Sinusoidální obstrukční syndrom indukovaný monokrotalinem v experimentu na velkém zvířeti – pilotní studie


Sinusoidal obstruction syndrome induced by monocrotaline in a large animal experiment – a pilot study

Introduction:
Sinusoidal obstruction syndrome (SOS) is a disease which is caused by toxic injury to hepatic sinusoids. This syndrome is most frequently caused by myeloablative radiochemotherapy in patients before hematopoietic stem cells transplantation and also by oxaliplatin mainly in patients with colorectal liver metastases. The aim of this study was to establish a large animal model of SOS, which would enable further study of this disease and facilitate translation of experimental outcomes into human medicine.

Methods:
A total of 27 domestic pigs (Prestice Black-Pied pig) were involved in this study (12 females). A group with a higher dose of monocrotaline (180 mg/kg) included 5 animals, and the remaining 22 pigs formed another group with a lower dose (36 mg/kg). Monocrotaline was administered via the portal vein and one week after the administration, partial hepatectomy of the left lateral liver lobe was performed. The animals were followed up for 3 weeks after monocrotaline administration. Regular ultrasound examinations were performed as well as examination of biochemical markers of liver and kidney functions and histological examination of liver parenchyma samples.

Results:
The features of toxic liver injury which we observed in case of all animals were comparable with macroscopic and microscopic appearance of SOS. We recorded AST, ALT, bilirubin and ammonia elevation after monocrotaline administration. Echogenicity on ultrasound images of injured liver parenchyma was higher compared to echogenicity of healthy parenchyma. All the five animals from the first group with a higher monocrotaline dose had died before partial hepatectomy (1st–3rd day after monocrotaline administration). Death before partial hepatectomy occurred in 3 cases (6th and 7th day after monocrotaline administration) in the second group of 22 animals with a lower dose of monocrotaline. Death after partial hepatectomy occurred in 8 cases (7th–17th day after moncrotaline administration) in the same group. 11 animals survived the entire experimental period. The cause of death (in both groups) was metabolic failure in 10 animals and exsanguination in 4 animals, both due to severe hepatopathy. Death of 2 animals was not associated with monocrotaline intoxication (strangulation of small intestine, gastrectasis).

Conclusions:
We established a large animal model of SOS induced by monocrotaline administration (36 mg/kg via portal vein). This model can contribute to research of therapeutic modalities for this disease or to evaluation of surgical treatment of patients with SOS.

Key words:
sinusoidal obstruction syndrome − monocrotaline − oxaliplatin − hepatotoxicity − experimental model


Autoři: R. Pálek 1,2;  V. Liška 1,2;  V. Třeška 1;  J. Rosendorf 1;  M. Emingr 1;  V. Tégl 2;  A. Králíčková 3;  K. Bajcurová 4;  M. Jiřík 2;  Z. Tonar 3
Působiště autorů: Chirurgická klinika, Univerzita Karlova, Lékařská fakulta v Plzni, Fakultní nemocnice Plzeň 1;  Biomedicínské centrum, Lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Plzni 2;  Ústav histologie a embryologie, Lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Plzni 3;  Klinika zobrazovacích metod, Lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Plzni 4
Vyšlo v časopise: Rozhl. Chir., 2018, roč. 97, č. 5, s. 214-221.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Úvod:
Sinusoidální obstrukční syndrom (SOS) je onemocnění vznikající na základě toxického poškození jaterních sinusoid. Tento syndrom bývá nejčastěji navozen myeloablativní radiochemoterapií u pacientů před transplantací hematopoetických kmenových buněk, dále pak oxaliplatinou především u pacientů s jaterními metastázami kolorektálního karcinomu. Cílem naší studie bylo etablovat model SOS na velkém zvířeti, který by umožnil další studium tohoto onemocnění a usnadnil translaci experimentálních výsledků do humánní medicíny.

Metody:
Do této pilotní studie bylo zařazeno celkem 27 prasat domácích (plemeno – přeštické černostrakaté prase) (12 samic). Z toho 5 zvířat tvořilo skupinu s vyšším dávkováním monokrotalinu (180 mg/kg) a u zbylých 22 byla podaná dávka monokrotalinu nižší (36 mg/kg). Monocrotalin byl aplikován intraportálně a za týden po jeho aplikaci byla provedena resekce levého laterálního laloku jater. Zvířata byla sledována celkem 3 týdny po aplikaci monokrotalinu. Byla prováděna pravidelná ultrasonografická vyšetření, stanovovány biochemické markery jaterních a ledvinných funkcí a ze získaných bioptických vzorků jaterního parenchymu provedeno histologické vyšetření.

