Isolierung primärer humaner Hepatozyten nach laparoskopischer Leberresektion

Abstract

Primäre humane Hepatozyten dienen als in vitro-Modelle für pharmakologische Untersuchungen und zum besseren Verständnis hepatischer Erkrankungen. Auch klinisch werden sie bereits erfolgreich eingesetzt, beispielsweise im Zuge einer Hepatozyten-Transplantation bei Neugeborenen mit angeborenen Enzymdefekten wie dem Crigler-Najjar-Syndrom. Im Bereich des Tissue Engineering könnten mit Hilfe von Hepatozyten künstliche Organe erzeugt werden, die das Problem des Mangels an Spenderorganen lösen machen würden. Primäre humane Hepatozyten werden am häufigsten aus Gewebe gewonnen, das im Rahmen einer therapeutischen Leberteilresektion entfernt wurde. Bisher wurden Leberresektionen meistens konventionell offen durchgeführt. Obwohl der laparoskopische Zugang in der Leberchirurgie immer mehr an Bedeutung gewinnt, sind derzeit keine Daten über das Ergebnis nach Isolierung humaner Hepatozyten-Isolierung aus laparoskopisch reseziertem Gewebe verfügbar. Methoden Im Zeitraum zwischen Oktober 2015 und März 2016 wurden mittels eines zweifstufigen Perfusionsverfahren mit Collagenase insgesamt 22 Hepatozyten- Isolierungen durchgeführt. Dabei wurde humanes Lebergewebe von n=15 offenen (OLRs) und n=7 laparoskopischen (LLRs) Operationen verwendet. Im weiteren Versuchsaufbau wurden Parameter des Isolierungsprozesses (Zellausbeute, Viabilität und Percoll-Überlebensrate) bestimmt sowie Hepatozyten- Funktionsparameter (Plattierungseffizienz, Harnstoff-, Albuminstoffwechsel, Aspartat-Aminotransferase und Gesamtproteingehalt) über eine Kulturdauer von 6 Tagen gemessen (OLR: n=13, LLR n=3). Ergebnisse Sowohl die Gesamtzellausbeute (OLR: 36,81 ± 6,77 x106 Zellen/g Lebergewebe vs. LLR 16,84 ± 10,66 x106 Zellen/g, p = 0.0318), als auch die Ausbeute der viablen Zellen (OLR 31,70 ± 6,05 x106 Zellen/g vs. LLR 14,70 ± 9,89 x106 Zellen/g, p = 0.0260) waren signifikant höher in der OLR-Gruppe. In der Subgruppenanalyse zeigte sich jedoch, dass das schlechtere Ergebnis der Isolierung aus LLRs mit rechts- lateralen Leber-Resektionen assoziiert war, wohingegen die Isolierung aus laparoskopisch resezierten linkslateralen Lebergewebe gleich effektiv war wie nach offener Resektion. Die Funktion (Plattierungseffizienz, Albumin-, Harnstoffproduktion und Enzymaktivität) der Hepatozyten über die Zeitspanne der Kulturdauer unterschied sich nicht zwischen den Zellen aus OLR und links- LLR. Diskussion Wir zeigen in dieser Studie erste Daten zur primären humanen Hepatozyten-Isolierung aus laparoskopisch reseziertem Lebergewebe. Trotz der insgesamt schlechteren Ausbeute nach Isolierung aus laparoskopisch gewonnenen Lebergewebe im Vergleich zur offenen Operation, zeigen unsere Ergebnisse, dass nach laparoskopischer Linksresektion eine erfolgreiche Leberzellisolierung möglich ist. Der Grund dafür könnte die längere parenchymale Resektionsphase und die damit einhergehende, längere warme Ischämiezeit des Gewebes bei rechtsseitigen laparoskopsichen Leberoperationen sein.

Primary human hepatocytes serve as an in vitro-model for toxicity studies and in research of hepatic diseases. Moreover, they are used clinically, for example in hepatocyte transplantation in patients with inborn enzyme deficiency like the Crigler-Najjar-syndrome. With new approaches in tissue engineering, primary hepatocytes could be applied in creating neo- organs easing the lack of donor organs. Liver tissue obtained from partial hepatectomy is a common source for isolation of primary human hepatocytes. Until now, liver resections were most commonly performed by conventional open surgery. Although the laparoscopic approach is currently emerging in liver surgery, data on the outcome of hepatocyte isolation from laparoscopically resected liver tissue are not available. Methods A total of 22 hepatocyte isolations were performed using the two-step collagenase perfusion technique from October 2015 to March 2016. Liver tissue was obtained from n = 15 open liver resections (OLRs) and n = 7 laparoscopic liver resections (LLRs). Isolation parameters (cell yield, viability, and Percoll survival) were assessed and hepatocyte function (plating efficiency, urea, albumin, and aspartate aminotransferase) was measured over a culture period of 6 days (OLR: n = 13; LLR: n = 3). Results Total cell yield (OLR: 36.81 ± 6.77 x106 cells/g vs. LLR 16.84 ± 10.66 x106 cells/g, p = 0.0318) as well as viable yield (OLR 31.70 ± 6.05 x106 cells/g vs. LLR 14.70 ± 9.89 x106 cells/g, p = 0.0260) was significantly higher in the OLR group. Subgroup analysis revealed that the worse outcome of isolation of laparoscopically resected liver tissue was associated with right-lateral LLRs, whereas hepatocyte isolation from left- lateral LLRs was as effective as from open surgery. Hepatocyte function (i.e. plating efficiency, albumin-production, and enzyme activity) did not differ between hepatocytes from openly resected versus left-lateral laparoscopically resected liver tissue. Discussion We here present the first data on hepatocyte isolation from laparoscopic liver surgery. Although the overall outcome is worse compared with open surgery, our data suggest that liver tissue from laparoscopic resection of the left lobe is an excellent source for primary human hepatocytes. The worse outcome of the laparoscopically resected right- lateral liver segments might be due to the prolonged resection phase during the surgery and the resulting longer warm ischaemic time in the tissue.