Name: ex vivo hepatic perfusion through the portal vein in mouse
Uploaded: 2022-03-09T12:30:00
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Questo lavoro è stato sostenuto da finanziamenti del National Institutes of Health (R01-DK105346, P41-GM122698, 5U2C-DK119889). Una parte di questo lavoro è stata eseguita nel McKnight Brain Institute presso la National High Magnetic Field Laboratory's Advanced Magnetic Resonance Imaging and Spectroscopy (AMRIS) Facility, che è supportata dal National Science Foundation Cooperative Agreement No. DMR-1644779 e lo Stato della Florida.

Gli esperimenti che hanno coinvolto topi sono stati gestiti in conformità con il Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali dell'Università della Florida (numero di protocollo n. 201909320). Il ceppo di topo utilizzato era C57BL/6J; tutti i topi erano maschi. Questo metodo è generalmente applicabile anche per gli studi che utilizzano altri ceppi di topo standard. Questo intervento chirurgico viene eseguito in modo ottimale da due individui che lavorano insieme.
1. Config...

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	<li>Ragavan, M., McLeod, M. A., Giacalone, A. G., Merritt, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperpolarized+Dihydroxyacetone+Is+a+Sensitive+Probe+of+Hepatic+Gluconeogenic+State.">Hyperpolarized Dihydroxyacetone Is a Sensitive Probe of Hepatic Gluconeogenic State.</a> Metabolites. 11 (7), 441 (2021).</li><li>Lumata, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperpolarized+(13)C+Magnetic+Resonance+and+Its+Use+in+Metabolic+Assessment+of+Cultured+Cells+and+Perfused+Organs.">Hyperpolarized (13)C Magnetic Resonance and Its Use in Metabolic Assessment of Cultured Cells and Perfused Organs.</a> Methods in Enzymology. 561, 561-573 (2015).</li><li>Moreno, K. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+detection+of+hepatic+gluconeogenic+and+glycogenolytic+states+using+hyperpolarized+[2-13C]+dihydroxyacetone.">Real-time detection of hepatic gluconeogenic and glycogenolytic states using hyperpolarized [2-13C] dihydroxyacetone.</a> The Journal of Biological Chemistry. 289 (52), 35859-35867 (2014).</li><li>Moreno, K. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperpolarized+&#948;-[1-13C]+gluconolactone+as+a+probe+of+the+pentose+phosphate+pathway.">Hyperpolarized &#948;-[1-13C] gluconolactone as a probe of the pentose phosphate pathway.</a> NMR in Biomedicine. 30 (6), (2017).</li><li>Merritt, M. E., Harrison, C., Sherry, A. D., Malloy, C. R., Burgess, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flux+through+hepatic+pyruvate+carboxylase+and+phosphoenolpyruvate+carboxykinase+detected+by+hyperpolarized+13C+magnetic+resonance.">Flux through hepatic pyruvate carboxylase and phosphoenolpyruvate carboxykinase detected by hyperpolarized 13C magnetic resonance.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (47), 19084-19089 (2011).