JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicina

Bağırsak İskemi-reperfüzyon Hasarı Murin Modeli

Published: May 11, 2016
doi:
10.3791/53881
, , , ,
1Trudeau Institute, 2Engelhardt Institute of Molecular Biology, 3Departments of Medicine and Infectious Diseases and Pathology,University of Florida

Summary

Burada tarlada bu tekniğin standardizasyonu teşvik etmek mortalite olmadan tekrarlanabilir yaralanma ile sonuçlanan farelerde bağırsak iskemi-reperfüzyon ayrıntılı prosedürü açıklar. Bağırsak iskemi-reperfüzyon hasarının Bu model yaralanma ve yenilenme hücresel ve moleküler mekanizmaları incelemek için kullanılabilir.

Abstract

İntestinal iskemi ateroskleroz, tromboz, hipotansiyon, nekrotizan enterokolit, bağırsak transplantasyonu, travma ve kronik inflamasyon gibi klinik durumların geniş bir yelpazesi ile ilişkili yaşamı tehdit eden bir durumdur. Bağırsak iskemi-reperfüzyon (İR) hasarı bağırsak hasarı ile sonuçlanan mezenterik damarları aracılığıyla yetersiz kan akışının neden olduğu akut mezenterik iskemi sonucu, olduğunu. Reperfüzyon aşağıdaki iskemi daha bağırsağın zarar arttırabilir. IR yaralanma mekanizmaları karmaşık ve tam olarak anlaşılamamıştır vardır. Bu nedenle, deneysel küçük hayvan modelleri IR yaralanma patofizyolojisi ve yeni tedavilerin geliştirilmesi anlamak için kritik öneme sahiptir.

Burada ölüm olmadan ince bağırsağın tekrarlanabilir yaralanma sağlayan akut bağırsak IR yaralanma fare modeli açıklanmaktadır. Bu geçici occludin distal ileum bölgesinde uyarılması iskemi ile elde edilirg mikrovasküler klipleri kullanarak 60 dakika superior mezenterik arterin periferik ve terminal teminat dalları. 1 saat ya da histolojik analizi ile incelenmiştir bağırsağın tekrarlanabilir yaralanma yaralanma sonuçları açıklandıktan sonra 2 saat reperfüzyon. mikrovasküler klip uygun pozisyon prosedürü için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle video klibi bu tekniğin ayrıntılı bir görsel adım adım açıklamasını sağlar. Bağırsak İR yaralanma Bu model yaralanma ve yenilenme hücresel ve moleküler mekanizmaları incelemek için kullanılabilir.

Introduction

bağırsak iskemisi ve epitel zarar kan akışının kesilmesi için çok hassastır. iskemi sonrası reperfüzyon doku yeniden oksijenlenmesini sağlar ve ayrıca patolojiyi teşvik edebilir. Bu nedenle, intestinal iskemi ve reperfüzyon yaralanması nekrotizan enterokolit, ince bağırsak nakli allograft reddi, abdominal aort anevrizması, kalp akciğer baypas ve iltihaplı bağırsak hastalığı 1,2 komplikasyonları içeren patolojilerin geniş bir yelpazesi ile ilişkilidir. Bağırsak IR hasarı, özellikle akut mezenterik iskemi, morbidite ve mortalite 3 sonuçlanan hayatı tehdit eden bir durumdur.

Az anlaşılmış olmasına rağmen, intestinal iskemi-reperfüzyon (İR) hasarı bağırsak Mikrobiyota değişiklikler gibi reaktif oksijen türleri ve enflamatuar sitokinlerin ve kemokinlerin 1,4-6 üretimi ile ilişkili olduğu düşünülmektedir. Bu, her iki aktivasyonuna yol açarNate ve inflamasyon ve doku hasarı 1,7,8 teşvik adaptif immün mekanizmalar.