Výsledky:
Charakter toxického postižení jater, které jsme zaznamenali u všech zvířat, odpovídal jak makroskopicky, tak mikroskopicky obrazu SOS. Zaznamenali jsme elevaci AST, ALT, bilirubinu a amoniaku po aplikaci monokrotalinu. Při ultrasonografickém vyšetření byla patrná vyšší echogenita poškozeného jaterního parenchymu v porovnání s parenchymem zdravým. Ze skupiny prvních pěti zvířat, kterým byla aplikována dávka 180 mg/kg, uhynula všechna zvířata ještě před resekcí levého laterálního laloku jater (1. až 3. den po aplikaci). Ve druhé skupině 22 prasat s nižším dávkováním došlo k úmrtí před provedením jaterní resekce ve 3 případech (6. a 7. den). K předčasnému úmrtí po resekci jater došlo v 8 případech (7. až 17. den po aplikaci). 11 zvířat přežívalo po celou dobu experimentu. Příčinou úmrtí (v rámci obou skupin) byl u 10 zvířat metabolický rozvrat a u 4 zvířat exsanguinace. V obou případech se jednalo o důsledek těžké hepatopatie. 2 ze zvířat zemřela z důvodu nesouvisejícího přímo s intoxikací monokrotalinem (strangulace tenkého střeva, gastrektázie).

Závěr:
Etablovali jsme model SOS na velkém zvířeti navozený aplikací monokrotalinu o dávce 36 mg/kg cestou portální žíly. Jedná se o první nám známý model SOS navozeného monokrotalinem na velkém zvířeti. Tento model může pomoci při výzkumu jak terapeutického ovlivnění, tak pro hodnocení efektu chirurgické léčby v terénu SOS.

Klíčová slova:
sinusoidální obstrukční syndrom − monokrotalin − oxaliplatina − hepatotoxicita − experimentální model

ÚVOD

Sinusoidální obstrukční syndrom (SOS), známý také jako blue liver syndrome a dříve jako jaterní veno-okluzivní choroba, vzniká na základě toxického poškození jaterních sinusoid. Nejčastěji se lze s tímto onemocněním setkat u pacientů po transplantaci hematopoetických kmenových buněk, kde je navozeno myeloablativní radiochemoterapií [1]. Další z příčin pak bývá léčba oxaliplatinou nejčastěji u pacientů s jaterními metastázami kolorektálního karcinomu [2,3]. Podstatou tohoto syndromu je ztráta integrity stěny jaterních sinusoid vedoucí k jejich obstrukci. Později se může rozvinout i perisinusoidální fibróza či fibrotická obstrukce centrilobulárních žil a nodulární regenerativní hyperplazie [4].

Jsou popsány modely SOS u hlodavců za použití různých pyrolizidinových alkaloidů. Nejčastěji je však uváděn monokrotalin, a to u studií, které se zabývají studiem jeho etiopatogeneze, diagnostikých markerů a případného terapeutického ovlivnění [5,6,7]. Některé ze studií dokonce poukazují na možné lepší přihojení transplantovaných hepatocytů v játrech s SOS navozeným monokrotalinem [8,9]. Doposud však nebyl vytvořen model SOS na velkém zvířeti.

Díky zmíněným modelům u hlodavců byla popsána patofyziologie SOS navozeného monokrotalinem. Primárními cílovými buňkami poškozenými monokrotalinem jsou sinusoidální endoteliální buňky jater. Reaktivní metabolit monokrotalinu poškozuje F-aktin v těchto buňkách. Dochází ke ztrátě jejich fenestrace. Vznikají mezi nimi mezery a ztrácí se tak integrita endotelu sinusoid. Erytrocyty protékající sinusoidou tak pronikají do Disseho prostoru, způsobují mikrodisekci endotelu a embolizaci s obstrukcí jaterních sinusoid. Tyto změny jsou patrné již v průběhu prvních 48 hodin po aplikaci monokrotalinu. V důsledku porušené mikrocirkulace na úrovni jaterních sinusoid dochází mezi třetím a pátým dnem po aplikaci k centrilobulárním hemoragickým nekrózám. V tomto stadiu jsou již přítomny klinické známky v podobě hepatomegalie, ascitu a hyperbilirubinemie. Šestý a sedmý den po aplikaci dochází k subendoteliální a adventiciální fibrotizaci centrilobulárních žil s přetrváváním klinických symptomů. Od osmého až desátého dne dochází u některých zvířat k postupné úpravě jaterního parenchymu, u jiných SOS perzistuje [3,5].

Pokud je u pacientů s jaterními metastázami kolorektálního karcinomu indikována chemoterapie na bázi oxaliplatiny, může dojít ke vzniku SOS, který je pak limitací extenzivní jaterní resekce, může snižovat pooperační regenerační kapacitu jater a zvyšovat pooperační morbiditu a mortalitu [10,6].

Cílem naší studie bylo etablovat model SOS na velkém zvířeti, který by umožnil další studium tohoto onemocnění a usnadnil translaci experimentálních výsledků do humánní medicíny.

