Die Colon-26-Karzinom Tumor-tragenden Maus als Modell für die Untersuchung von Krebs Kachexie
Summary
Mice bearing the Colon-26 (C26) carcinoma represent a classical model of cancer cachexia. Progressive muscle wasting occurs in association with tumor growth, over-expression of muscle-specific ubiquitin ligases, and reductions in muscle cross-sectional area. Fat loss is also observed. Cachexia is studied in a time-dependent manner with increasing severity of wasting.
Abstract
Cancer cachexia is the progressive loss of skeletal muscle mass and adipose tissue, negative nitrogen balance, anorexia, fatigue, inflammation, and activation of lipolysis and proteolysis systems. Cancer patients with cachexia benefit less from anti-neoplastic therapies and show increased mortality1. Several animal models have been established in order to investigate the molecular causes responsible for body and muscle wasting as a result of tumor growth. Here, we describe methodologies pertaining to a well-characterized model of cancer cachexia: mice bearing the C26 carcinoma2-4. Although this model is heavily used in cachexia research, different approaches make reproducibility a potential issue. The growth of the C26 tumor causes a marked and progressive loss of body and skeletal muscle mass, accompanied by reduced muscle cross-sectional area and muscle strength3-5. Adipose tissue is also lost. Wasting is coincident with elevated circulating levels of pro-inflammatory cytokines, particularly Interleukin-6 (IL-6)3, which is directly, although not entirely, responsible for C26 cachexia. It is well-accepted that a primary mechanism by which the C26 tumor induces muscle tissue depletion is the activation of skeletal muscle proteolytic systems. Thus, expression of muscle-specific ubiquitin ligases, such as atrogin-1/MAFbx and MuRF-1, represent an accepted method for the evaluation of the ongoing muscle catabolism2. Here, we present how to execute this model in a reproducible manner and how to excise several tissues and organs (the liver, spleen, and heart), as well as fat and skeletal muscles (the gastrocnemius, tibialis anterior, and quadriceps). We also provide useful protocols that describe how to perform muscle freezing, sectioning, and fiber size quantification.
Introduction
Muskelschwund ist eine ernste Komplikation bei verschiedenen klinischen Zuständen wie Krebs, Sepsis, Leberzirrhose, Herz- und Nierenversagen, chronische obstruktive Lungenerkrankung und AIDS. Insbesondere ist Muskelschwund in mindestens 50% der Patienten mit Krebs 1 evident. Der Verlust der Skelettmuskulatur bei Krebs resultiert aus einer erhöhten Proteinabbau aufgrund der Überaktivierung der Skelettmuskulatur proteolytischen Systeme und / oder verringerte Proteinsynthese 6. Lipolyse ist auch offensichtlich, zum Abbau von Fettgewebe führt. Klinisch Kachexie ist mit verminderter Qualität und Länge des Lebens verbunden und geschätzt wird , in 20 die Ursache des Todes zu sein – 30% der Krebspatienten 7. Verwendung von experimentellen Modellen, die die menschliche Krankheit möglichst genau ähneln vorteilhaft wäre. Eine optimale Tiermodell wird durch eine hohe Reproduzierbarkeit sowie durch begrenzte Interferenz von verschiedenen Therapien und unvorhersehbaren Faktoren gekennzeichnetDiät, Geschlecht und genetischen Hintergrund, der 8 mit dem klinischen Zustand in der Regel verbunden sind. Bisher hat Krebskachexie sucht hauptsächlich in Tiermodellen durch Transplantation von Krebszellen oder Injektion von Karzinogenen gekennzeichnet, obwohl eine neue Methode zu verwenden, ist genetisch veränderte Mäuse anfällig für die Entwicklung von Krebs.
Mäuse , denen das C26 – Karzinom Lager stellen eine gut charakterisierte und extensiv genutzte Modell der Tumorkachexie 2,5 (auch als Kolon-26 und Adenokarzinom bezeichnet). Das Wachstum der C26 Tumor Ergebnisse in Körper und Muskelgewichtsverlust, vor allem durch eine verbesserte Fett- und Proteinabbau 9. Im allgemeinen wird eine 10% ige Tumorgewicht gegenüber der Gesamtkörpergewicht mit einer Reduktion von 20-25% in der Skelettmuskelmasse und eine größere Abreicherung von Fett 3,10 zugeordnet. Hepatomegalie und Splenomegalie sind auch mit Tumorwachstum, zusammen mit der Aktivierung der Akutphasenreaktion und der Erhöhung von pro-INFLA beobachtetmmatory Cytokinspiegel 3,11. Unter diesen ist bekannt , dass IL-6 eine entscheidende Rolle spielt , Muskelschwund in der C26 – Modell in der Vermittlung, obwohl dieses Zytokin ist wahrscheinlich nicht der einzige Induktor von Kachexie 12. Erhöhte IL-6 verursacht Muskelatrophie durch Aktivierung des JAK / STAT3 Pathway, und kann diesen Transkriptionsfaktor Hemmen verhindern 3,4 Muskelschwund.