Onlar kolay gain- ve zarar fonksiyon-genetik deneyler izin verdiği Hayvan modelleri, IR yaralanma mekanizmaları anlamak için kritik öneme sahiptir. IR çeşitli hayvan modelleri tam damar tıkanıklığına, düşük akımlı iskemi geliştirildi, ve (son kapsamlı inceleme 9 özetlenmiştir) damar tıkanıklığına segmentli edilmiştir. Superior mezenterik arter (SMA) tam damar tıkanıklığı neden olduğu bağırsak iskemi büyük hayvanların ve kemirgenler 9-11 IR kolay ve yaygın olarak kullanılan bir modeldir. Bununla birlikte, bağırsak farklı alanlarda hasar karşı farklı duyarlılığa sahiptir. Buna ek olarak, yaralanma değişken derecelerde iskemik hasar ve kurtarma sonucu süresi farklı anestezik, analjezik, arter tıkanıklığı teknikleri aralığı yanı sıra tutarsızlık birden STUDIE karşısında IR biyoloji anlayışımızı karıştırıcıs. Tablo 1 fare IR çalışmalarda bu tutarsızlıkları ortaya koymaktadır. kısa iskemik kez (30-45 dakika) kullanarak büyük dezavantajı vakalar ve kontroller arasındaki fark farklar görülebilir bunun üzerine kurtarma penceresi hedefliyor. epitele Hafif yaralanma, bu nedenle, reperfüzyon sonrası bir saat çözülmesi patolojik ölçümlerini epitel iadesinde farklılıkları bulmak gerekebilir uzman olabilir. Bunun tersine, aşırı hasar, iskemik yaralanma, 100 dakika tarafından görülen ölüm oranını ve geri kazanım süresi arttıkça, iade artık mümkün değildir epitel, tam soyulma- neden olabilir. Bu nedenle, burada bizim tarlada bu tekniğin standardizasyonu teşvik etmek mortalite olmadan tekrarlanabilir yaralanma ile sonuçlanan farelerde bağırsak IR ayrıntılı prosedürü açıklar. Bağırsak İR yaralanma Bu model yaralanma ve yenilenme hücresel ve moleküler mekanizmaları incelemek için kullanılabilir.

Protocol

Hayvan çalışmaları Sağlık kılavuzların Ulusal Enstitüsü ile uygun olarak yapıldı ve Kurumsal Hayvan Bakım tarafından onaylanmış ve Trudeau Enstitüsü Komitesi kullanın. 8-12 haftalık C57BL / 6 fareleri çalışma için kullanıldı. Cerrahi 1. Hazırlık Hazırlayın ve cerrahi aletler sterilize edin. burun konisi ve ısıtmalı pad ile izofluran tabanlı anestezi sistemi hazırlayın. Emin olun ısıtmalı ped ısınmış değil (<39 ºC). <li…

Representative Results

Biz farelerde ileum tekrarlanabilir IR kaynaklı yaralanma elde etmek için IR cerrahi deneysel protokol optimize. Örnek sonuçlar bu bölümde gösterilmiştir. Şekil 1 ileum iskemi ikna etmek için mikrovasküler klipler pozisyon örneklerini gösterir. Siyah oklar superior mezenterik arterin birinci dereceden dallarını kapatılmasıy ana klip konumunu gösterir. Yeşil oklar kollateral damarlardan kan a…

Discussion

Bağırsak IR yaralanma fare modellerinin geliştirilmesi büyük ölçüde doku hasarının mekanizmaları iyi anlaşılmasını sağlamıştır ve doku hasarı 7,9,11,34 en aza indirmek için potansiyel terapötik stratejilerin geliştirilmesine yardımcı oldu. Bu protokolün kritik adımlar mikrovasküler klip doğru konumlandırma, IR yaralanma iskemi ve uygun histolojik değerlendirme doğru zamanlama vardır.

iskemi süresi daha sonraki epitel hasar için kritik öneme sahi…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Rus Bilim Vakfı tarafından desteklenen bu çalışma, hayır verin. 14-50-00060 ve LLC RUSCHEMBIO. Bu çalışma aynı zamanda (CJ için) 294.083 (AVT için), ve NIH hibe RO1 DK47700 tarafından hibe Amerika Crohn`s ve Kolit Vakfı tarafından desteklenmiştir.