</li><li>Bailey, L. E., Ong, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Krebs-Henseleit+solution+as+a+physiological+buffer+in+perfused+and+superfused+preparations.">Krebs-Henseleit solution as a physiological buffer in perfused and superfused preparations.</a> Journal of Pharmacological Methods. 1 (2), 171-175 (1978).</li><li>Kolwicz, S. C., Tian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+Cardiac+Function+and+Energetics+in+Isolated+Mouse+Hearts+Using+31P+NMR+Spectroscopy.">Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (42), e2069 (2010).</li><li>Hwang, G. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protective+effect+of+butylated+hydroxylanisole+against+hydrogen+peroxide-induced+apoptosis+in+primary+cultured+mouse+hepatocytes.">Protective effect of butylated hydroxylanisole against hydrogen peroxide-induced apoptosis in primary cultured mouse hepatocytes.</a> Journal of Veterinary Science. 16 (1), 17-23 (2015).</li><li>Bessems, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isolated+perfused+rat+liver:+standardization+of+a+time-honoured+model.">The isolated perfused rat liver: standardization of a time-honoured model.</a> Laboratory Animals. 40 (3), 236-246 (2006).</li><li>Beal, E. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Small+Animal+Model+of+Ex+Vivo+Normothermic+Liver+Perfusion.">A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (136), e57541 (2018).</li><li>Collins, J. B., Song, J., Mahabir, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Onset+and+duration+of+intradermal+mixtures+of+bupivacaine+and+lidocaine+with+epinephrine.">Onset and duration of intradermal mixtures of bupivacaine and lidocaine with epinephrine.</a> The Canadian Journal of Plastic Surgery. 21 (1), 51-53 (2013).</li><li>. Medical Dictionary Available from: <a target="_blank" href="https://www.merriam-webster.com/medical">https://www.merriam-webster.com/medical</a> (2022)</li><li>Thorpe, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Dissection in Color: The Rat (and the Sheep's Brain). , (1968).</li><li>Cabral, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+of+Hepatocytes+and+Sinusoidal+Endothelial+Cells+from+Mouse+Liver+Perfusion.">Purification of Hepatocytes and Sinusoidal Endothelial Cells from Mouse Liver Perfusion.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (132), e56993 (2018).</li><li>. Operations Manual Setup, Installation and Maintenance Available from: <a target="_blank" href="https://www.chem.ucla.edu/dept/Faculty/merchant/pdf/electrode_prep_maintenance.pdf">https://www.chem.ucla.edu/dept/Faculty/merchant/pdf/electrode_prep_maintenance.pdf</a> (2006)</li><li>. Heparin Available from: <a target="_blank" href="https://go.drugbank.com/drugs/DB01109">https://go.drugbank.com/drugs/DB01109</a> (2022)</li><li>Overmyer, K. A., Thonusin, C., Qi, N. R., Burant, C. F., Evans, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+anesthesia+and+euthanasia+on+metabolomics+of+mammalian+tissues:+studies+in+a+C57BL/6J+mouse+model.">Impact of anesthesia and euthanasia on metabolomics of mammalian tissues: studies in a C57BL/6J mouse model.</a> PloS One. 10 (2), 0117232 (2015).</li></ol>

