2% del volume gastrico totale) e l'intestino viene risistemato in una forma di Y, che ritarda la digestione e l'assorbimento dei nutrienti. Queste due tecniche portano a riduzioni significative del peso corporeo e miglioramenti generali in comorbidità frequentemente associati (ad esempio, l'ipertensione, il diabete di tipo 2, e dislipidemia) ^3, con una maggiore efficienza visto in RYGB. Tuttavia, i meccanismi molecolari alla base degli effetti benefici pleiotropici degli chirurgia bariatrica sono spesso non completamente chiariti. A causa dei numerosi ceppi geneticamente modificati disponibili, un modello di topo è il più conveniente modello animale per esplorare questi meccanismi molecolari.

Tuttavia, le procedure bariatrica sono difficili da adattare direttamente a modelli animali di piccole dimensioni e requiruna e alta manualità chirurgica. Mentre SG può essere facilmente eseguito in roditori con un tasso di sopravvivenza molto buono, RYGB è letale nei topi a causa di ostruzioni intestinali gravi ^5. Diverse tecniche RYGB modificate sono state proposte per contrastare questo problema, in particolare il oesojejunostomy ^5. Qui, vi presentiamo un'altra alternativa: la gastrodigiunostomia senza asportazione dello stomaco. Questo RYGB modificato riproduce la maggior parte degli effetti benefici osservati negli esseri umani (per esempio, una significativa riduzione del peso corporeo e un miglioramento in glucosio e lipidi omeostasi).

Questo manoscritto si propone di riassumere e discutere i dettagli tecnici e sperimentali di SG e RYGB nei topi e per facilitare queste procedure, con l'aiuto di video. sarà resa Una caratteristica specifica riguardante l'ottimizzazione dei protocolli sanitari preoperatorie e postoperatorie che consentono la riduzione delle vitamine e ferro carenze.

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Protocollo

Animali e delle abitazioni: Ottenere 8 settimane di età topi maschi C57BL / 6. A 10 settimane, dare il topi C57BL / 6 libero accesso all'acqua e una dieta ricca di grassi (DIO dieta: il 35% kcal dai grassi, 25,8% caseina, 1,30% AIN minerale, 1,30% vitamine, 1,70% fosfato bicalcico, 0,7 carbonato% di calcio, 2,10% di potassio citrato, 0,026% bitartrato di colina, 8,9% di saccarosio, 0,384% cistina, 6,5% di cellulosa, 31,7% strutto, olio di soia 3,3%, e il 16.29% maltodestrina) per 8 (SG) o 14 (RYGB) settimane prima della chirurgia bariatrica. Per promuovere l'aumento di peso, invia i topi dedicato alla chirurgia RYGB (sham & RYGB) acqua contenente il 20% di fruttosio (w / v) in aggiunta alla dieta ad alta percentuale di grassi.

Etica Dichiarazione: Tutti i passaggi protocollo descritto di seguito seguire le linee guida del Comitato Etico per la Sperimentazione Animale di Pays de la Loire con il numero di omologazione 01.953,01.

1. Generale preoperatoria Preparazione

1. Digiunare i topi per 6 ore prima della chirurgia. Gel diet il cibo è stato dato 3 giorni prima dell'intervento chirurgico ed esclusivamente un giorno prima dell'intervento. Indurre anestesia in una camera con 5% isoflurano (0,4 L / min) e O ₂ (dioxygen; 0,4 L / min). Eseguire un test in punta pinch per confermare che l'anestesia è efficace. Somministrare analgesici (0,1 mg / kg buprenorfina), antibiotici (10 mg / kg marbofloxacine), e pro-cinetiche (1 mg / kg metoclopramide) tramite iniezioni sottocutanee.
2. Allocare un'area di lavoro specifica per le procedure chirurgiche (lontani dai fan di traffico di laboratorio e di ventilazione). Pulire l'area chirurgica con disinfettanti per superfici dure dedicate. Posizionare una piastra elettrica sulla zona di spazio di lavoro per mantenere omeotermia mouse durante l'intervento chirurgico. Applicare una underpad pulito, assorbente il rilievo di riscaldamento.
3. Shave l'addome da sterno alla pelvi con un rasoio elettrico. Avvolgere l'addome del mouse in sterilizzato involucro di plastica (Figure 1A e 2A) e posizionare il mouse in posizione supina sul riscaldamento panno Domini.
4. Applicare veterinario pomata per gli occhi per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia. Posizionare il mouse nel cono di naso e mantenere l'anestesia con il 2% isoflurano (0,4 l / min) e O ₂ (0,4 l / min).
5. Prima di iniziare l'intervento, messo su un camice sterile esame, un berretto scrub usa e getta, una maschera e guanti sterili. Aprire un pacchetto autoclave contenente una serie strumento chirurgico sterilizzata, che è richiesto per tutte le fasi della chirurgia. Tagliare una finestra nella pellicola trasparente sterilizzato e disinfettare la pelle con 2 soluzioni povidone-iodio successive.

