Biliopankreatik Kanala Sodyum Taurocholate Retrograd Enjeksiyonu Kullanılarak Fare Şiddetli Akut Pankreatit Modelinin Kurulması
Summary
Burada şiddetli akut pankreatit fare modeli açıklanmıştır. Burada sunulan prosedür çok hızlı, basit ve erişilebilirdir, böylece akut pankreatitteki moleküler mekanizmaların ve farklı terapötik müdahalelerin uygun bir şekilde incelenmesine izin verir.
Abstract
Akut pankreatit (AP), özellikle şiddetli akut pankreatit (SAP) prevalansı her yıl genç yaş gruplarında artmaktadır. Ancak mevcut klinik uygulamada etkili tedavi eksikliği vardır. Transgenik ve nakavt suşlarının kolay erişilebilirliği ve in vivo değerlendirme için gereken minimum dozda ilaç sağlayan küçük boyutları ile AP araştırmaları için farelerde köklü bir deneysel model tercih edilir. Ayrıca, sodyum taurocholate (TC) yoluyla indüklenen SAP şu anda en yaygın kullanılan ve en iyi karakterize edilen modellerden biridir. Bu model AP sürecinde yeni tedaviler ve olası moleküler olaylar için araştırılmıştır. Burada, sodyum taurocholate ve basit bir ev yapımı mikrosyringe kullanarak bir AP fare modelinin neslini sunuyoruz. Ayrıca, sonraki histoloji ve serolojik testler için metodoloji de sağlıyoruz.
Introduction
Akut pankreatit (AP), ana pankreasın tıkanması ve daha sonra düktal distansiyon ve pankreas otodijsiyonunun anormal şekilde aktive edilen enzimleri tarafından engellenmesi ile karakterize pankreasın akut iltihabıdır. Klinik bulguları lokal veya sistemik inflamasyon, karın ağrısı ve serum amilaz yüksekliği1,2’dir. Şiddet sınıflandırmasına göre3, AP hafif, orta ve şiddetli formlarda ortaya çıkabilir ve bunların arasında şiddetli akut pankreatit (SAP), % 30’dan fazla ölüm oranı nedeniyle en endişe verici durumdur 4.. Amerika Birleşik Devletleri’nde AP, 200.000’den fazla hastayı etkileyen hastaneye yatışın en yaygın nedenlerinden biridir5. Ayrıca, AP, özellikle SAP, her yıl artmakta ve genç yaş gruplarını etkilememaktadır6. Ancak mevcut klinik pratikte etkili tedavi seçenekleri eksikliği vardır6,7. Bu nedenle, AP’de yer alan moleküler mekanizmaları araştırmak ve böylece tedavi iyileştirmesini kolaylaştırmak gerekir.
AP’de yer alan mekanizmaları incelemek ve farklı tedavi yöntemlerinin etkinliğini değerlendirmek için köklü deneysel hayvan modelleri gereklidir. Transgenik ve nakavt suşlarının kolay erişilebilirliği ve in vivo değerlendirme için gerekli ilaç dozlarını en aza indiren küçük boyutları ile AP araştırmaları için fareler tercih edilmektedir. Bu nedenle, farelerde birkaç AP modeli geliştirilmiştir8,9.
Caerulein10 intravenöz uygulama yoluyla indüklenen hafif bir pankreatit sıçan modelinden çalışan Niederau ve arkadaşları, aynı ilaç ve enjeksiyon yolu11 kullanılarak indüklenen acınar hücre nekrozu ile sunulan bir SAP fare modeli geliştirdi. Bu model noninvazivlik, hızlı indüksiyon, geniş tekrarlanabilirlik ve uygulanabilirlik dahil olmak üzere çeşitli avantajlara sahip olsa da, en büyük dezavantaj, çoğu durumda sadece hafif bir AP formunun geliştirilmesi ve böylece klinik alaka düzeyini sınırlamasıdır. Alkol AP’nin başlıca etiyolojik faktörlerinden biri olarak kabul edilir; Bununla birlikte, Foitzik ve arkadaşları pankreas hasarına sadece ekzokrin hiperstimülasyon12 gibi diğer faktörlerle birleştirildiğinde neden olduğunu bildirdi. Ayrıca, alkol kaynaklı AP modelleri farklı yönetim yolları üzerinden geliştirilmiş ve ilaç dozları 13,14,15 bildirilmiştir, ancak en büyük dezavantajları bunları yeniden üretmenin zorluğudur. L-arginin intraperitoneal yönetimi de farelerde AP’ye neden olabilir16; ancak düşük klinik ilgisi uygulamasını engellemez. Bir safra tuzu olan taurocholate, ilk olarak 1965 yılında Creutzfeld ve arkadaşları tarafından pankreas kanalı infüzyonu yoluyla insan AP’lerine benzeyen bir durumu teşvik ettiği için önerildi17. Patofizyolojide klinik ilgisi ile ilgili tartışmalar olsa da18,19, taurocholate kaynaklı pankreatit SAP için vazgeçilmez bir model olmaya devam etmektedir.