METODY

Experiment byl proveden dle platné legislativy a s povolením Ministerstva zemědělství ČR. Byly dodrženy stávající předpisy a směrnice pro chov a experimentální používání zvířat v souladu se zákonem č. 246/1992 upraveným vyhl. č. 207/2004 s následným výkladem k vyhlášce č. 39/2009. Jako experimentální zvíře bylo zvoleno prase domácí (plemeno – přeštické černostrakaté prase), pracovali jsme s jedinci z jatečního chovu o průměrné hmotnosti 28 kg (20,6–40 kg, směrodatná odchylka 6,86 kg).

Do této pilotní studie bylo zařazeno celkem 27 zvířat (12 samic). Z toho 5 zvířat tvořilo skupinu s vyšším dávkováním monocrotalinu (180 mg/kg) a u zbylých 22 byla podaná dávka monocrotalinu nižší (36 mg/kg). Zvířata byla operována v celkové anestezii za použití mechanické ventilace. Na začátku experimentu byl u všech zvířat zaveden port katétr (Smith Medical, Minnesota, USA) cestou v. jugularis. Následně byla provedena střední laparotomie, z levého laterálního laloku jater odebrán bioptický vzorek zdravé jaterní tkáně a poté intraportálně aplikován roztok monokrotalinu (Oakwood Products, Inc., South Carolina, USA). Krystalky monokrotalinu byly rozpuštěny v roztoku 1M HCl (3–4 ml HCl na 1 g monocrotalinu) a následně rozředěny ve fosfátovém pufru (phosphate-buffered saline – PBS) v celkovém množství odpovídajícímu dosažení pH 7,4 [11,12]. U skupiny prvních pěti zvířat jsme aplikovali dávku 180 mg/kg váhy zvířete. Tato dávka byla převzata ze studií zabývajících se přípravou modelu SOS u myší [8,5]. Z důvodu předčasného úmrtí (1x první den po aplikaci, 1x druhý den po aplikaci a 2x třetí den po aplikaci) čtyř zvířat pod obrazem jaterního selhání po aplikaci této vysoké dávky byla dávka snížena. (Jedno zvíře z této skupiny zemřelo první pooperační den z důvodu chirurgických komplikací.) Monokrotalin je využíván také k přípravě modelu plicní arteriální hypertenze (PAH), a to jak u hlodavců, tak u prasat. U hlodavců je dávka potřebná k navození SOS třikrát vyšší než dávka dostatečná k navození PAH [13,14]. U prasat je popsána dávka monokrotalinu pro navození PAH 12 mg/kg [15]. Byl zachován stejný vztah mezi dávkami jako u hlodavců a pro navození SOS u následujících 22 prasat v tomto experimentu byla tedy zvolena dávka 36 mg/kg.

Po aplikaci monocrotalinu byla uzavřena laparotomie, zvířata extubována a v následujícím týdnu sledována. První tři dny po aplikaci měla zvířata úplnou restrikci stravy z důvodu snížení příjmu dusíkatých látek a byly jim jednou denně podávány infuzní roztoky (Hartmanův roztok – 15 ml/kg, 10% roztok glukózy − 15 ml/kg). V následujících dnech došlo k postupné realimentaci. Přístup k pitné vodě byl zvířatům umožněn v průběhu celého experimentu.

7. den po aplikaci byla zvířata opět operována v celkové anestezii, byla provedena resekce levého laterálního laloku jater. Po tomto výkonu byla zvířata sledována další 2 týdny. 21. den po aplikaci monokrotalinu pak byla zvířata v celkové anestezii usmrcena a byly odebrány bioptické vzorky jater.

V průběhu experimentu byly prováděny pravidelné náběry krve cestou port katétru, a to: 1) před aplikací monocrotalinu, 2) 3. den po aplikaci monokrotalinu, 3) 7. den – před provedením jaterní resekce, 4) 7. den – ihned po resekci a 5) 7. den – 2 hodiny po resekci, dále 6) 8., 7) 10., 8) 14., 9) 17. a 10) 21. poaplikační den. Byly stanoveny tyto biochemické parametry: bilirubin, alkalická fosfatáza (ALP), gamaglutamyltransferáza (GGT), cholinesteráza (CHE), aspartátaminotransferáza (AST), alaninaminotransferáza (ALT), amoniak, urea a kreatinin.

Ultrasonografická vyšetření byla provedena před aplikací monokrotalinu a 7., 10., 14., 17. a 21. den po aplikaci. Při ultrasonografických kontrolách byly sledovány změny charakteru jaterního parenchymu a případný výskyt komplikací uvedeného výkonu.