2. Sleeve gastrectomy: Procedura chirurgica

1. Laparotomia mediana (Figura 1B)
   1. Sotto un microscopio binoculare e con un bisturi, effettuare un'incisione mediana da sterno al centro dell'addome per aprire la cavità addominale (non danneggiare i muscoli addominali). Proteggere la pelle con un impacco sterile imbevuta di 37 ° C una soluzione salina.
2. L'esposizione dello stomaco (Figura 1C)
   1. mobilitare delicatamente lo stomaco utilizzando tamponi di cotone inumidito-. Liberare lo stomaco dai suoi stretti allegati del tessuto connettivo laterali utilizzando tamponi di cotone inumiditi o forbici micro.
   2. Delicatamente, esternare lo stomaco pieno e posizionare un collagene emostatico comprimere dietro lo stomaco. Suturare il piloro e vasi esofago lungo la grande curvatura dello stomaco con 8,0 punti di sutura non assorbibili per evitare futuro sanguinamento (Figura 1D ed E). Nota: l'uso Hemostat può indurre danni ai tessuti, assicurarsi di utilizzare solo su tessuto che mirano a essere asportato.
3. Resezione della regione cardiaca dello stomaco (fondo)
   1. Eseguire un gastrotomia sulla linea anatomica presente tra la regione pilorica (corpo) e la regione cardiaca dello stomaco (fondo) (Figura 1F).
   2. Rimuovere residui di cibo con 2 tamponi di cotone inumiditi verso ognilato dello stomaco. Utilizzando le forbici micro, tagliare lo stomaco lungo il confine tra il fondo e il corpus dello stomaco (Figura 1G).
   3. Premere un collagene emostatico comprimere per 2 minuti in caso di sanguinamento maggiore. Chiudere il foro stomaco con 8,0 punti di sutura non assorbibili dalla giunzione gastroesofageo alla fine dell'incisione (Figura 1H).
4. Resezione della regione pilorica dello stomaco (corpo)
   1. Completa resezione dello stomaco lungo la grande curvatura in modo da rimuovere circa il 80% dello stomaco (Figura 1I). Standardizzare la larghezza della SG a 3 mm. Premere un collagene emostatico comprimere per 2 minuti in caso di sanguinamento maggiore.
   2. Chiudere l'apertura della regione pilorica dello stomaco con 8,0 sutura non riassorbibile (Figura 1J). Ruotare delicatamente 2 tamponi di cotone inumiditi verso ogni lato dello stomaco per garantire che la sutura è a tenuta stagna.
   3. Completare con 8,0 punti di sutura non assorbibili in caso di perdite. Rimuovere le compresse di collagene emostatici e tornare lo stomaco alla cavità addominale. Lascia un collagene emostatico comprimere contro la sutura.
5. chiusura addominale
   1. Chiudere lo strato muscolare della parete addominale con 5.0 punti di sutura non assorbibili (Figura 1K). Ridurre anestesia riducendo la concentrazione isoflurano al 1%. Chiudere la pelle con 5.0 punti di sutura non assorbibili (Figura 1L).

3. Roux-en-Y bypass gastrico: Procedura chirurgica

1. laparotomia mediana
   1. Sotto un microscopio binoculare e con un bisturi, effettuare un'incisione mediana da sterno al centro dell'addome per aprire la cavità addominale (non danneggiare i muscoli addominali). Proteggere la pelle con un impacco sterile imbevuta di 37 ° C soluzione salina (Figura 2B).
2. Arto biliopancreatica e degli arti alimentare
   1. Esteriorizzare l'intestino (Figura 2C). Misura 8 cm dal piloro e eseguire due legature dell'intestino con 5.0 punti di sutura non assorbibili (Figura 2D).
   2. Tagliare l'intestino tra le due legature (Figura 2E). Posizionare la parte prossimale delle due estremità nel quadrante superiore sinistro dell'addome. Nota: verrà utilizzato quando l'arto alimentare (Figura 2F).
   3. Posizionare la parte distale delle due estremità affacciate dell'arto alimentari 6 cm sotto il lembo prossimale (Figura 2F).
      NOTA: Questo verrà utilizzato come l'arto biliare.
3. Digiuno-digiunostomia
   1. Tagliare sia l'arto prossimale e il ciclo intestinale con le forbici micro ed eseguire due incisioni antimesenterico della stessa lunghezza (figura 2G e 2H).
   2. Eseguire lato a lato anastomosi con due 8.0suture non assorbibili. Eseguire la anastomosi lato dorsale prima (figura 2I), seguito dal anastomosi lato ventrale (Figura 2J).
   3. Ruotare delicatamente 2 tamponi di cotone inumiditi verso ogni lato della anastomosi per garantire che la sutura è a tenuta stagna. Completare con 8,0 punti di sutura non assorbibili in caso di perdite.
4. Gastro-jejunostomy
   1. mobilitare delicatamente lo stomaco utilizzando tamponi di cotone inumiditi. Liberare lo stomaco dai suoi stretti allegati del tessuto connettivo laterali utilizzando tamponi di cotone inumiditi o forbici micro.
   2. Delicatamente, esternare lo stomaco pieno, mettendo un riassorbibile di collagene emostatico comprimere dietro lo stomaco. Eseguire una legatura del piloro utilizzando una sutura non riassorbibile 5.0 passata attraverso il omento con pinze micro curve (Figura 2K e 2L).
   3. Tagliare sia la parte ventrale dello stomaco, 1,5 cm dal piloro, e l'arto distaleusando forbici micro, creando due incisioni della stessa lunghezza (Figura 2M).
   4. Eseguire anastomosi lato a lato con due 8.0 suture non assorbibili. Inizia con l'anastomosi lato dorsale (Figura 2N), e quindi eseguire l'anastomosi lato ventrale (Figura 2O). Ruotare delicatamente 2 tamponi imbevuto di cotone verso ogni lato della anastomosi per garantire che la sutura è a tenuta stagna. Completare con 8,0 punti di sutura non assorbibili in caso di perdite.
5. chiusura addominale
   1. Chiudere lo strato muscolare della parete addominale con 5.0 punti di sutura non assorbibili (Figura 2P). Ridurre l'anestesia riducendo la concentrazione isoflurano al 1%. Chiudere la pelle con 5.0 punti di sutura non assorbibili (Figura 2Q) .Administer 25 ml / kg di soluzione salina calda per via sottocutanea.