Bu modelin farkına varmak basit olduğundan ve farelerde de etkili olduğundan, şimdi küçük hayvan in vivo çalışmaları için en çok kullanılan AP modellerinden biridir. Perides ve arkadaşları, mice20’de SAP’yi teşvik etmek için sodyum taurocholate (TC) çalıştırdı ve patolojisini anlamak için içgörüler sağladı. Genetik modifikasyon teknikleri ile birlikte, bu model AP’de yer alan birkaç spesifik geni doğrulamamızı sağladı. Örneğin, Bicozo ve ark. CD38 geninin bir nakavtının BIR TC-infüzyon pankreatit modeline karşı korunduğunu gösterdi ve mekanizmaları hücre içi Ca2+ sinyalizasyonundaki değişikliklere bağladı21. Fanczal ve ark., fare pankreas acinar ve düktal hücrelerin plazma zarında TRPM2 ekspresyonunun fizyolojik etkilerini araştırdı ve TRPM2 nakavt farelerinde TC kaynaklı SAP’nin şiddetinin azaldığını gösterdi22. Ayrıca, bu model aynı zamanda birçok yeni ilacı vivo olarak test etmek için basit ve etkili bir yol sağlar. Örneğin, bu yöntem kafeinin terapötik etkilerinin doğrulanmasını sağladı23, dehidrokolik asit24 ve çeşitli antioksidanlar ve antikoagülanlar25,26. Bu kanıt, TC kaynaklı SAP modelinin çok yönlülüğünü göstermektedir. Wittel ve arkadaşları benzer bir fare modeli27 tanımlasa da, uygulama prosedürleriyle ilgili ayrıntıların eksikliği bulguların yeniden üretilememesine neden olabilir. Bu makalede, basit bir ev yapımı mikrosentemi kullanarak yöntemlere odaklanıyoruz ve TC kaynaklı SAP’yi inceliyoruz, böylece sadece AP patogenezinin ve tedavisinin daha fazla incelenmesi için değil, aynı zamanda diğer birçok madde için mükemmel bir şekilde uyarlanabilir deneysel bir yöntem için de olası rehberlik sağlıyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
TC kaynaklı SAP modeli mükemmel bir araştırma aracıdır. Bu çalışmada gösterildiği gibi, bu model belirli cihazlar kullanmadan genel laboratuvarlarda çok kolay bir şekilde gerçekleştirilir. Histoloji ve biyokimyasal analiz ile birlikte kullanıldığında, AP’yi indükleme ve değerlendirme için maliyet -(ucuz reaktifler) ve zaman kazandıran (24 saat aralığı) bir yaklaşım sağlar. TC konsantrasyonunun ayarlanması aynı zamanda hafif ve ılımlı AP üretme imkanı da sunar. Perides ve diğerleri ayr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Aşağıdaki hibelerden gelen destek için minnettarız: NCRCH Çevirisel Araştırma Hibesi [2020WSA01], Suzhou Genç Alimler için Sağlık Komisyonu’ndan KJXW Bilimsel Hibesi [KJXW2020002], Suzhou Şehri Bilim ve Teknoloji Planı (SKY2021038 ve SKJY2021050), Jiangsu Yükseköğretim Kurumlarının Öncelikli Akademik Program Geliştirmesinden (PAPD) bir hibe ve Jiangsu Eyaleti Birincil Araştırma ve Sosyal Gelişim Planı (BE2018659).