V rámci histologického vyšetření vzorků jaterní tkáně jsme porovnávali zdravý jaterní parenchym před aplikací monokrotalinu a parenchym poškozený SOS týden a 3 týdny po aplikaci monokrotalinu. U zvířat, která předčasně zahynula, jsme vyšetřili jaterní tkáň získanou při pitvě. Tkáňové bločky byly zpracovány standardní histologickou technikou parafínových řezů o síle 4 µm. Pro histologické hodnocení byly vybrány vždy dva náhodné řezy z jednoho bločku pro každou z metod barvení: hematoxylin a eosin (přehledné barvení) a anilinová modř s jádrovou červení (detekce vaziva).

Výsledky biochemického vyšetření byly převedeny do krabicových grafů. Vyhodnocení časového vývoje jednotlivých biochemických parametrů bylo provedeno porovnáním hodnot těchto parametrů v jednotlivých časových úsecích za pomoci Wilcoxonova testu. Za hladinu významnosti testu byla stanovena hodnota p=0,05.

VÝSLEDKY

U všech 27 prasat, kterým byl aplikován monokrotalin, jsme pozorovali známky toxického postižení jaterního parenchymu. Charakter tohoto postižení odpovídal obrazu SOS (Obr. 1). Ze skupiny prvních pěti zvířat, kterým byla aplikována dávka 180 mg/kg, uhynula všechna zvířata ještě před resekcí levého laterálního laloku jater, tedy v průběhu prvního týdne po aplikaci alkaloidu (1. až 3. den po aplikaci) (Tab. 1). V jednom z případů se nejednalo o úmrtí způsobené aplikací monokrotalinu a bude vysvětleno dále. Mortalita v důsledku intoxikace v první skupině pěti zvířat s vyšším dávkováním tedy činila 80 %. Ve druhé skupině 22 prasat s nižším dávkováním došlo k úmrtí před provedením jaterní resekce ve 3 případech (6. a 7. den po aplikaci). K předčasnému úmrtí po resekci jater došlo v 8 případech (7. až 17. den po aplikaci). 11 zvířat přežívalo po celou dobu experimentu. V celém souboru zvířat jsme zaznamenali následující příčiny úmrtí. U 10 zvířat byl příčinou metabolický rozvrat v důsledku jaterního selhání vyvolaného intoxikací monokrotalinem. Ve čtyřech případech zvířata uhynula z důvodu exsanquinace do dutiny břišní při koagulopatii způsobené těžkou hepatopatií při SOS. Jedno ze zvířat uhynulo první den po aplikaci monokrotalinu kvůli strangulaci tenkého střeva při rotaci mezenteria, další zvíře pak 17. den po aplikaci pro vysoký ileus a gastrektázii způsobené adhezemi v dutině břišní. V těchto dvou případech se jednalo o komplikace samotného chirurgického výkonu, ne tedy o úmrtí způsobené intoxikací monokrotalinem.

A − jaterní parenchym u prasete týden po aplikaci monokrotalinu (řez), B − 3 týdny po aplikaci monocrotalinu (povrch), C − 3 týdny po aplikaci monocrotalinu (řez)
Fig. 1 A − liver parenchyma of pig one week after monocrotaline administration (section), B − three weeks after monocrotaline administration (surface), C − three weeks after monocrotaline administration (section)
Obr. 1. A − jaterní parenchym u prasete týden po aplikaci monokrotalinu (řez), B − 3 týdny po aplikaci monocrotalinu (povrch), C − 3 týdny po aplikaci monocrotalinu (řez) Fig. 1 A − liver parenchyma of pig one week after monocrotaline administration (section), B − three weeks after monocrotaline administration (surface), C − three weeks after monocrotaline administration (section)

Tab. 1. Přehled přežití a příčin úmrtí jednotlivých zvířat v průběhu experimentu Červeně označena zvířata, která uhynula před provedením jaterní resekce. Modře označena zvířata, která uhynula po provedení jaterní resekce. Bíle označena zvířata, která přežívala po celou dobu experimentu. Tab. 1 Summary of survival periods and causes of death in individual animals during the experiment Animals which died before partial hepatectomy are marked red. Animals which died after partial hepatectomy and before the end of experiment are marked blue. Animals which survived during the whole period of the experiment are marked white.
Přehled přežití a příčin úmrtí jednotlivých zvířat v průběhu experimentu Červeně označena zvířata, která uhynula před provedením jaterní resekce. Modře označena zvířata, která uhynula po provedení jaterní resekce. Bíle označena zvířata, která přežívala po celou dobu experimentu.
Tab. 1 Summary of survival periods and causes of death in individual animals during the experiment Animals which died before partial hepatectomy are marked red. Animals which died after partial hepatectomy and before the end of experiment are marked blue. Animals which survived during the whole period of the experiment are marked white.

USG nález

Při ultrasonografických kontrolách jsme zaznamenali vyšší echogenitu jaterního parenchymu poškozeného SOS v porovnání s parenchymem zdravým (Obr. 2).