4. Cura postoperatoria generale

1. smettere di isofluranoe continuare con un flusso O ₂ pari a 0,8 L / min fino a quando il mouse è completamente sveglio. Non lasciare il mouse senza sorveglianza fino a quando non riprende il controllo del motore, indicato dalla partenza degli animali di muoversi intorno alla gabbia e di essere in grado di stare in piedi e camminare senza cadere.
2. Posizionare il mouse (solo un topo per gabbia) in un incubatore di sotto dei 30 ° C condizione di temperatura per 5 giorni.
3. Mantenere ferro (0,5 mg / kg / giorno; iniezione sottocutanea) e vitamina (800 mg / 180 ml in acqua) integrazioni nei topi RYGB fino alla fine del protocollo.
4. Rientro libero accesso al gel di dieta alimentare (dieta gel alto contenuto di grassi: 10% strutto, il 10% di zucchero liquido, il 57% di acqua) per 5 giorni dopo l'intervento chirurgico. Reintrodurre una dieta solida 3 giorni dopo l'intervento.
5. Sottocutanea iniettare buprenorfina (0,1 mg / kg, due volte al giorno, dal giorno 0 al giorno 3 dopo l'intervento chirurgico), meloxicam (1 mg / kg, dal giorno 0 al giorno 3 dopo l'intervento chirurgico), metoclopramide (1 mg / kg, dal giorno 0 al giorno 5 dopo l'intervento chirurgico), e marbofloxacine (10 mg / kg, dal giorno 0 al giorno 3 afte R intervento chirurgico).

La valutazione 5. postoperatoria metabolica Parametri

1. Misura l'assunzione di cibo
   1. Lasciare i topi di recuperare per 1 settimana dopo l'intervento chirurgico. Casa del mouse uno per gabbia. Misurare la quantità di dieta solida collocato nella gabbia. Peso i restanti 24 ore più tardi alimentari. Ripetere questo passaggio il tempo necessario.
2. Test di tolleranza al glucosio orale
   1. Digiunare i topi per 6 ore prima che il bolo orale. Raccogliere una goccia di sangue dalla punta della coda e applicarlo su una striscia di glucosio inserito in un glucometro per determinare il tempo di valore di glucosio nel sangue 0.
   2. Somministrare un bolo orale della soluzione di D-glucosio 20% (2 g / kg). Misurare i livelli di glucosio nel sangue a 15, 30, 60 e 120 minuti dopo sonda gastrica.
3. Analisi livello di emoglobina
   1. Utilizzando un sistema di ematologia, misurare 20 ml di sangue fresco per assaggiare il livello di emoglobina.

"> 6. Eutanasia

1. Anestetizzare i topi per via intraperitoneale iniettando una soluzione xilazina / ketamina (10/80 mg / kg). Eseguire una dislocazione cervicale. Verifica completata l'eutanasia facendo in modo che il cuore non batte e il riflesso corneale bulbo oculare è perduto.

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Risultati

Condizioni generali

Il tempo operatorio medio del procedimento SG era 49,3 ± 1,5 min. Abbiamo rimosso 62.8 ± 5.0 mg di stomaco, che rappresenta circa l'80% per cento dello stomaco. Nessun topo morto durante l'intervento chirurgico o durante i successivi sette giorni. Un mouse (7,1%) è morto il 11 ^° giorno post-operatorio a causa di un'ostruzione gastrica causata da un bezoar.

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Discussione

Per superare la crescente epidemia di obesità, le prime procedure di chirurgia bariatrica emersi nel 1960 negli Stati Uniti. Da allora, il numero di procedure eseguite in tutto il mondo ogni anno ancora aumentare, e oggi, queste tecniche rappresentano la migliore opzione terapeutica per la gestione di obesità patologica ^6. Tra le procedure sviluppate, SG e RYGB sono i due metodi più utilizzati nella pratica clinica ^4. I modelli animali, in particolare roditori, sono sta...

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Materiali

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