Materials
| 0.5% iodophor | Shanghai Likang Disinfectant | 310102 | 4 mL/mouse |
| 0.9% sodium chloride | Sinopharm Group Co., Ltd. | 10019318 | 0.8 mL/mouse |
| 1% Pentobarbital sodium | Sigma | P3761 | 0.2 -0.25 mL/mouse |
| 25 μL flat tip Microliter syringe | Gaoge, Shanghai | A124019 | |
| 4% Paraformaldehyde | Beyotime, Nantong, China | P0099-500ml | |
| 5% sodium taurocholate (TC) | Aladdin | S100834-5g | 10 μL/SAP mouse |
| 6-0 Sterile nylon microsuture with threaded needle (1/2 circle) | Cheng-He | 20093 | |
| 75% alcohol | Sinopharm Group Co., Ltd. | 10009218 | 4 mL/mouse |
| 8-0 Sterile nylon microsuture with threaded needle (3/8 circle) | Cheng-He | 19064 | |
| ALT Activity Assay Kit | EPNK, Anhui, China | ALT0012 | |
| Amylase Assay Kit | EPNK, Anhui, China | AMY0012 | |
| Angled small bulldog clamp with 12 mm jaw (3 cm) | Cheng-He | HC-X022 | |
| aspen shavings or shreds for mouse bedding | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology | VR03015 | |
| AST Activity Assay Kit | EPNK, Anhui, China | AST0012 | |
| Blood Urea Nitrogen (BUN) Assay Kit | EPNK, Anhui, China | BUN0011 | |
| C57BL/6 mouse | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology | 213 | |
| Creatine Assay Kit | EPNK, Anhui, China | CRE0012 | |
| Feature microtome blade | Beyotime, Nantong, China | E0994 | |
| Hemostatic Forceps (9.5 cm, Curved) | JZ, Shanghai Medical Instruments Co. Ltd. | JC3901 | |
| Lipase Assay Kit | Jiancheng, Nanjing, China | A054-2-1 | |
| Microtome | Leica biosystem, Germany | RM2245 | |
| Mindray biochemistry analyzer | Mindray, Shenzhen, China | BS-420 | |
| MPO Assay Kit | Jiancheng, Nanjing, China | A044-1-1 | |
| Normal mouse chow | Trophic, Nantong, China | LAD 1000 | |
| Phosphate buffered saline | Beyotime, Nantong, China | C0221A | |
| Straight micro-bulldog clamp with 5 mm jaw (1.5 cm) | JZ, Shanghai Medical Instruments Co. Ltd. | W40130 | |
| Straight or curved forceps (11.0 cm) | Cheng-He | HC-X091A or HC-X090A | |
| Straight Scissors (10.0 cm) | Cheng-He, Ningbo, China | HC-J039102 | |
| Thermo Scientific Centrifuge | Thermo Scientific, USA | Multifuge X1R |
References
- Lee, P. J., Papachristou, G. I. New insights into acute pancreatitis. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology. 16 (8), 479-496 (2019).
- Mandalia, A., Wamsteker, E. J., DiMagno, M. J. Recent advances in understanding and managing acute pancreatitis. F1000Research. 7, 959 (2018).
- Banks, P. A., et al. Classification of acute pancreatitis-2012: revision of the Atlanta classification and definitions by international consensus. Gut. 62 (1), 102-111 (2013).
- Munir, F., et al. Advances in immunomodulatory therapy for severe acute pancreatitis. Immunology Letters. 217, 72-76 (2020).
- Peery, A. F., et al. Burden of gastrointestinal disease in the United States: 2012 update. Gastroenterology. 143 (5), 1179-1187 (2012).
- Hines, O. J., Pandol, S. J. Management of severe acute pancreatitis. BMJ. 367, 6227 (2019).
- James, T. W., Crockett, S. D. Management of acute pancreatitis in the first 72 hours. Current Opinion in Gastroenterology. 34 (5), 330-335 (2018).
- Silva-Vaz, P., et al. Murine models of acute pancreatitis: a critical appraisal of clinical relevance. International Journal of Molecular Sciences. 20 (11), 2794 (2019).
- Hyun, J. J., Lee, H. S. Experimental models of pancreatitis. Clinical Endoscopy. 47 (3), 212-216 (2014).
- Renner, I. G., Wisner, J. R., Rinderknecht, H. Protective effects of exogenous secretin on ceruletide-induced acute pancreatitis in the rat. Journal of Clinical Investigation. 72 (3), 1081-1092 (1983).
- Niederau, C., Ferrell, L. D., Grendell, J. H. Caerulein-induced acute necrotizing pancreatitis in mice: protective effects of proglumide, benzotript, and secretin. Gastroenterology. 88 (5), 1192-1204 (1985).
- Foitzik, T., et al. Exocrine hyperstimulation but not pancreatic duct obstruction increases the susceptibility to alcohol-related pancreatic injury. Archives in Surgery. 129 (10), 1081-1085 (1994).
