De invloed van leverresectie op Intrahepatische tumorgroei
Summary
A high incidence of tumor recurrence after resection of liver metastases remains an unsolved problem. The illustrated mouse model may be useful to investigate the reasons for such recurrences. It combines a liver resection model with intrahepatic tumor cell injection for the first time.
Abstract
De hoge incidentie van de tumor recidief na resectie van metastatische lever laesies blijft een onopgelost probleem. Kleine tumorcel afzettingen, die niet detecteerbaar met routinematige klinische beeldvorming, kan worden gestimuleerd door groeifactoren na hepatische regeneratie leverresectie. Het is niet geheel duidelijk, maar welke factoren cruciaal voor tumorherval.
De gepresenteerde muismodel kan nuttig zijn om de mechanismen die een rol spelen bij de ontwikkeling van terugkerende kwaadaardige laesies te spelen na leverresectie verkennen. Het model combineert de eenvoudig te presteren en reproduceerbare technieken van gedefinieerde hoeveelheden leverweefsel verwijdering en tumor-inductie (door injectie) bij muizen. De dieren werden behandeld met een laparotomie, een 30% leverresectie, of 70% leverresectie. Alle dieren kregen vervolgens een tumorcel injectie in het resterende leverweefsel. Na twee weken van observatie, werden de levers en tumoren onderzocht op grootte en gewicht enonderzocht door immunohistochemie.
Na een 70% leverresectie werden de tumorvolume en gewicht aanzienlijk toegenomen in vergelijking met een laparotomie alleen (p <0,05). Bovendien, immunohistochemie (Ki67) vertoonden een verhoogde tumor proliferatiesnelheid in de resectie groep (p <0,05).
Deze bevindingen tonen de invloed van lever- regeneratie mechanismen op intrahepatische tumorgroei. In combinatie met methoden zoals histologische opwerking of RNA-analyse, kan de beschreven muismodel dienen als basis voor een grondig onderzoek van de verschillende factoren die betrokken zijn bij tumorgroei en metastatische ziekte herhaling binnen de lever. Een groot aantal variabelen zoals de lengte van postoperatieve waarneming de cellijn die voor injectie en het tijdstip van injectie en leverresectie bieden meerdere hoeken bij het verkennen van een specifieke vraag in verband met na hepatectomie metastasen. De beperkingen van deze procedure zijn de augangsnummer om de procedure op dieren, de toegang uit te voeren om een passende dierproeven faciliteit en de aankoop van bepaalde apparatuur.
Introduction
Colorectale kanker (CRC) is goed voor bijna 9% van alle kwaadaardige tumoren. Het is de derde meest voorkomende kanker, zowel in de Verenigde Staten en wereldwijd. Global sterftecijfers van CRC variëren van 300.000 tot meer dan 500.000 per jaar 1. Twintig procent van de patiënten last van levermetastasen na ontdekking van hun colorectale tumor. Resectabele uitzaaiingen worden doorgaans behandeld door een partiële leverresectie 2,3. Verbeterde operatietechnieken, multimodale nieuwe strategieën en nieuwe definities van resectabele metastasen maken de therapie van een partiële leverresectie mogelijk een toenemend aantal patiënten 4.
Herhaling van de secundaire lever maligniteiten, echter, is een uitdagende klinische sequalae in moderne gastro-intestinale chirurgie. Patiënten met CRC die resectie van leveruitzaaiingen onderging een kans hebben op het ontwikkelen van een nieuwe tumor in hun overblijfsel lever 5 30 tot 50%. Daarom is er behoefte aan verder onderzoek naar demechanismen betrokken bij herhaling van leveruitzaaiingen.