A − USG nález normální echogenity zdravého jaterního parenchymu (před podáním monokrotalinu), B −zvýšená echogenita jaterního parenchymu 2 týdny po podání monocrotalinu
Fig. 2 A − ultrasound imaging of normal echogenicity of healthy liver parenchyma (before monocrotaline administration), B − higher echogenicity of liver parenchyma 2 weeks after monocrotaline administration
Obr. 2. A − USG nález normální echogenity zdravého jaterního parenchymu (před podáním monokrotalinu), B −zvýšená echogenita jaterního parenchymu 2 týdny po podání monocrotalinu Fig. 2 A − ultrasound imaging of normal echogenicity of healthy liver parenchyma (before monocrotaline administration), B − higher echogenicity of liver parenchyma 2 weeks after monocrotaline administration

Biochemické vyšetření

Biochemické markery jaterních funkcí korelovaly s rozvojem SOS. Zaznamenali jsme peak sérové hladiny AST a ALT třetí den po aplikaci monokrotalinu a dále první den po jaterní resekci (Obr. 3a, 3b). Hladina bilirubinu byla zvýšena oproti stavu před aplikací monokrotalinu a nejvyšší hladinu bilirubinu jsme u zvířat zjistili třetí den po resekci jater (Obr. 3c). Hladina amoniaku byla po aplikaci alkaloidu rovněž zvýšena a korelovala s tíží klinického stavu operovaných zvířat (Obr. 3d). U ostatních stanovovaných biochemických parametrů jsme nezaznamenali signifikantní změny po aplikaci monokrotalinu ani po jaterní resekci.

A − vývoj sérových hladin zkoumaných biochemických parametrů: AST, B − ALT, C −bilirubinu, D − amoniaku
Fig. 3 A − development of serum levels of the biochemical parameters studied: AST, B − ALT, C − bilirubin, D – ammonia
Obr. 3. A − vývoj sérových hladin zkoumaných biochemických parametrů: AST, B − ALT, C −bilirubinu, D − amoniaku Fig. 3 A − development of serum levels of the biochemical parameters studied: AST, B − ALT, C − bilirubin, D – ammonia

Histologické vyšetření

Bioptické vzorky jater získané při jaterní resekci prováděné týden po aplikaci monokrotalinu vykazovaly histologický obraz odpovídající SOS. Bylo pozorováno mozaikovité poškození jater s hemoragickými nekrózami center lobulů. V jiných lobulech pak byly zastiženy jen drobné hemoragie a překrvení sinusoid (Obr. 4c). U zvířat uhynulých předčasně (před jaterní resekcí) jsme zaznamenali výraznější postižení jaterního parenchymu oproti tkáni získané u ostatních zvířat při resekci, a to v podobě rozsáhlých hemoragických nekróz center lobulů až celého objemu lobulů (Obr. 4b). Na bioptických vzorcích získaných 3 týdny po aplikaci monokrotalinu (2 týdny po jaterní resekci) byla patrná částečná regrese jaterního poškození s akcentací fibrotizace jater. V některých lobulech přetrvala hemoragická nekróza, jiné byly bez nekróz pouze s drobnými hemoragiemi. V těchto vzorcích byla také zastižena mononukleární infiltrace periportálního vaziva (Obr. 4d).