Questa procedura chirurgica è impegnativa e richiede una pratica approfondita per ottenere risultati riproducibili. L'isoflurano e il gas di trasporto devono essere regolati secondo necessità per mantenere la vitalità dell'animale attraverso la maggior parte della procedura chirurgica possibile. L'ambiente, l'ora del giorno, l'età, il peso e molti altri fattori influenzeranno l'anestesia. Il peso, la dieta, il ceppo dei topi e l'età potrebbero influenzare la chirurgia poiché l'accumulo di grasso può interferire co...

Le perfusioni ex vivo sono cruciali nello studio del metabolismo epatico e la perfusione attraverso la vena porta è lo standard per questi studi. Per studiare il metabolismo epatico in isolamento, il fegato deve essere resecato dal corpo per evitare complicazioni derivanti dal metabolismo in altri organi (cioè il metabolismo di tutto il corpo) e per esercitare il controllo sulla disponibilità ormonale (insulina, glucagone, ecc.). Questo approccio può essere essenziale per comprendere gli effetti di malattie come il diabete, la NAFLD e la NASH sul metabolismo epatico e sui meccanismi di azione dei farmaci. Questo articolo serve come guida per la resezione epatica e la perfusione. Abbiamo sviluppato una procedura semplificata per eseguire questi studi metabolici sul fegato con sufficiente rigore e riproducibilità. Se l'intervento chirurgico non viene eseguito correttamente, vi è una pronunciata variabilità nei dati metabolici ottenuti. Descriviamo un metodo organizzato per eseguire il cateterismo della vena porta e la resezione epatica nel contesto di studi metabolici in situ in uno spettrometro a risonanza magnetica nucleare (NMR), come descritto nella letteratura 1,2,3,4,5.
Attualmente, non esiste letteratura che descriva una perfusione epatica ex vivo utilizzando una colonna di vetro all'interno di una NMR. Né esiste una pubblicazione video o testuale che fornisca un chiaro esempio di come eseguire la procedura con il fegato di topo, in particolare, dimostrando come cateterizzare la vena porta, resecare un fegato, trasferire e appendere il fegato su una colonna di vetro. Poiché il topo geneticamente modificato è onnipresente per studiare il metabolismo epatico, questa è una procedura essenziale che merita una descrizione completa. Gli interventi chirurgici di perfusione epatica non sono nuovi, ma questo articolo è un metodo gold standard accompagnato da un video che dimostra l'eccellenza tecnica descritta in questo documento per aiutare tutti coloro che sono interessati a questa procedura. Il metodo qui presentato sarebbe meglio applicato al metabolismo in tempo reale per rilevare la funzione e il turnover dei metaboliti nei modelli di malattia.
Questo metodo utilizza una colonna di vetro rivestita d'acqua di 100 cm, che consente al fegato di appendersi sul fondo della cannula incapsulata da perfusate all'interno di un tubo NMR. L'acqua riscaldata nella camicia di vetro viene utilizzata per controllare la temperatura di perfusazione. Un ossigenatore a strato sottile viene pressurizzato con 95%/5% O2/CO2 per il controllo del pH. Utilizzando tre pompe separate, viene impostata l'altezza della colonna di perfusato, che fornisce una pressione costante al fegato. Le portate non sono controllate oltre l'applicazione della pressione costante (Figura 1). Per confermare che il fegato funzioni in modo appropriato, vengono effettuate misurazioni dell'ossigeno insieme alle portate. Nelle nostre mani, questo insieme di precondizioni porta a esperimenti NMR altamente ripetibili per la valutazione della funzione metabolica epatica.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 mL Luer-Lock Single Use Sterile Disposable Syringe</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Non-specific Brand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 cm Water Jacketed Glass Column</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom Made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-0 Silk Suture</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>22 Gauge Catherter 1 in. Without Safety</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>SRFF2225</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>23 G 0.75 in. Hypodemeric Needles</td>
			<td>Exel International</td>
			<td>26407</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 G 1.5 in. Hypodemeric Needles</td>
			<td>Exel International</td>
			<td>26426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4x4 in. Surgical Platform</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom Made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% Alcohol Wipe</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Non-specific Brand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circulating Water Bath</td>
			<td>MS Lauda</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Model no longer manufactured</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton Tip Applicator</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Non-specific Brand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Delicate Operating Scissors; Straight; Sharp-Sharp; 30mm Blade Length; 4 3/4 &#34;</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-6702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5/45 Forceps</td>
			<td>Fine Scientific Tools</td>
			<td>11251-35</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #7 - Fine Forceps</td>
			<td>Fine Scientific Tools</td>
			<td>11274-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostats</td>
			<td>Fine Scientific Tools</td>
			<td>13015-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin Sodium Injectable 1000 units/mL</td>
			<td>RX Generics</td>
			<td>71288-0402-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td>14043-0704-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lidocaine HCl 2%</td>
			<td>VEDCO Inc.</td>
			<td>50989-0417-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Membrane-Thin-Layer Oxygenator</td>
			<td>Radnoti</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metzenbaum Scissors; Curved; Blunt; 27 mm Blade Length; 5 &#34;</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>RS-6013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Meter System</td>
			<td>Hanstech Instruments Ltd.</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline 0.9% Solution</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Saline is made in lab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scale</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Non-specific Brand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Variable Speed Analog Console Pump Systems</td>
			<td>Cole Palmer</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Models are custom per application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weigh boats</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Non-specific Brand</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ex vivo hepatic perfusion through the portal vein in mouse