Een leverresectie van ongeveer 70% wordt normaal binnen een paar weken gecompenseerd door de resterende leverweefsel. Deze regeneratie omvat meerdere mechanismen, waaronder cytokinen zoals interleukine 6 (IL-6), tumornecrosefactor alfa (TNF-α), hepatocyt groeifactor (HGF), transformerende groeifactor beta (TGF-β), vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF ), matrix-metalloproteasen (MMP-2 en MMP-9) en CXC-chemokinen 6-11. Deze stoffen ondersteunen de lever regeneratie en kan ook verantwoordelijk zijn voor de hoge herhaling tarieven van primaire en secundaire lever maligniteiten worden door het induceren van de groei van kleine tumorcel deposito's in de resterende lever, die niet door de dagelijkse klinische beeldvorming worden gedetecteerd. Deze causaliteit niet is tot nu toe bewezen.
De volgende hypothese werd opgericht. Na een partiële leverresectie, de proliferatie factoren die verantwoordelijk zijn voor levender hypertrofie kan ook induceren van de groei van eerder onbekende tumorcellen in de lever. Een muis model werd ontworpen die de technieken van leverresectie en tumor inductie gecombineerd. Dertig athymische naakt-foxn1nu / nu-muizen werden verdeeld in drie groepen van tien dieren elk. Elk van hen werd behandeld met ofwel een laparotomie alleen (groep A), een 30% leverresectie (groep B) of 70% leverresectie (groep C). Dieren in alle groepen Vervolgens ontving een injectie van tumorcellen in een bepaalde resterende deel van de lever, slapende tumorcellen te simuleren. Dieren werden waargenomen gedurende twee weken en vervolgens geëvalueerd voor tumorgroei en de lever hypertrofie.
Het doel was een model dat kan worden gebruikt om te zoeken naar de moleculaire en pathogenetische factoren die een rol in de hepatectomie tumorvorming kunnen spelen maken. Deze methode kan nuttig zijn bij de beoordeling zijn: de oorsprong van endocriene factoren die betrokken zijn in leverregeneratie; de verantwoordelijke mechanismen voor het intrahepatische tumof groei na leverresectie; en de lever resectie volume nodig is voor intrahepatische tumorgroei inductie. De volgende methode is alleen uitgevoerd op dieren omdat ze beloven bijdragen aan het begrijpen van fundamentele biologische principes en de ontwikkeling van kennis die kan worden verwacht mens door betere behandelingsmogelijkheden profiteren. Ook de aanwezigheid in deze zaken mechanismen, moest in vivo worden onderzocht, zoals in vitro werkwijzen een realistische weergave van de menselijke pathologie niet kunnen bepalen.
Deze onderzoeken kunnen leiden tot de ontdekking van de relevante doelstellingen voor profylactische behandeling opties voor het verminderen van de tumor herhaling.
Protocol
Representative Results
Discussion
Eerdere experimenten uitvoeren van chirurgie in knaagdieren zijn in staat om bepaalde variabelen die als bronnen voor vertekening kunnen dienen identificeren. Met het oog op een betrouwbare en valide resultaten te verkrijgen, rekening houden met de volgende voorzorgsmaatregelen.
Routine pre-op vasten kan leiden tot lever steatose 12, die leverregeneratie 13,14 kunnen remmen. Het is daarom niet aanbevolen. De hoogste mitotische activiteit van hepatocyten varieert geduren…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Speciale bevestigingen naar Dr. Benjamin Motsch voor zijn hulp bij technische vragen. De auteurs willen ook graag Dr. Marcus Forschner en Birk Müller erkennen voor hun multimedia-ondersteuning, Erica Magelky voor haar redactionele expertise en Lisa Hornung, Dr. Roland Jurgons en Professor Stephan von Hörsten (allemaal uit de Franz-Penzoldt-Center, University of Erlangen) voor hun professionaliteit in dierlijke behandeling en zorg. Wij danken Professor Michael Neumaier aan het Instituut voor Klinische Chemie, Medische Faculteit Mannheim van de Universiteit van Heidelberg, Duitsland voor het verstrekken van MC38 tumorcellen.
Het huidige werk werd uitgevoerd in de nakoming van de voorwaarden voor het behalen van het diploma "Dr. med." aan de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).