Materials

Heated Pad Sunbeam E12107-819 Alternative: Braintree Scientific heated pad
Table top research anesthesia Machine Vasco UCAP 0001-0000171 Alternative: Parkland Scientific, V3000PS
Nose Cone Parkland Scientific ARES500
Scavenger canister and replacement cartridge Parkland Scientific 80000, 80120
Induction Chamber Surgivet V711802
Isoflurane Piramal Healthcare NDC 66794-013-10 Controlled substance, contact IACUC
Animal clipper  Oster  Oster Golden A5 078005-050-003
Ophthalmic ointment Webster 8804604
Buprenorphine McKesson 562766 Controlled substance,contact IACUC
Ketaset (Ketamine HCl) Pfizer NADA 45-290 Controlled substance, contact IACUC
Cotton tips Puritan medical products 806-WC Autoclave before use
Betadine Purdue Products 67618-150-17 10% Povidone-Iodine
Sterile saline solution Aspen 46066-807-60 Adjust to room temperature before use
Sterile cotton gauze pad Fisher Healthcare 22-415-468
Non-adherent pad prepack Telfa 1238
IR rodent thermometer BIOSEB BIO-IRB153
Micro vascular clips, 70g Roboz Surgical  RS5424, RS5435 Alternative: WPI 14121, for SMA occlusion
Micro vascular clips, 40g Roboz Surgical  RS6472 Alternative:WPI 14120, for collateral vessels occlusion
Clip applying forceps World Precision Instruments 14189 Alternative: Roboz #RS-5410 or  #RS-5440
Gill's 3 hematoxylin Thermo Scientific 14-390-17
Surgical staples, Reflex 9 mm Cell Point Scientific 201-1000
Autoclip applier Beckton Dickinson 427630
Byopsy foam pad Simport M476-1
Tissue cassette Fisher Healthcare 15182701A Histosette II combination lid and base
10% buffered formalin Fisher Scientific 245-684
Surgical iris scissors World Precision Instruments 501263-G SC Alternative: Roboz RS6816
Operating scissors World Precision Instruments 501219-G Alternative: Roboz RS6814
Dressing forceps Roboz Surgical  RS-5228, RS-8122 Alternative: World Precision Instruments 1519-G
Heparin, endotoxin free, 300 USP units/vial, 50mg Sigma 2106
Reflex wound clip removing forceps Roboz Surgical  RS-9263 Alternative: World Precision Instruments: 500347
Mice C57BL/6J mice  Jackson Laboratory Stock No 0664
Telfa non-adherent dressings, 3×4, sterile Coviden 1050
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Eltzschig, H. K., Eckle, T. Ischemia and reperfusion–from mechanism to translation. Nat Med. 17, 1391-1401 (2011).
  2. Lenaerts, K., et al. New insights in intestinal ischemia-reperfusion injury: implications for intestinal transplantation. Curr Opin Organ Transplant. 18, 298-303 (2013).
  3. Yasuhara, H. Acute mesenteric ischemia: the challenge of gastroenterology. Surg Today. 35, 185-195 (2005).
  4. Perez-Chanona, E., Muhlbauer, M., Jobin, C. The microbiota protects against ischemia/reperfusion-induced intestinal injury through nucleotide-binding oligomerization domain-containing protein 2 (NOD2) signaling. Am J Pathol. 184, 2965-2975 (2014).
  5. Lee, H., et al. Delineating the relationships among the formation of reactive oxygen species, cell membrane instability and innate autoimmunity in intestinal reperfusion injury. Mol Immunol. 58, 151-159 (2014).
  6. Yoshiya, K., et al. Depletion of gut commensal bacteria attenuates intestinal ischemia/reperfusion injury. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 301, G1020-G1030 (2011).
  7. Wu, M. C., et al. The receptor for complement component C3a mediates protection from intestinal ischemia-reperfusion injuries by inhibiting neutrophil mobilization. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 9439-9444 (2013).
