Einleitung: Im Rahmen der multimodalen Therapie von Patienten mit kolorektalen Lebermetastasen (KRLM) haben sich die Indikationskriterien für eine neoadjuvante Chemotherapie (CTX) stetig erweitert, insbesondere um mehr Patienten eine chirurgische Leberteilresektion und damit die einzige kurative Therapieoption zu ermöglichen. Hierbei hat sich gezeigt, dass eine Oxaliplatin-basierte CTX mit der Entwicklung des Sinusoidalen Obstruktionssyndroms (SOS) und höheren Komplikationsraten assoziiert ist. Ferner konnte durch eine zusätzliche Therapie mit dem „Vascular Endothelial Growth Factor“ Antikörper (VEGF-AK) Bevacizumab eine protektive Wirkung auf die Entwicklung des SOS beobachtet werden. Ziel dieser Arbeit ist die Etablierung eines Tiermodells des Oxaliplatin-induzierten SOS zur Untersuchung der zugrundeliegenden pathophysiologischen Prozesse und der Rolle einer VEGF-AK-Therapie. Methodik: In einer Versuchsreihe mit 39 Mäusen (C57BL/6J) wurden in 13 Versuchsgruppen unterschiedliche wöchentliche Dosierungen von Oxaliplatin (6, 8, 10, 11, 12 mg/kg KG) sowie Behandlungszeiträume (3, 4, 5 Wochen) zur Induktion des SOS bestimmt, ebenso eines zusätzlichen murinen VEGF-AK (5, 10, 15 mg/kg Körpergewicht (KG)). Anschließend erfolgte eine 2/3-Leberteilresektion, um die Leberregeneration nach 48 Stunden immunhistochemisch (Ki-67, BrdU) zu untersuchen. Das Gewicht der Versuchstiere wurde wöchentlich, postoperativ täglich gemessen. Die Leberpräparate wurden histopathologisch untersucht, sowie die Expression von VEGF, VEGFR-1 und VEGFR-2 mittels PCR analysiert. Das Blutserum wurde nach der Finalisierung laborchemisch analysiert (ALT, AST, AP, Albumin, Bilirubin) sowie für Proteinexpressions-Messungen mittels der Luminex Multiplex Assay Methode verwendet (VEGF, HGF, IL-6, IL-10, MMP-9, TIMP-1, Serpin-E1). Nach der Etablierung wurde eine zweite Versuchsreihe mit insgesamt 196 Tieren durchgeführt, die in fünf Behandlungsgruppen (Oxaliplatin, Oxaliplatin + VEGF-AK, drei Kontrollgruppen) und jeweils vier Finalisierungszeitpunkte (24, 36, 48, 72 Stunden) unterteilt und methodisch analog aufgearbeitet wurden. Ergebnisse: Im Rahmen der Etablierung des SOS Tiermodells konnte sowohl eine Dosierung von 11 mg Oxaliplatin/kg KG bei einem Behandlungszeitraum von fünf Wochen zur Induzierung des SOS, als auch eine Dosierung des zusätzlichen VEGF-AK von 10 mg/kg KG für weiterführende Untersuchungen ermittelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass dieser Behandlungszeitraum sowie die Dosierungen jeweils sehr kritische Grenzwerte zwischen der beabsichtigten Wirkung und schwerwiegenden Nebenwirkungen (Mortalität) darstellen. Die präoperative Entwicklung des Körpergewichtes zeigte sich als wichtigster Prognoseparameter für den weiteren intra- und postoperativen Verlauf. Schlussfolgerung: Es konnte erstmalig ein Mausmodell des Oxaliplatin-induzierten SOS etabliert werden, in dem zusätzlich die Therapie mit einem murinen VEGF-AK untersucht wurde. Des Weiteren erlaubt das Modell eine erweiterte Leberteilresektion und einen postoperativen Untersuchungszeitraum. Dieses Modell stellt eine wichtige Grundlage für weitergehende Tiermodelle dar, um ein besseres Verständnis des SOS und dessen Behandlung zu entwickeln.
Introduction: The use of neoadjuvant chemotherapy for patients with colorectal liver metastases has been steadily increased in order to enable more patients curative liver resection and improving long-term survival. However, the use of oxaliplatin based chemotherapy has been associated with specific liver injury, called sinusoidal obstruction syndrome (SOS), leading to higher intra- and postoperative complication rates. Interestingly, administration of bevacizumab, an inhibitor of VEGF (VEGF-AB) has been described to decrease the rate of SOS. This study aims to establish a mice model to demonstrate SOS induction by oxaliplatin and evaluating the effect of additional anti-VEGF treatment.
Methods: First, C57BL/6J mice (n= 39) were treated with different doses of oxaliplatin (6, 8, 10, 11, 12 mg/ kg body weight (bw)) weekly, each in different treatment periods (3, 4, 5 weeks). Likewise, the optimal dose of VEGF-AB has been established (5, 10, 15 mg/kg bw). Afterwards, animals underwent two-third liver resection and were culled 48 hours later to assess liver regeneration by immunohistochemistry staining (Ki-67, BrdU). Body weight was measured weekly and daily after operation. Liver biopsies were examined histopathologically and expression rates of VEGF, VEGFR-1, VEGFR-2 were quantified by PCR technique. Blood samples were taken after death to measure liver function by laboratory tests (ALT, AST, alkaline phosphatase, albumin, bilirubin), while various protein expression rates were assessed by Luminex Multiplex Assay technique (VEGF, HGF, IL-6, IL-10, MMP-9, TIMP-1, Serpin-E1). Second, 196 mice were treated and analyzed in the same manner in five different groups (oxaliplatin, oxaliplatin + VEGF-AB, three control groups), each culled in four different groups (24, 36, 48, 72 hours after resection) in order to compare the two major treatment groups. Results: Aiming to establish a SOS mice model Oxaliplatin treatment with 11 mg/kg bw for five weeks was developed as reproducible schedule to induce SOS, next to the additional treatment of 10 mg/kg bw VEGF-AB for further investigations. It was demonstrated that the treatment periods and doses had very critical threshold values concerning the intended effect and serious side effects (mortality). Preoperative body weight was seen to be the most important prognostic value for intra- and postoperative course. Conclusion: We have developed the first reproducible model of oxaliplatin induced SOS, which also enables evaluating additional anti-VEGF treatment. Moreover, this model allows to perform major liver resection, including an extended postoperative period for (liver) regeneration analysis. Finally, this new mouse model represents an important experimental fundament to improve treatment of SOS.