Materials
| Equipment | |||
| Operation Microscope | Zeiss | OPMI-1 FC S21 | |
| Induction Cage (Plexiglas Box) | UNO BV, Netherlands | 180000132 | |
| Flowmeter + Connection Kit | UNO BV, Netherlands | 180000008 | |
| UNO Vaporizer Sigma Delta | UNO BV, Netherlands | 180000002 | |
| Key Filler for Anesthetic | UNO BV, Netherlands | 180000010 | |
| Activated Charcoal Filter Adsorber | UNO BV, Netherlands | 180000140 | |
| Gas Exhaust Unit | UNO BV, Netherlands | 180000118 | |
| Face Mask for mouse | UNO BV, Netherlands | 180000065 | |
| Vaporizer Stand | UNO BV, Netherlands | 180000006 | |
| Heat lamp | Physitemp Instruments | HL-1 | |
| Styrofoam Pad | RAYHER | 30074000 | |
| Third Hand Tool | TOOLCRAFT | ZD-10F | |
| Precision Scales | Kern | EW 220-3NM | |
| Scales | Kern | EMB 500-1 | |
| Sliding Caliper | MIB | MIB 82026100 | |
| Microdissection forceps | Braun/Aesculap | BD195R | |
| Microdissection scissors | Braun/Aesculap | FD100R | |
| Microdissection needle holder | Braun/Aesculap | BM563R | |
| Retractor | Fine Science Tools (F.S.T.) | No. 17001-0 | Type: Bowmann |
| Clamp | Braun/Aesculap | BJ002R | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Expendable Items | |||
| (NOTE: Quantities are per animal and procedure) | |||
| Foliodrape sterile cover (45x75cm) | Hartmann | 2775001 | |
| Sterile Cotton Swabs (2x) | Hartmann | 4700151 | Peha |
| Sterile fluid (0,9%NaCl) | Braun | 3570310 | PZN=04454809 |
| Disinfectant (Softasept – 250ml) | Braun | 3887138 | PZN=0762008808505018 |
| 2 x 1ml syringe (Injekt-F ) | Braun | 9166017V | |
| 26G canula (Sterican) – for Carprofen injection | Braun | 4665457 | |
| 30G canula (Sterican) – for Tumor injection | Braun | 4656300 | |
| Caprofen (=Rimadyl) | Pfizer | QM01AE91 | |
| Metamizole (=Novaminsulfon) | Ratiopharm | 16543.00.00 | |
| 4-0 Vicryl suture | Ethicon | J835G | |
| 5-0 Prolene suture | Ethicon | 8618G | |
| SafeLock Flex-Tube 1.5mL | Eppendorf | 22363778 | |
| 4×4 Gauze Sponge | Kendall/Covidien | UPC: 728795135355 | ASIN: B005BFQTWM |
| Large paperclip | ACCO | A7072510G | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Animals | |||
| Female athymic nude-foxn1nu/nu | Harlan Laboratories B.V. | Code 069 | |
References
- Haggar, F. A., Boushey, R. P. Colorectal cancer epidemiology: incidence, mortality, survival, and risk factors. Clin. Colon Rectal Surg. 22, 191-197 (2009).
- Fong, Y., et al. Liver resection for colorectal metastases. J. Clin. Oncol. 15, 938-946 (1997).
- Kato, T., et al. Therapeutic results for hepatic metastasis of colorectal cancer with special reference to effectiveness of hepatectomy: analysis of prognostic factors for 763 cases recorded at 18 institutions. Dis. Colon Rectum. 46, S22-S31 (2003).
- Poston, G. J., et al. OncoSurge: a strategy for improving resectability with curative intent in metastatic colorectal cancer. J. Clin. Oncol. 23, 7125-7134 (2005).
- Neumann, U. P., Seehofer, D., Neuhaus, P. The surgical treatment of hepatic metastases in colorectal carcinoma. Dtsch Arztebl Int. 107, 335-342 (2010).
