Flexibel Koloskopi i möss för att utvärdera hur allvarligt kolit och kolorektal tumörer med en validerad Endoskopisk Scoring System
Summary
Under de senaste åren har en ny generation endoskop vuxit fram som viktiga diagnostiska forskningshjälpmedel för utvärdering murina kolit och kolorektala tumörer. Vi presenterar häri ett detaljerat protokoll för endoskopisk utvärdering av inflammation och kolorektala tumörer i möss, såväl som ett nytt bedömningssystem som använder decimal identifierare för att dokumentera den endoskopisk svårighetsgrad av kolit och kolorektala tumörer.
Abstract
Användningen av modern endoskopi för forskningsändamål har väsentligt underlättat vår förståelse av gastrointestinala sjukdomar. I synnerhet har experiment endoskopi varit mycket användbart för studier som kräver upprepade bedömningar i ett enda laboratorium djur, som de utvärderar mekanismer för kronisk inflammatorisk tarmsjukdom och utvecklingen av kolorektal cancer. Men de metoder som används i studierna är mycket variabla. Minst tre endoskopiska poängsystem har publicerats för mus kolit och publicerade protokoll för bedömning av kolorektala tumörer misslyckas med att ta itu med förekomsten av samtidig kolon inflammation. Denna studie utvecklar och validerar en reproducerbar endoskopisk poängsystem som integrerar utvärdering av både inflammation och tumörer samtidigt. Detta nya poängsystem har tre huvudkomponenter: 1) bedömning av hur omfattande och svåra för kolorektal inflammation (baserat på perianala fynd, öppenhet för wall, slemhinneblödningar, och fokala lesioner), 2) kvantitativ inspelning av tumörlesioner (grid karta och stapeldiagram), och 3) numerisk sortering av kliniska fall genom sin patologiska och forsknings relevans utifrån decimal enheter med tilldelade kategorier av observerade skador och endoskopiska komplikationer (decimal kännetecken). Videon och manuskript som presenteras här var beredda, efter IACUC-godkända protokoll, att låta utredarna att göra mål sina egna experimentella möss med hjälp av en väl validerad och mycket reproducerbar endoskopisk metod, med möjlighet systemet att skilja distalt från proximala endoskopisk kolit (D-PECS ).
Introduction
Murin endoskopi har utförts som ett användbart forskningsverktyg för över ett decennium 1-3. Hittills har de flesta studier som använder mus endoskopi används stela endoskop, även om vissa har också använt flexibel sigmoidoskopi. Murina endoskopi ger omedelbara resultat och en mer objektiv bedömning av omfattningen av tarm normalitet, svårighetsgraden av inflammation och tumörprogression jämfört med indirekta åtgärder, såsom viktnedgång, diarré, och histologi (vilket är optimalt när lesioner är ojämna), medan ger insikter om den allmänna hälsan i tjocktarmen. Framför allt gör endoskopi för upprepad bedömning av laboratoriedjurmodeller med tiden, till skillnad från traditionell histologisk undersökning som kräver att djur som ska avlivas och kolon som ska skördas för analys 1. Trots dessa fördelar, har användningen av murina endoskopiska tekniken inte varit utbredd och begränsas av bristen på standardiserade protokoll för implementatipå och poängsättning av patologiska fynd. Genomförs korrekt, mus endoskopi är mycket lovande för att ytterligare underlätta vår förståelse och karakterisering av djurmodeller av flera kroniska gastrointestinala sjukdomstillstånd, inklusive inflammatoriska tarmsjukdomar, kolit och kolorektala tumörer.
Nyttan av murina endoskopisk teknik hänger på sin reproducerbarhet och objektivitet, vilket kräver att det finns standardiserade metoder för inspektion och en enhetlig, icke-redundant, och tillförlitligt poängsystem för intestinala patologier. Minst tre beskrivande scoring system för endoskopisk utvärdering av kolit 4-6, såväl som för kolontumörer 4,7,8 i möss har publicerats. Dessa rapporterade metoder och poängsystem inte är direkt jämförbara mellan studierna. I många fall finns det ingen klar definition av de kriterier som används för klassificering av organskador, och när kriterier anges, varierar de kraftigt. DessutomDet finns inga rapporterade poängsystem som integrerar bedömningen av både kolit och tumörer, två av de vanligaste kolon sjukdomar som kan förekomma samtidigt och har interaktiva effekter på resultatet, i ett enda mätverktyg. Slutligen, de endoskopiska poängsystem som existerar för kolit har ofta inflammatoriska kategorier med begränsat diskriminering (dvs.. Smala scoring alternativ över korta heltal skalor, ofta 1-4) för att korrekt representera sjukdomsutveckling scenarier och möjliggör användning av parametrisk statistisk analys.
I detta dokument beskriver vi användningen av en flexibelt endoskop för att bedöma allvarlighetsgraden av murin kolit och colon-tumörer och beskriva ett standardiserat protokoll för att använda denna teknik i anatomisk bedömning av området kring anus, ändtarm och distal kolon. Vi illustrerar effektiv felsökning under endoskopi för att minimera trauma och bildartefakter, och vi beskriver ett reproducerbart poängsystembaserat på validerade publicerade kliniska parametrar. Poängsystemet integrerar utvärdering av såväl tarminflammation och tumörer med hjälp av en hög grad av diskriminering med 12 möjliga grader av inflammation, tumörmappning och rita alternativ och ett nytt decimalenhetssystemet (dvs decimal kännetecken) för att belysa resultaten med särskild diagnostiskt värde ( dvs tumörutveckling, komplikationer under endoskopi, etc.). Användningen av decimal identifierare möjliggör snabb spårning av relevanta uppgifter för vidare analys nedströms. Slutligen, vi utför reliabilitet och validitet testning av poängsystemet i flera musmodeller av kolit och kolit-associerad cancer (dextransulfat natrium (DSS) inducerad-kolit, Clostridium difficile infektion, och azoximetan / DSS-inducerad koloncancer).
