Fleksibel Koloskopi i mus til at vurdere sværhedsgraden af colitis og Colorectal Tumorer med en valideret Endoskopisk Scoring System
Summary
I løbet af de sidste par år har en ny generation af endoskoper dukket op som vigtige diagnostiske forskning hjælpemidler til evaluering af murine colitis og kolorektale tumorer. Vi præsenterer her en detaljeret protokol til endoskopisk vurdering af inflammation og kolorektale tumorer i mus, såvel som en ny scoring system, der bruger decimaler identifikatorer for at dokumentere den endoskopiske alvoren af colitis og kolorektale tumorer.
Abstract
Brugen af moderne endoskopi til forskningsformål høj grad har lettet vores forståelse af gastrointestinale sygdomme. I særdeleshed har eksperimentel endoskopi været særdeles nyttigt til undersøgelser, der kræver gentagne vurderinger i et enkelt laboratorium dyr, såsom dem vurdere mekanismer kronisk inflammatorisk tarmsygdom og progression af kolorektal cancer. Men de metoder, der anvendes på tværs af undersøgelser er meget varierende. Mindst tre endoskopiske pointsystemer er blevet offentliggjort for murine colitis og offentliggjort protokoller til vurdering af kolorektale tumorer ikke fat tilstedeværelsen af samtidig colon inflammation. Denne undersøgelse udvikler og validerer en reproducerbar endoskopisk scoring system, der integrerer evaluering af både inflammation og tumorer samtidigt. Denne roman pointsystem har tre hovedkomponenter: 1) vurdering af omfanget og alvoren af kolorektal inflammation (baseret på perianale resultater, gennemsigtighed af wall, slimhinde blødning, og fokale læsioner), 2) kvantitativ registrering af tumor læsioner (gitter kort og bar graf), og 3) numerisk sortering af kliniske tilfælde af patologiske og forskning relevans baseret på decimaler enheder med tildelte kategorier af observerede læsioner og endoskopiske komplikationer (decimal identifikatorer). Den video og manuskript præsenteret heri var forberedt, efter IACUC-godkendte protokoller, at give efterforskerne til at score deres egne eksperimentelle mus bruger et godt valideret og meget reproducerbar endoskopisk metode, med systemet mulighed for at differentiere distalt fra proksimale endoskopisk colitis (D-PECS ).
Introduction
Murine endoskopi er udført som et nyttigt værktøj for forskningen i over et årti 1-3. Til dato har de fleste undersøgelser anvender murine endoskopi bruges stive endoskoper, selv om nogle også har brugt fleksibel sigmoideoskopi. Murine endoskopi giver øjeblikkelige resultater og en mere objektiv vurdering af omfanget af tarm normalitet, sværhedsgraden af inflammation, og tumorprogression i forhold til indirekte foranstaltninger, såsom vægttab, diarré og histologi (som er suboptimal når læsioner er pletvis), mens tilbyder indsigt om den generelle sundhed i tyktarmen. Mest bemærkelsesværdigt, endoskopi giver mulighed for gentagen vurdering af laboratoriets dyremodeller over tid, i modsætning til traditionel histologisk undersøgelse, der kræver dyr, der skal aflives og koloner til at blive høstet til analyse 1.. På trods af disse fordele, har anvendelsen af murine endoskopisk teknologi ikke været udbredt, og er begrænset af manglen på standardiserede protokoller for implementatiom og scoring af patologiske fund. Gennemføres korrekt, murine endoskopi lover godt for yderligere at lette vores forståelse og karakterisering af dyremodeller af flere kroniske gastrointestinale sygdomstilstande, herunder inflammatoriske tarmsygdomme, colitis, og kolorektale tumorer.
Nytten af murine endoskopisk teknologi beror på dens reproducerbarhed og objektivitet, som kræver eksistensen af standardiserede undersøgelsesprocedurer og et ensartet, ikke-redundant og pålidelig pointsystem for tarm sygdomme. Mindst tre beskrivende pointsystemer for endoskopisk vurdering af colitis 4-6, samt for colon tumorer 4,7,8 i mus er blevet offentliggjort. Men disse rapporterede tilgange og pointsystemer ikke umiddelbart sammenlignelige på tværs af studierne. I mange tilfælde er der ingen klar definition af de kriterier, der anvendes til klassificering af læsioner, og når kriterierne er givet, at de varierer meget. DesudenDer er ikke rapporteret pointsystemer, der integrerer en vurdering af både colitis og tumorer, to af de mest almindelige colon patologier, der kan opstå på samme tid og har interaktive effekter på resultatet, i en enkelt måling værktøj. Endelig er de endoskopiske pointsystemer, der findes for colitis har ofte inflammatoriske kategorier med begrænset diskrimination (dvs.. Smalle scoring muligheder over korte heltal skalaer, ofte 1-4) til korrekt repræsenterer sygdomsprogression scenarier og muliggøre brugen af parametrisk statistisk analyse.
I dette papir, vi beskriver anvendelsen af et fleksibelt endoskop til at vurdere sværhedsgraden af murin colitis og colon-tumorer og beskrive en standardiseret protokol for anvendelse af denne teknologi i den anatomiske vurdering af perianale region, endetarmen og den distale colon. Vi illustrerer effektiv fejlfinding under endoskopi for at minimere traume og billedartefakter, og vi skal beskrive en reproducerbar pointsystembaseret på validerede offentliggjorte kliniske parametre. Pointsystemet integrerer evaluering af både tarmbetændelse og svulster ved hjælp af en høj grad af diskrimination med 12 mulige grader af inflammation, tumor kortlægning og plotte muligheder, og en roman decimal enhed systemet (dvs. decimal identifikatorer) til at fremhæve resultater med specifik diagnostisk værdi ( dvs tumor udvikling, komplikationer under endoskopi, osv.). Brugen af decimaler identifikatorer giver mulighed for hurtig sporing af relevante datasæt til videre nedstrøms analyse. Endelig udfører vi pålidelighed og gyldighed test af pointsystemet i flere murine modeller af colitis og colitis-associeret cancer (dextransulfatnatrium (DSS) induceret colitis, Clostridium difficile infektion, og azoxymethan / DSS-induceret colon cancer).
Protocol
Representative Results
Discussion
Der er flere overvejelser om ændring og fejlfinding af den endoskopiske teknik i mus. Kritiske aspekter af proceduren, som skal beherskes under brug af fleksibel endoskopi omfatte justering af luftmængden nødvendig for at forhindre abdominal udspiling og respiratorisk kompromis på musen, og mindre tekniske aspekter af view kontrol med koordinering af vinkling og drejningsmoment kontrol . Moment er vigtig for at minimere risikoen for intestinal perforation. Når håndteres korrekt, murine fleksibel endoskopi bliver e…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Særlig tak til Sarah Kossak, Mitchell Guanzon, Sung Yeun Yang og Li Guo Jia, for deres samarbejde under endoskopisk vurdering af deres forsøgsdyr.
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).