  8. Muhlbauer, M., Perez-Chanona, E., Jobin, C. Epithelial cell-specific MyD88 signaling mediates ischemia/reperfusion-induced intestinal injury independent of microbial status. Inflamm Bowel Dis. 19, 2857-2866 (2013).
  9. Gonzalez, L. M., Moeser, A. J., Blikslager, A. T. Animal models of ischemia-reperfusion-induced intestinal injury: progress and promise for translational research. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 308, G63-G75 (2015).
  10. Megison, S. M., Horton, J. W., Chao, H., Walker, P. B. A new model for intestinal ischemia in the rat. J Surg Res. 49, 168-173 (1990).
  11. Goldsmith, J. R., et al. Intestinal epithelial cell-derived mu-opioid signaling protects against ischemia reperfusion injury through PI3K signaling. Am J Pathol. 182, 776-785 (2013).
  12. Cuzzocrea, S., et al. Glycogen synthase kinase-3beta inhibition attenuates the development of ischaemia/reperfusion injury of the gut. Intensive Care Med. 33, 880-893 (2007).
  13. Farber, A., et al. A specific inhibitor of apoptosis decreases tissue injury after intestinal ischemia-reperfusion in mice. J Vasc Surg. 30, 752-760 (1999).
  14. Ben, D. F., et al. TLR4 mediates lung injury and inflammation in intestinal ischemia-reperfusion. J Surg Res. 174, 326-333 (2012).
  15. Watson, M. J., et al. Intestinal ischemia/reperfusion injury triggers activation of innate toll-like receptor 4 and adaptive chemokine programs. Transplant Proc. 40, 3339-3341 (2008).
  16. Watanabe, T., et al. Activation of the MyD88 signaling pathway inhibits ischemia-reperfusion injury in the small intestine. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 303, G324-G334 (2012).
  17. Murayama, T., et al. JNK (c-Jun NH2 terminal kinase) and p38 during ischemia reperfusion injury in the small intestine. Transplantation. 81, 1325-1330 (2006).
  18. Park, P. O., Haglund, U., Bulkley, G. B., Falt, K. The sequence of development of intestinal tissue injury after strangulation ischemia and reperfusion. Surgery. 107, 574-580 (1990).
  19. Jilling, T., Lu, J., Jackson, M., Caplan, M. S. Intestinal epithelial apoptosis initiates gross bowel necrosis in an experimental rat model of neonatal necrotizing enterocolitis. Pediatr Res. 55, 622-629 (2004).
  20. Aprahamian, C. J., Lorenz, R. G., Harmon, C. M., Dimmit, R. A. Toll-like receptor 2 is protective of ischemia-reperfusion-mediated small-bowel injury in a murine model. Pediatr Crit Care Med. 9, 105-109 (2008).
  21. Tatum, P. M., Harmon, C. M., Lorenz, R. G., Dimmitt, R. A. Toll-like receptor 4 is protective against neonatal murine ischemia-reperfusion intestinal injury. J Pediatr Surg. 45, 1246-1255 (2010).
  22. Fleming, S. D., et al. Anti-phospholipid antibodies restore mesenteric ischemia/reperfusion-induced injury in complement receptor 2/complement receptor 1-deficient mice. J. Immunol. 173, 7055-7061 (2004).
  23. Fleming, S. D., et al. Mice deficient in complement receptors 1 and 2 lack a tissue injury-inducing subset of the natural antibody repertoire. J. Immunol. 169, 2126-2133 (2002).
  24. Lapchak, P. H., et al. Platelets orchestrate remote tissue damage after mesenteric ischemia-reperfusion. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 302, G888-G897 (2012).
  25. Rehrig, S., et al. Complement inhibitor, complement receptor 1-related gene/protein y-Ig attenuates intestinal damage after the onset of mesenteric ischemia/reperfusion injury in mice. J. Immunol. 167, 5921-5927 (2001).
  26. Hoffman, S. M., Wang, H., Pope, M. R., Fleming, S. D. Helicobacter infection alters MyD88 and Trif signalling in response to intestinal ischaemia-reperfusion. Exp Physiol. 96, 104-113 (2011).