Während C26-induzierte Muskelschwund, wie in vielen Bedingungen der Muskelatrophie, wird Muskelmasse weitgehend durch die Verringerung der Muskelproteingehalt über Muskelfasern verloren, nicht durch den Zelltod oder den Verlust von Fasern 13. In C26 Kachexie, eine Verschiebung hin zu kleineren Querschnittsflächen ist sowohl in glykolytischen und oxidativen Fasern 2 beobachtet. Dies ist auch mit reduzierter Muskelkraft 5 konsistent. Viele Gruppen haben weltweit Vorteil des C26-Modell genommen, um neue Vermittler von Muskelschwund entdecken oder klinisch relevante Medikamente gegen Krebs cacHexia. Jedoch haben viele verschiedene Verfahren für die Verwendung dieses Modells wurde, berichtet Bedenken hinsichtlich der Konsistenz der erhaltenen Daten Anheben und Barrieren Reproduzierbarkeit in verschiedenen experimentellen Bedingungen darstellen. Hier berichten wir über eine typische Anwendung dieses Modell für die Untersuchung von Tumorkachexie, die standardisierte und reproduzierbare Daten liefert.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vor allem in seinen letzten Stadien ist Darmkrebs mit der Entwicklung von Kachexie, die schlechtere Ergebnisse und Verringerung der Lebensqualität des Patienten verantwortlich ist. Viele Studien haben sich auf die Behandlung von Zuständen Sekundar zu Krebs fokussiert; jedoch trotz vieler Bemühungen in dieser Richtung gibt es noch keine zugelassene Therapie für Krebs Kachexie 21. Daher ist es zwingend notwendig, dass die Tiermodelle der menschlichen Pathologie so eng wie möglich, um ähneln Übersetzung d…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Richard Lieber and Shannon Bremner for their ImageJ macro and instructions. While at Thomas Jefferson University, this work was supported by the Pennsylvania Department of Health CURE Grant TJU No. 080-37038-AI0801. Subsequently, this study was supported by a grant to AB from the National Institutes of Health (R21CA190028), and by grants to TAZ from the National Institutes of Health (R01CA122596, R01CA194593), the IU Simon Cancer Center, the Lustgarten Foundation, the Lilly Foundation, Inc., and the IUPUI Pancreas Signature Center.
Materials
| Cell culture Flasks | Falcon – Becton Dickinson | 35-5001 | |
| DMEM | Cellgro | 10-017-CV | |
| FBS | Gibco | 26140 | |
| Streptomycin-Penicillin | Cellgro | 30-002-CI | |
| CD2F1 mice | Harlan | 060 | |
| Anesthesia apparatus | EZ-Anesthesia | EZ-7000 | |
| 2-Methyl Butane | Sigma-Aldrich | M32631 | |
| OCT | Tissue-Tek | 4583 | |
| Cryostat | Leica | CM1850 | |
| Cork disks | Electron Microscopy Sciences | 63305 | |
| Superfrost plus glass slides | VWR | 48311-703 | |
| Anti-Laminin Rabbit polyclonal antibody | Sigma-Aldrich | L9393 | |
| Anti-Dystrophin Mouse Monoclonal antibody | Vector Laboratories | VP-D508 | |
| Alexa Flour 594 anti-mouse IgG | Life Technologies | A11062 | |
| Alexa Flour 594 anti-rabbit IgG | Life Technologies | A21211 | |
| Hematoxylin | Sigma-Aldrich | GHS216 | |
| Eosin | Sigma-Aldrich | HT110332 | |
| Xylene | Acros Organics | 422680025 | |
| Cytoseal-XYL | Thermo | 8312-4 | |
| Microscope | Zeiss | Observer.Z1 | |
| Bamboo Tablet | Wacom | CTH-661 | |
| Prism 7.0 for Mac OS X | GraphPad Software, Inc. | ||
| Excel for Mac 2011 | Microsoft Corp. | ||
| Image J | US National Institutes of Health | IJ1.46 | http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html |
| Microtainer | BD | 365873 |
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