Histologický nález normálního zdravého jaterního parenchymu prasete (A1,2 – hematoxylin a eosin – různá zvětšení, A3 – anilinová modř s jádrovou červení) Charakter parenchymu u zvířat uhynulých v rozsahu 3.–7. poaplikačního dne znázorňující rozsáhlou hemoragickou nekrózu většiny objemu všech lobulů, krevní sufuze většinou znemožňují identifikovat centrální žíly (B1,2 − hematoxylin a eosin – různá zvětšení, B3 − anilinová modř s jádrovou červení). Charakter parenchymu v den provedení jaterní resekce (7. poaplikační den) zobrazuje mozaikové poškození jater, v některých lobulech hemoragickou nekrózu center lobulů, jiné lobuly jen s drobnými hemoragiemi či dilatacemi a překrvením sinusoid (C1,2 − hematoxylin a eosin – různá zvětšení, C3 − anilinová modř s jádrovou červení). Charakter parenchymu při usmrcení zvířat (21. poaplikační den) s patrnými lobuly bez nekróz, jen s drobnými hemoragiemi, mononukleární infiltrací periportálního vaziva (D1,2 − hematoxylin a eosin – různá zvětšení, D3 − anilinová modř s jádrovou červení)
Fig. 4 Histological image of healthy porcine liver parenchyma (A1,2 - hematoxylin and eosin – different magnifications, A3 – aniline blue with nuclear fast red) Liver parenchyma of animals which died between 3<sup>rd</sup> and 7<sup>th</sup> day after monocrotaline administration with apparent extensive hemorrhagic necrosis of almost the entire volume of most liver lobules; suffusions of blood do not enable central veins identification in most of the cases (B1,2 – hematoxylin and eosin – different magnifications, B3 – aniline blue with nuclear fast red). Liver parenchyma on the day of partial hepatectomy (7<sup>th</sup> day after monocrotaline administration) with apparent mosaic liver parenchyma damage, some of the lobules with hemorrhagic necrosis of their centers, other lobules only with minor hemorrhages or dilated hyperemic sinusoids. (C1,2 − hematoxylin and eosin – different magnifications, C3 – aniline blue with nuclear fast red). Liver parenchyma at the end of experiment (21<sup>st</sup> day after monocrotaline administration) with non-necrotic lobules, only with minor hemorrhages, mononuclear infiltration of periportal connective tissue (D1,2 − hematoxylin and eosin – different magnifications, D3 – aniline blue with nuclear fast red).
Obr. 4. Histologický nález normálního zdravého jaterního parenchymu prasete (A1,2 – hematoxylin a eosin – různá zvětšení, A3 – anilinová modř s jádrovou červení) Charakter parenchymu u zvířat uhynulých v rozsahu 3.–7. poaplikačního dne znázorňující rozsáhlou hemoragickou nekrózu většiny objemu všech lobulů, krevní sufuze většinou znemožňují identifikovat centrální žíly (B1,2 − hematoxylin a eosin – různá zvětšení, B3 − anilinová modř s jádrovou červení). Charakter parenchymu v den provedení jaterní resekce (7. poaplikační den) zobrazuje mozaikové poškození jater, v některých lobulech hemoragickou nekrózu center lobulů, jiné lobuly jen s drobnými hemoragiemi či dilatacemi a překrvením sinusoid (C1,2 − hematoxylin a eosin – různá zvětšení, C3 − anilinová modř s jádrovou červení). Charakter parenchymu při usmrcení zvířat (21. poaplikační den) s patrnými lobuly bez nekróz, jen s drobnými hemoragiemi, mononukleární infiltrací periportálního vaziva (D1,2 − hematoxylin a eosin – různá zvětšení, D3 − anilinová modř s jádrovou červení) Fig. 4 Histological image of healthy porcine liver parenchyma (A1,2 - hematoxylin and eosin – different magnifications, A3 – aniline blue with nuclear fast red) Liver parenchyma of animals which died between 3rd and 7th day after monocrotaline administration with apparent extensive hemorrhagic necrosis of almost the entire volume of most liver lobules; suffusions of blood do not enable central veins identification in most of the cases (B1,2 – hematoxylin and eosin – different magnifications, B3 – aniline blue with nuclear fast red). Liver parenchyma on the day of partial hepatectomy (7th day after monocrotaline administration) with apparent mosaic liver parenchyma damage, some of the lobules with hemorrhagic necrosis of their centers, other lobules only with minor hemorrhages or dilated hyperemic sinusoids. (C1,2 − hematoxylin and eosin – different magnifications, C3 – aniline blue with nuclear fast red). Liver parenchyma at the end of experiment (21st day after monocrotaline administration) with non-necrotic lobules, only with minor hemorrhages, mononuclear infiltration of periportal connective tissue (D1,2 − hematoxylin and eosin – different magnifications, D3 – aniline blue with nuclear fast red).

DISKUZE

Rozvoj SOS navozeného aplikací monokrotalinu cestou vena portae u prasete domácího odpovídal rozvoji SOS v případě myšího modelu [5,16]. Struktura našeho experimentu neumožňovala z důvodu použití co možná nejnižšího počtu zvířat získání bioptického vzorku jater dříve než 7. den po aplikaci monokrotalinu při provedení jaterní resekce. Tyto vzorky jsme získali pouze od předčasně uhynulých zvířat. Závažnost postižení jsme proto před samotnou resekcí posuzovali pomocí biochemických parametrů. Zaznamenaný peak hladin ALT a AST třetí den po aplikaci alkaloidu odpovídá periodě 3. až 5. dne, ve které DeLeve zastihl u myšího modelu nejtěžší postižení jaterního parenchymu, dokumentované pomocí in vivo mikroskopie i histologického vyšetření [5,16]. Vzestup hladin ALT a AST po aplikaci monokrotalinu uvádí ve své studii i Srinivasan, který však myši usmrcoval již po 24 hodinách [12]. Další peak hladiny AST a ALT spolu s nárůstem hladiny bilirubinu jsme zaznamenali den po provedení jaterní resekce, stejně jako uvádí ve své studii na myších Schiffer [10]. Schiffer ovšem prováděl resekci jater již čtvrtý den po aplikaci monokrotalinu. Námi zaznamenaná elevace hladiny bilirubinu také odpovídá ostatním studiím a je jednou ze známek rozvinutého SOS [10,17]. Insuficience jaterních funkcí při SOS pak vysvětluje zvýšenou hladinu amoniaku.