- Schneider, L., Dieckmann, R., Hackert, T., Gebhard, M. M., Werner, J. Acute alcohol-induced pancreatic injury is similar with intravenous and intragastric routes of alcohol administration. Pancreas. 43 (1), 69-74 (2014).
- Huang, W., et al. Fatty acid ethyl ester synthase inhibition ameliorates ethanol-induced Ca2+-dependent mitochondrial dysfunction and acute pancreatitis. Gut. 63 (8), 1313-1324 (2014).
- Sun, J., et al. NRF2 mitigates acute alcohol-induced hepatic and pancreatic injury in mice. Food and Chemical Toxicology. 121, 495-503 (2018).
- Kui, B., et al. New insights into the methodology of L-arginine-induced acute pancreatitis. PLoS One. 10 (2), 0117588 (2015).
- Creutzfeldt, W., Schmidt, H., Horbach, I. Studies on the effects of a trypsin inhibitor (Trasylol) on Enzyme activities and morphology in taurocholate and calciphylaxis pancreatitis of the rat (a contribution to the pathogenesis of pancreatitis). Klin Wochenschr. 43, 15-22 (1965).
- Liu, Z. H., et al. A simple taurocholate-induced model of severe acute pancreatitis in rats. World Journal of Gastroenterology. 15 (45), 5732-5739 (2009).
- Cavdar, F., et al. Controversial issues in biliary pancreatitis: when should we perform MRCP and ERCP. Pancreatology. 14 (5), 411-414 (2014).
- Perides, G., van Acker, G. J., Laukkarinen, J. M., Steer, M. L. Experimental acute biliary pancreatitis induced by retrograde infusion of bile acids into the mouse pancreatic duct. Nature Protocols. 5 (2), 335-341 (2010).
- Orabi, A. I., et al. Cluster of differentiation 38 (CD38) mediates bile acid-induced acinar cell injury and pancreatitis through cyclic ADP-ribose and intracellular calcium release. Journal of Biological Chemistry. 288 (38), 27128-27137 (2013).
- Fanczal, J., et al. TRPM2-mediated extracellular Ca(2+) entry promotes acinar cell necrosis in biliary acute pancreatitis. Journal of Physiology. 598 (6), 1253-1270 (2020).
- Huang, W., et al. Caffeine protects against experimental acute pancreatitis by inhibition of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-mediated Ca2+ release. Gut. 66 (2), 301-313 (2017).
- Zhang, X., et al. Dehydrocholic acid ameliorates sodium taurocholate-induced acute biliary pancreatitis in mice. Biology and Pharmaceutical Bulletin. 43 (6), 985-993 (2020).
- Hagiwara, S., et al. Antithrombin III prevents cerulein-induced acute pancreatitis in rats. Pancreas. 38 (7), 746-751 (2009).
- Hagiwara, S., et al. Danaparoid sodium prevents cerulein-induced acute pancreatitis in rats. Shock. 32 (1), 94-99 (2009).
- Wittel, U. A., et al. Taurocholate-induced pancreatitis: a model of severe necrotizing pancreatitis in mice. Pancreas. 36 (2), 9-21 (2008).
- Barlass, U., et al. Morphine worsens the severity and prevents pancreatic regeneration in mouse models of acute pancreatitis. Gut. 67 (4), 600-602 (2018).
- Wu, D., et al. A systematic review of NSAIDs treatment for acute pancreatitis in animal studies and clinical trials. Clinical Research in Hepatology and Gastroenterology. 44, 100002 (2020).
- Schmidt, J., et al. A better model of acute pancreatitis for evaluating therapy. Annals in Surgery. 215 (1), 44-56 (1992).
- Junyuan, Z., et al. Quercetin protects against intestinal barrier disruption and inflammation in acute necrotizing pancreatitis through TLR4/MyD88/p38MAPK and ERS inhibition. Pancreatology. 18 (7), 742-752 (2018).
- Waldron, R. T., et al. The Orai Ca(2+) channel inhibitor CM4620 targets both parenchymal and immune cells to reduce inflammation in experimental acute pancreatitis. Journal of Physiology. 597 (12), 3085-3105 (2019).
- Petersen, O. H., Gerasimenko, J. V., Gerasimenko, O. V., Gryshchenko, O., Peng, S. The roles of calcium and ATP in the physiology and pathology of the exocrine pancreas. Physiological Reviews. 101 (4), 1691-1744 (2021).