Le malattie metaboliche come il diabete, il pre-diabete, la steatosi epatica non alcolica (NAFLD) e la steatoepatite non alcolica (NASH) stanno diventando sempre più comuni. Le perfusioni epatiche ex vivo consentono un'analisi completa del metabolismo epatico utilizzando la risonanza magnetica nucleare (NMR), in condizioni nutrizionali che possono essere rigorosamente controllate. Poiché le simulazioni in silico rimangono un mezzo principalmente teorico per valutare le azioni ormonali e gli effetti dell'intervento farmaceutico, il fegato perfuso rimane uno dei banchi di prova più preziosi per comprendere il metabolismo epatico. Poiché questi studi guidano le intuizioni di base sulla fisiologia epatica, i risultati devono essere accurati e riproducibili. Il più grande fattore nella riproducibilità della perfusione epatica ex vivo è la qualità della chirurgia. Pertanto, abbiamo introdotto un metodo organizzato e semplificato per eseguire perfusioni epatiche di topo ex vivo nel contesto di esperimenti NMR in situ . Descriviamo anche un'applicazione unica e discutiamo i problemi comuni riscontrati in questi studi. Lo scopo generale è quello di fornire una guida semplice a una tecnica che abbiamo perfezionato nel corso di diversi anni che riteniamo il golden standard per ottenere risultati riproducibili in resezioni epatiche e perfusioni nel contesto di esperimenti NMR in situ . La distanza dal centro del campo per il magnete e l'inaccessibilità del tessuto all'intervento durante l'esperimento NMR rende i nostri metodi nuovi.

La funzionalità epatica è valutata principalmente dal consumo di ossigeno e dalla portata. Una portata di 4-8 ml/min e un consumo di ossigeno di 1 μmol/min.g sono tipici. Queste misure varieranno a seconda delle specifiche condizioni sperimentali e delle differenze biologiche.
La quantità esatta di isoflurano utilizzata dipenderà dal tipo di sistema di anestesia utilizzato, nonché dall'ambiente e dall'età/peso del mouse. Durante l'intervento chirurgico, l'isoflurano e il gas di mandata ...

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Ex Vivo Hepatic Perfusion Through the Portal Vein in Mouse

Il protocollo descrive un metodo semplice di resezione di un fegato di topo intatto per studi metabolici attraverso la perfusione della vena porta.

Ex Vivo Perfusione epatica attraverso la vena porta nel topo

Metabolic diseases such as diabetes, pre-diabetes, non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), and nonalcoholic steatohepatitis (NASH) are becoming ...