Histologický obraz jaterní tkáně získané při předčasném úmrtí nebo při jaterní resekci odpovídal popisu jaterního parenchymu u myších modelů SOS [16]. Částečná regrese poškození jater, kterou jsme pozorovali na vzorcích odebraných na konci experimentu, tedy 3 týdny po aplikaci monokrotalinu, odpovídá popisovanému zlepšení stavu v ostatních studiích [3,5].

Makroskopické změny sledované při pitvě, jaterní resekci či ukončení experimentu odpovídají makroskopickému obrazu lidských jater postižených SOS [4].

Zmíněná vysoká úmrtnost u prasat, kterým byla aplikována dávka monokrotalinu 180 mg/kg, byla zaznamenána i ve studii Masabuchiho, který navozoval model SOS u křečků a při perorální dávce 180 mg/kg dosáhl téměř 100% úmrtnosti první den po aplikaci [18]. Joseph naopak ve své studii na myších používal dávku monokrotalinu 200 mg/kg, aplikovanou injekčně do sleziny a nezaznamenal vysokou úmrtnost [8]. Demonstrované velké rozdíly v toleranci dávky monokrotalinu i mezi jednotlivými druhy hlodavců poukazují na význam etablování modelu monokrotalinem indukovaného SOS u vyššího taxonu, kde předpokládáme ještě větší mezidruhové fyziologické rozdíly. 

Robinson publikoval jako první model SOS u myší indukovaný přímo oxaliplatinou slibující podobnější patofyziologii lidskému SOS, také navozenému oxaliplatinou [19].

Byly zkoumány možnosti farmakologické prevence či terapie SOS, a to jak na zvířecích modelech, tak v humánní medicíně. Například Nakamura ve své studii popisuje použití lidského rekombinantního trombomodulinu, který v případě myšího modelu zmírnil SOS a zvýšil přežití po resekci jater [20]. Další zkoumanou látkou je regorafenib – nízkomolekulární kinázový inhibitor, který se používá jako monoterapie metastatického kolorektálního karcinomu nebo i v kombinaci s oxaliplatinou. Účinky regorafenibu u myšího modelu SOS zkoumal Okuno a došel k podobným výsledkům jako Nakamura, tedy ke zmírnění SOS a zlepšení pooperační mortality po resekci jater [21]. Klinické studie prokázaly příznivý účinek defibrotidu, antitrombinu III, prostaglandinu E1, nízkomolekulárního heparinu a kyseliny ursodeoxycholové, vzhledem k jejich vedlejším účinkům a horší dostupnosti některých z nich však nejsou příliš využívány [20].

Poznatky z modelu na zvířeti vyššího taxonu, jako je prase domácí, mohou být snáze přeneseny do humánní medicíny. Model SOS na velkém zvířeti umožňuje hodnocení efektu chirurgické léčby, kterou vyžadují pacienti s jaterními metastázami a SOS. Dále lze tento model využít pro testování farmakologického ovlivnění samotného SOS. Význam studia SOS v experimentu umocňuje vysoké procento pacientů v současné době přeléčených chemoterapeutickými režimy obsahujícími oxaliplatinu, a tedy i potenciálních adeptů chirurgické léčby.

ZÁVĚR

Etablovali jsme model SOS na velkém zvířeti navozený aplikací monokrotalinu o dávce 36 mg/kg cestou portální žíly. Tento model může pomoci ve výzkumu terapeutického ovlivnění tohoto syndromu či posloužit jako model pro hodnocení efektu chirurgické léčby v terénu SOS. V rámci další studie na rozšířeném počtu zvířat bude potřeba hlouběji zkoumat histologické a ultrasonografické nálezy.

Tato studie byla podpořena programem UNCE/MED/006 „Centrum klinické a experimentální jaterní chirurgie“ Univerzity Karlovy a Národním programem udržitelnosti I (NPU I) č. LO1503 poskytovaným Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy.

Konflikt zájmů

Autoři článku prohlašují, že nejsou v souvislosti se vznikem tohoto článku ve střetu zájmů a že tento článek nebyl publikován v žádném jiném časopise.

MUDr. Richard Pálek

Chirurgická klinika, UK, LF v Plzni, FN Plzeň

alej Svobody 80

304 60 Plzeň

e-mail: palekr@fnplzen.cz


Zdroje

1. Helmy A. Review article: updates in the pathogenesis and therapy of hepatic sinusoidal obstruction syndrome. Aliment Pharmacol Ther 2006;23:11−25.

2. Rubbia-Brandt L, Lauwers GY, Wang H, et al. Sinusoidal obstruction syndrome and nodular regenerative hyperplasia are frequent oxaliplatin-associated liver lesions and partially prevented by bevacizumab in patients with hepatic colorectal metastasis. Histopathology 2010;56:430−9.