Protocol
Representative Results
Discussion
Det finns flera överväganden om ändring och felsökning av endoskopisk teknik i möss. Kritiska aspekter av förfarandet som måste bemästras under användningen av flexibel endoskopi inkluderar justering av luftmängden som behövs för att förhindra utspänd buk och respiratoriska problem med musen, och mindre tekniska aspekterna av utsikt kontroll med samordning av vinkling och momentkontroll . Momentreglering är viktigt för att minimera risken för tarmperforering. När hanteras på rätt sätt, blir murina f…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ett särskilt tack till Sarah Kossak, Mitchell Guanzon, Sung Yeun Yang och Li Guo Jia, för deras samarbete under endoskopisk bedömning av försöksdjur.
Materials
| Isoflurane, USP | Webster Veterinary | ||
| Surgical lubricant | Savage laboratories | surgilube, 0281-0205-45 | |
| Phosphate Buffered Saline | Thermo Scientific | SH30256 | |
| RNAlater | Ambion | AM7021 | |
| Methylene Blue 1% Aqueous Solution | Fisher Science Education | S96393 | |
| Flexible digital ureteroscope | Olympus America | URF-V | |
| Video system center | Olympus America | VISERA Pro OTV-S7 Pro | |
| Xenon light source | Olympus America | VISERA Pro CLV-S40 Pro | |
| Video recorder | MediCapture, Inc. | MediCap USB200 | |
| Flexible biopsy cup forceps | Olympus America | FBC-3115 | |
| Anesthesia machine | Euthanex Corporation | EZ-7000 Classic System |
References
- Huang, E. H., et al. Colonoscopy in mice. Surg. Endosc. 16, 22-24 (2002).
- Wirtz, S., Becker, C., Blumberg, R., Galle, P. R., Neurath, M. F. Treatment of T cell-dependent experimental colitis in SCID mice by local administration of an adenovirus expressing IL-18 antisense mRNA. J. Immunol. 168, 411-420 (2002).
- Funovics, M. A., Alencar, H., Su, H. S., Khazaie, K., Weissleder, R., Mahmood, U. Miniaturized multichannel near infrared endoscope for mouse imaging. Mol Imaging. 2, 350-357 (2003).
- Becker, C., et al. In vivo imaging of colitis and colon cancer development in mice using high resolution chromoendoscopy. Gut. 54, 950-954 (2005).
- Ravnic, D. J., Konerding, M. A., Huss, H. T., Wolloscheck, T., Pratt, J. P., Mentzer, S. J. Murine microvideo endoscopy of the colonic microcirculation. J. Surg. Res. 142, 97-103 (2007).
- Hamilton, M. J., et al. Essential role for mast cell tryptase in acute experimental colitis. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 290-295 (2011).
- Becker, C., Fantini, M. C., Neurath, M. F. High resolution colonoscopy in live mice. Nat. Protoc. 1, 2900-2904 (2006).
- Hensley, H. H., Merkel, C. E., Chang, W. C., Devarajan, K., Cooper, H. S., Clapper, M. L. Endoscopic imaging and size estimation of colorectal adenomas in the multiple intestinal neoplasia mouse. Gastrointest. Endosc. 69, 742-749 (2009).
- Banerjee, S., et al. Infection control during GI endoscopy. Gastrointest. Endosc. 67, 781-790 (2008).
- . Cleaning and disinfection of equipment for gastrointestinal endoscopy. Report of a Working. Party of the British Society of Gastroenterology Endoscopy Committee. Gut. 42, 585-593 (1998).
- Sano, Y., et al. New diagnostic method based on color imaging using narrow band imaging (NBI) system for gastrointestinal tract. Gastrointest. Endosc. 53, 125-12 (2001).
- Davies, J., Burke, D., Olliver, J. R., Hardie, L. J., Wild, C. P., Routledge, M. N. Methylene blue but not indigo carmine causes DNA damage to colonocytes in vitro and in vivo at concentrations used in clinical chromoendoscopy. Gut. 56, 155-156 (2007).
- Chiang, N., Schwab, J. M., Fredman, G., Kasuga, K., Gelman, S., Serhan, C. N. Anesthetics impact the resolution of inflammation. PLoS One. 3, e1879 (2008).
- Zilberman, D. E., et al. The digital flexible ureteroscope: in vitro assessment of optical characteristics. J. Endourol. 25, 519-522 (2011).
- Machida, H., Sano, Y., Hamamoto, Y., Muto, M., Kozu, T., Tajiri, H., et al. Narrow-band imaging in the diagnosis of colorectal mucosal lesions: a pilot study. Endoscopy. 36, 1094-1098 (2004).
- Dohoo, I., Martin, W., Stryhn, H., McPike, S. M. Cohort studies. Veterinary Epidemiologic Research. , 151-162 (2003).
- Yiou, R., et al. The pathophysiology of pelvic floor disorders: evidence from a histomorphologic study of the perineum and a mouse model of rectal prolapse. J. Anat. 199, 599-607 (2001).