  27. Moses, T., Wagner, L., Fleming, S. D. TLR4-mediated Cox-2 expression increases intestinal ischemia/reperfusion-induced damage. J Leukoc Biol. 86, 971-980 (2009).
  28. Feinman, R., et al. HIF-1 mediates pathogenic inflammatory responses to intestinal ischemia-reperfusion injury. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 299, G833-G843 (2010).
  29. Lapchak, P. H., et al. The role of platelet factor 4 in local and remote tissue damage in a mouse model of mesenteric ischemia/reperfusion injury. PloS one. 7, e39934 (2012).
  30. Wen, S. H., et al. Ischemic postconditioning during reperfusion attenuates intestinal injury and mucosal cell apoptosis by inhibiting JAK/STAT signaling activation. Shock. 38, 411-419 (2012).
  31. Wang, F., et al. Temporal variations of the ileal microbiota in intestinal ischemia and reperfusion. Shock. 39, 96-103 (2013).
  32. Zou, L., Attuwaybi, B., Kone, B. C. Effects of NF-kappa B inhibition on mesenteric ischemia-reperfusion injury. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 284, G713-G721 (2003).
  33. Hassoun, H. T., et al. Alpha-melanocyte-stimulating hormone protects against mesenteric ischemia-reperfusion injury. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 282, G1059-G1068 (2002).
  34. Stallion, A., et al. Ischemia/reperfusion: a clinically relevant model of intestinal injury yielding systemic inflammation. J Pediatr Surg. 40, 470-477 (2005).
  35. Blikslager, A. T., Roberts, M. C., Rhoads, J. M., Argenzio, R. A. Is reperfusion injury an important cause of mucosal damage after porcine intestinal ischemia?. Surgery. 121, 526-534 (1997).
  36. Barker, N., et al. Identification of stem cells in small intestine and colon by marker gene Lgr5. Nature. 449, 1003-1007 (2007).
  37. Victoni, T., et al. Local and remote tissue injury upon intestinal ischemia and reperfusion depends on the TLR/MyD88 signaling pathway. Med Microbiol Immunol. 199, 35-42 (2010).
  38. Watanabe, T., et al. Toll-like receptor 2 mediates ischemia-reperfusion injury of the small intestine in adult mice. PloS one. 9, e110441 (2014).
  39. Pope, M. R., Fleming, S. D. TLR2 modulates antibodies required for intestinal ischemia/reperfusion-induced damage and inflammation. J. Immunol. 194, 1190-1198 (2015).
  40. Leung, F. W., Su, K. C., Passaro, E., Guth, P. H. Regional differences in gut blood flow and mucosal damage in response to ischemia and reperfusion. Am J Physiol. 263, G301-G305 (1992).
  41. Chiu, C. J., McArdle, A. H., Brown, R., Scott, H. J., Gurd, F. N. Intestinal mucosal lesion in low-flow states. I. A morphological, hemodynamic, and metabolic reappraisal. Arch Surg. 101, 478-483 (1970).
  42. Quaedackers, J. S., et al. An evaluation of methods for grading histologic injury following ischemia/reperfusion of the small bowel. Transplant Proc. 32, 1307-1310 (2000).
  43. Bianciardi, P., Scorza, R., Ghilardi, G., Samaja, M. Xanthine oxido-reductase activity in ischemic human and rat intestine. Free Radic Res. 38, 919-925 (2004).
  44. Yandza, T., et al. The pig as a preclinical model for intestinal ischemia-reperfusion and transplantation studies. J Surg Res. 178, 807-819 (2012).

Tags

Murine ModelIntestinal Ischemia-reperfusion InjurySuperior Mesenteric ArteryMicrovascular ClipsLaparotomyCecumIleumReperfusion
check_url/it/53881?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Gubernatorova, E. O., Perez-Chanona, E., Koroleva, E. P., Jobin, C., Tumanov, A. V. Murine Model of Intestinal Ischemia-reperfusion Injury. J. Vis. Exp. (111), e53881, doi:10.3791/53881 (2016).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image