Resezione epatica maggiore con modulazione del flusso portale nel ratto: studio emodinamico e ruolo della Serpina B3 sul danno cellulare

Background: The increased blood flow per gram of liver immediately after liver resection results in an increase intrahepatic shear stress that seems to be involved in the stimulation and regulation of regeneration. A portal hyperflow however causes a serious liver damage due to high intraparenchymal shear stress. This phenomenon has been studied mainly in living donor liver transplantation or cadaveric split liver and in extreme liver resections. The result is a syndrome defined Small for Size which has many similarities with liver failure after hepatectomy and it is associated with severe morbidity and mortality. Among the mechanisms of cell protection and regeneration after liver resection, the Serpin B3 (serine protease inhibitor with anti-apoptotic action) could have a role in the control of apoptosis. The portal flow modulation through the use of port-caval shunt, embolization of the splenic artery, splenectomy has been proposed to prevent the damage due to a high shear stress. Aim of the study: The aim of the study is the analysis of hemodynamic changes assessed by ultrasound of the portal and hepatic artery circulation in rats after major liver resection and liver resection associated with splenectomy and their impact on the parenchymal damage. The study also aims to assess the relationship between the Serpin B3 expression and cell damage after resection in different groups of animals. Material and Methods: 23 male Wistar rats were divided into 4 groups: Group A (5 animals) underwent a 30% liver resection, Group B (8) 60% resection, the Group C (7) 60% resection associated with splenectomy and Group D (3) constituted the control group and underwent a simple laparotomy (sham operated). Immediately before surgery (T0) and after two hours (T1) blood samples were drawn from each rat (dosage of AST, ALT, LDH, lactic acid and ammonium). Samples of liver tissue were collected after the resection and 2 hours after surgery. An hepato-splenic echo-color Doppler was done at T0 and T1 in all the rats. On bioptic samples of the various groups, in addition to standard histopathological analysis, the extraction and quantification of RNA Serpin B3 was performed. On the same biopsies the apoptotic index quantification was tested with TUNEL. Results: The eco-Doppler study showed a portal flow per gram of liver in group B greater than the other 3 groups. Only in group B the hepatic arterial resistance had increased significantly; also the resistance of the splenic artery appeared increased. In group C, there was a tendency to reduction in portal flow and also the hepatic arterial resistance tended to decrease in this same group. The expression of Serpin B3 in group B increased more than the other groups. The TUNEL test showed a greater degree of apoptosis in group C than in group B and in the control. Conclusions: The post-resection liver damage is already present 2 hours after hepatectomy and it is probably due to the hemodynamic changes that this causes. The role of Serpina B3 has not been yet clarified in the protection of the damage after major liver resection; what we have seen in our study is that to a greater expression of Serpin B3 is associated a lower apoptosis.

Presupposti studio: L'aumento del flusso sanguigno per grammo di fegato immediatamente dopo resezione epatica comporta un aumento dello shear stress intraepatico che sembra essere coinvolto nello stimolo e regolazione della rigenerazione. Un iperafflusso portale tuttavia sembra determinare un serio danno epatico a causa dell'elevato shear stress intraparenchimale. Questo fenomeno è stato studiato prevalentemente nel trapianto di fegato parziale da donatore vivente o cadavere e nei soggetti sottoposti a resezioni epatiche estreme. Ne risulta una sindrome definita come Small for Size che ha molte similitudini con l'insufficienza epatica post epatectomia e che si associa a grave morbilità e mortalità. Tra i meccanismi di rigenerazione e protezione cellulare post resezione epatica, la Serpina B3 (inibitore delle serin-proteasi con azione anti- apoptotica) potrebbe avere un ruolo nel controllo dell’apoptosi. Per prevenire il danno da elevato shear stress si è focalizzata l'attenzione sulla modulazione del flusso portale attraverso il confezionamento di shunt porto-cavali, l'embolizzazione dell'arteria splenica, la splenectomia. Scopo dello studio : è l’analisi delle variazioni emodinamiche all'ecodoppler del circolo portale e arterioso epatico in corso di resezione epatica maggiore nel ratto e in corso di resezione epatica associata a splenectomia e il loro impatto sul danno parenchimale. Lo studio ha inoltre lo scopo di valutare la correlazione tra espressione della Serpina B3 e il danno cellulare post resettivo in gruppi diversi di animali. Materiali e metodi: 23 ratti Wistar maschi sono stati suddivisi in 4 gruppi: il Gruppo A (5 animali) è stato sottoposto a resezione epatica del 30%, il Gruppo B (8) a resezione 60%, il Gruppo C (7) a resezione 60% associata a splenectomia e il Gruppo D (3) ha costituito il gruppo di controllo ed è stato sottoposto a laparotomia, ma non a resezione epatica (sham operated). Immediatamente prima dell’intervento chirurgico (T0) e a due ore (T1) si sono eseguiti prelievi ematici su ciascun ratto (dosaggio di AST, ALT, LDH, Acido lattico e Ammonio). Campionamenti di tessuto epatico sono stati eseguiti al termine della resezione e a 2 ore dalla fine dell'intervento chirurgico. Sempre a T0 e T1 è stato effettuato un eco-color doppler epato-splenico. Sui prelievi bioptici dei vari gruppi oltre ad analisi istopatologiche standard, è stata eseguita l’estrazione e la quantificazione dell’RNA della Serpina B3. Sugli stessi prelievi bioptici si è eseguito il test TUNEL per la quantificazione dell’indice apoptotico. Risultati: L’indagine doppler ha mostrato un flusso portale per grammo di fegato maggiore nel gruppo B rispetto agli altri 3 gruppi. Solamente nel gruppo B le resistenze arteriose epatiche hanno avuto un aumento significativo e le resistenze dell’arteria splenica apparivano aumentate. Nel gruppo C c’è stata una tendenza del flusso portale a diminuire dopo resezione epatica + splenectomia ed anche le resistenze arteriose epatiche tendevano a ridursi in questo stesso gruppo. L’espressione di Serpina B3 nel gruppo B è aumentata maggiormente rispetto agli altri gruppi. L’indagine TUNEL ha mostrato un maggior grado di apoptosi nel gruppo C rispetto al gruppo B e al controllo. Conclusioni: Il danno epatico post-resettivo è presente già 2 ore dopo l’epatectomia ed è probabilmente dovuto alle alterazioni emodinamiche che questa provoca. Il ruolo della Serpina B3 non è ancora chiarito nella protezione del danno dopo resezione epatica maggiore; quello che abbiamo assistito nel nostro studio è che ad una maggior espressione di Serpina B3 si associa una minore apoptosi.