Questo video dimostra una procedura semplificata sviluppata per eseguire studi metabolici sul fegato con sufficiente rigore e riproducibilità, che può servire da guida per eseguire la resezione epatica per i suoi studi di perfusione in vivo. La tecnica è meglio applicata al metabolismo in tempo reale per rilevare la funzione, nei metaboliti di turnover nei modelli di malattia. La perfusione consente un controllo preciso dei nutrienti e degli ormoni disponibili per il fegato.Sebbene la tecnica non sia diretta verso la terapia, le perfusioni epatiche possono essere strumentali nella comprensione dell'eziologia e dell'impatto di malattie, come il diabete, la NAFLD e la NASH sul metabolismo epatico. Man mano che vengono sviluppati nuovi farmaci, i metodi per valutare il metabolismo energetico centrale epatico diventano essenziali. Questo metodo può essere utilizzato con modelli di diverse malattie, compresi i tumori e in diverse fasi della progressione della malattia.Per cominciare, posiziona il naso del topo in un cono nasale dopo l'induzione dell'anestesia e fissa le zampe. Somministrare lidocaina attraverso un'iniezione sottocutanea bilateralmente nella regione della cresta iliaca anteriore. Eseguire un test di pizzicamento della punta per confermare l'assenza di tutti i riflessi del dolore.Eseguire la celiotomia per esporre gli organi interni facendo un'incisione larga tre centimetri. Espandere l'incisione utilizzando un emostato che tira la trazione bloccando il processo xifoide. Utilizzare un applicatore con punta di cotone per eliminare l'intestino tenue e crasso che copre la vena porta.Posizionare una sutura di seta sotto l'arco della vena porta prossimale al fegato. Posizionare la seconda sutura di seta prossimale o distale della vena mesenterica inferiore distale dal fegato usando una sutura 2-0. Una volta che le suture sono in posizione, cannulare la vena porta con un catetere calibro 22, mantenendo la smussatura rivolta verso l'alto.Entra nella vena porta con un angolo non superiore a 15 gradi. Legare la prima sutura oltre il tapper del catetere. Dopo che la vena porta è stata cannulata, ancorare il catetere da due a tre millimetri distali dal ramo della vena porta con la sutura di seta.Fissare la parte inferiore del catetere con la seconda sutura. Legare un nodo con la sutura per fissare il catetere alla porzione distale della vena porta e al tessuto circostante. Dopo aver fissato il catetere, inserire una siringa da un millilitro con un ago calibro 27 con una lunghezza di 38,1 millimetri nel catetere per lavare il sangue e le bolle d'aria.Utilizzare un tubo in silicone di un millimetro di diametro interno e cinque millimetri di diametro esterno con un rubinetto di arresto fisso per accoppiare la colonna di perfusione al catetere, consentendo il flusso del tampone nel fegato, segnando l'inizio della perfusione. Dopo aver avviato un timer, alleviare l'aumento della pressione vascolare mediante incisione con le forbici nella vena cava inferiore. Confermare il flusso di perfusare attraverso il fegato osservando il cambiamento omogeneo nel colore del fegato dal rosa o rosso a un giallo pallido.Una volta confermato il flusso, asportare lo stomaco, l'intestino tenue, l'intestino crasso e il rene destro dal tessuto circostante. Con l'aiuto dell'assistente chirurgico, manovrare il fegato intorno alla cavità addominale e toracica mentre il chirurgo taglia il peritoneo parietale e il tessuto toracico per resecare il fegato. Sollevare il fegato verso l'alto e tagliare i tessuti connettivi rimanenti che tengono il fegato in posizione con le forbici.Manipolare lentamente il fegato per facilità di visione. Le misurazioni della portata e del consumo di ossigeno sono vitali per monitorare la salute e la funzione del fegato. C'è spesso una leggera differenza nel consumo di ossigeno tra fegati nutriti e a digiuno, che può essere attribuita all'aumento delle richieste di energia imposte dalla glucogenesi nel fegato a digiuno.I passaggi più importanti includono l'inserimento del catetere con un angolo di 15 gradi, la visualizzazione della punta del catetere, il rotolamento del polso e delle spalle quando si lega la sutura ed evitare la torsione sulla vena porta. Il tessuto asportato può essere studiato dopo la perfusione con qualsiasi numero di approcci biochimici o analitici. Le perfusioni ex vivo in combinazione con la risonanza magnetica e la spettroscopia in tempo reale consentono la misurazione dei flussi metabolici in tempo reale.Naturalmente, questo si estende alla perturbazione del flusso da uno stato di controllo in risposta alle malattie.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Ex Vivo Hepatic Perfusion Through the Portal Vein in Mouse

Detection of the pH-dependent Activity of Escherichia coli Chaperone HdeB In Vitro and In Vivo

Detection of the pH-dependent Activity of Escherichia coli Chaperone HdeB In Vitro and In Vivo

Rilevamento del pH-dipendente attività di<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Chaperone HdeB<em&gt; In Vitro</em&gt; e<em&gt; In Vivo</em

Bacteria are frequently exposed to environmental changes, such as alterations in pH, temperature, redox status, light exposure or mechanical force. Many ...

Ricerca

Biochimica

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