3. Ito Y. A novel therapeutic strategy for liver sinusoidal obstruction syndrome. J Gastroenterol Hepatol 2009;24:933−4.

4. Rubbia-Brandt L. Sinusoidal obstruction syndrome. Clin Liver Dis 2010;14:651−68.

5. DeLeve LD, Ito Y, Bethea NW, et al. Embolization by sinusoidal lining cells obstructs the microcirculation in rat sinusoidal obstruction syndrome. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2003;284:G1045−52.

6. Conote R, Colet JM. A metabonomic evaluation of the monocrotaline-induced sinusoidal obstruction syndrome (SOS) in rats. Toxicol Appl Pharmacol 2014;276:147−56.

7. Nakamura K, Hatano E, Narita M, et al. Sorafenib attenuates monocrotaline-induced sinusoidal obstruction syndrome in rats through suppression of JNK and MMP-9. J Hepatol 2012;57:1037−57:

8. Joseph B, Kumaran V, Berishvili E, et al. Monocrotaline promotes transplanted cell engraftment and advances liver repopulation in rats via liver conditioning. Hepatology 2006;44:1411−20.

9. Wu YM, Joseph B, Berishvili E, et al. Hepatocyte transplantation and drug-induced perturbations in liver cell compartments. Hepatology 2008;47:279−87.

10. Schiffer E, Frossard JL, Rubbia-Brandt L, et al. Hepatic regeneration is decreased in a rat model of sinusoidal obstruction syndrome. J Surg Oncol 2009;99:439−46.

11. Alencar KN, Pereira L, da Silva E, et al. A novel adenosine A2a receptor agonist attenuates the progression of monocrotaline-induced pulmonary hypertension in rats. J Pulmon Resp Med 2013;S4:005.

12. Srinivasan P, Liu MY. Comparative potential therapeutic effect of sesame oil and peanut oil against acute monocrotaline (Crotalaria) poisoning in a rat model. J Vet Intern Med 2012;26:491−9.

13. Zopf DA, das Neves LA, Nikula KJ, et al. C - 122, a novel antagonist of serotonin receptor 5-HT 2B, prevents monocrotaline-induced pulmonary arterial hypertension in rats. Eur J Pharmacol 2011;670:195−203.

14. Chaumais MC, Ranchoux B, Montani D, et al. N-acetylcysteine improves established monocrotaline-induced pulmonary hypertension in rats. Respir Res 2014;15:65.

15. Zeng GQ, Liu R, Liao HX, et al. Single intraperitoneal injection of monocrotaline as a novel large animal model of chronic pulmonary hypertension in Tibet minipigs. PLoS One 2013;8:e78965.

16. DeLeve LD, McCuskey RS, Wang X, et al. Characterization of a reproducible rat model of hepatic veno-occlusive disease. Hepatology 1999;29:1779−29:

17. Carreras E. How I manage sinusoidal obstruction syndrome after haematopoietic cell transplantation. Br J Haematol 2015;168:481−91.

18. Masubuchi S, Komeda K, Takai S, et al. Chymase inhibition attenuates monocrotaline-induced sinusoidal obstruction syndrome in hamsters. Curr Med Chem 2013;20:2723−9.

19. Robinson SM, Mann J, Vasilaki A, et al. Pathogenesis of FOLFOX induced sinusoidal obstruction syndrome in a murine chemotherapy model. J Hepatol 2013;59:318−26.

20. Nakamura K, Hatano E, Miyagawa-Hayashino A, et al. Soluble thrombomodulin attenuates sinusoidal obstruction syndrome in rat through suppression of high mobility group box 1. Liver Int 2014;34:1473−87.

21. Okuno M, Hatano E, Nakamura K, et al. Regorafenib suppresses sinusoidal obstruction syndrome in rats. J Surg Res 2015;193:693−703.

Štítky
Chirurgie všeobecná Ortopedie Urgentní medicína

Článek vyšel v časopise

Rozhledy v chirurgii

Číslo 5

2018 Číslo 5

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Příběh jedlé sody
nový kurz
Autoři: MUDr. Ladislav Korábek, CSc., MBA

Krvácení v důsledku portální hypertenze při jaterní cirhóze – od pohledu záchranné služby až po závěrečný hepato-gastroenterologický pohled
Autoři: PhDr. Petr Jaššo, MBA, MUDr. Hynek Fiala, Ph.D., prof. MUDr. Radan Brůha, CSc., MUDr. Tomáš Fejfar, Ph.D., MUDr. David Astapenko, Ph.D., prof. MUDr. Vladimír Černý, Ph.D.

Rozšíření možností lokální terapie atopické dermatitidy v ordinaci praktického lékaře či alergologa
Autoři: MUDr. Nina Benáková, Ph.D.

Léčba bolesti v ordinaci praktického lékaře
Autoři: MUDr. PhDr. Zdeňka Nováková, Ph.D.

Revmatoidní artritida: včas a k cíli
Autoři: MUDr. Heřman Mann

Všechny kurzy
Kurzy Soutěž Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se