- Alwayn, I. P., et al. A critical role for matrix metalloproteinases in liver regeneration. J. Surg. Res. 145, 192-198 (2008).
- Fausto, N., Campbell, J. S., Riehle, K. J. Liver regeneration. Hepatology. 43, S45-S53 (2006).
- Fujiyoshi, M., Ozaki, M. Molecular mechanisms of liver regeneration and protection for treatment of liver dysfunction and diseases. J. Hepatobiliary. Pancreat. Surg. 18, 13-22 (2011).
- Jin, X., et al. Paradoxical effects of short- and long-term interleukin-6 exposure on liver injury and repair. Hepatology. 43, 474-484 (2006).
- Nakamura, T., Sakai, K., Nakamura, T., Matsumoto, K. Hepatocyte growth factor twenty years on: Much more than a growth factor. J. Gastroenterol. Hepatol. 26, 188-202 (2011).
- Van Sweringen, H. L., et al. CXC chemokine signaling in the liver: impact on repair and regeneration. Hepatology. 54, 1445-1453 (2011).
- Heijboer, A. C., et al. Sixteen hours of fasting differentially affects hepatic and muscle insulin sensitivity in mice. J. Lipid Res. 46, 582-588 (2005).
- Yang, S. Q., Lin, H. Z., Mandal, A. K., Huang, J., Diehl, A. M. Disrupted signaling and inhibited regeneration in obese mice with fatty livers: implications for nonalcoholic fatty liver disease pathophysiology. Hepatology. 34, 694-706 (2001).
- Selzner, M., Clavien, P. A. Failure of regeneration of the steatotic rat liver: disruption at two different levels in the regeneration pathway. Hepatology. 31, 35-42 (2000).
- Matsuo, T., et al. Control mechanism of the circadian clock for timing of cell division in vivo. Science. 302, 255-259 (2003).
- Iakova, P., Awad, S. S., Timchenko, N. A. Aging reduces proliferative capacities of liver by switching pathways of C/EBPalpha growth arrest. Cell. 113, 495-506 (2003).
- Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. J Vis Exp. , (2011).
- Skoulis, N. P., James, R. C., Harbison, R. D., Roberts, S. M. Depression of hepatic glutathione by opioid analgesic drugs in mice. Toxicol. Appl. Pharmacol. 99, 139-147 (1989).
- Berson, A., et al. Mechanisms for experimental buprenorphine hepatotoxicity: major role of mitochondrial dysfunction versus metabolic activation. J. Hepatol. 34, 261-269 (2001).
- Baker, D. G. Natural pathogens of laboratory mice, rats, and rabbits and their effects on research. Clin. Microbiol. Rev. 11, 231-266 (1998).
- FELASA working group on revision of guidelines for health monitoring of rodents and rabbits. FELASA recommendations for the health monitoring of mouse, rat, hamster, guinea pig and rabbit colonies in breeding and experimental units. Lab. Anim. 48, 178-192 (2014).
- Nikfarjam, M., Malcontenti-Wilson, C., Fanartzis, M., Daruwalla, J., Christophi, C. A model of partial hepatectomy in mice. J. Invest. Surg. 17, 291-294 (2004).
- Hori, T., et al. Simple and reproducible hepatectomy in the mouse using the clip technique. World J. Gastroenterol. 18, 2767-2774 (2012).
- Mitchell, C., Willenbring, H. A reproducible and well-tolerated method for 2/3 partial hepatectomy in mice. Nat. Protoc. 3, 1167-1170 (2008).
- Sowa, J. P., et al. Extent of liver resection modulates the activation of transcription factors and the production of cytokines involved in liver regeneration. World J. Gastroenterol. 14, 7093-7100 (2008).
- Bonninghoff, R., et al. Effect of different liver resection methods on liver damage and regeneration factors VEGF and FGF-2 in mice. Can. J. Surg. 55, 389-393 (2012).
