Summary

צנתור לטווח ארוך של טרונק לימפה במעי וגביית הלימפה חזירים ילודים

Published: March 05, 2016
doi:

Summary

We present a surgical procedure to catheterize the intestinal lymph trunk in neonatal pigs to collect large quantities of lipid metabolism components from efferent lymph.

Abstract

Catheterization of the intestinal lymph trunk in neonatal pigs is a technique allowing for the long-term collection of large quantities of intestinal (central) efferent lymph. Importantly, the collection of central lymph from the intestine enables researchers to study both the mechanisms and lipid constitutes associated with lipid metabolism, intestinal inflammation and cancer metastasis, as well as cells involved in immune function and immunosurveillance. A ventral mid-line surgical approach permits excellent surgical exposure to the cranial abdomen and relatively easy access to the intestinal lymph trunk vessel that lies near the pancreas and the right ventral segment of the portal vein underneath the visceral aspect of the right liver lobe. The vessel is meticulously dissected and released from the surrounding fascia and then dilated with sutures allowing for insertion and subsequent securing of the catheter into the vessel. The catheter is exteriorized and approximately 1 L/24 hr of lymph is collected over a 7 day period. While this technique enables the collection of large quantities of central lymph over an extended period of time, the success depends on careful surgical dissection, tissue handling and close attention to proper surgical technique. This is particularly important with surgeries in young animals as the lymph vessels can easily tear, potentially leading to surgical and experimental failure. The video demonstrates an excellent surgical technique for the collection of intestinal lymph.

Introduction

מערכת הלימפה היא שטח אלתר של פיזיולוגיה. במודלים פרה של צנתור הלימפה להתרחש מיני בעלי חיים שונה 1-8 ומשמשים והפרמצבטיקה ומכוני מחקר לחקור מנגנוני המעורבים שומנים 8-12 סמים מטבוליזם 13-15, גרורות סרטן 16 עם טיפול ניסיוני 17, ו -18 תפקוד מערכת החיסון -26. מחקר זה בוחן את שימוש צנתור מטען לימפה במעי במודל חזיר בית למדוד רכיבים של מטבוליזם שומנים בדם. מטבוליזם Lipoprotein מעורב בייצור הפרשת chylomicrons, כמו גם משינויים בשיעורי שומנים הקשורים חלבון כולל. אלה הם שיקולים חשובים כמו שיש הבדלים גדולים במטבוליזם שומנים בין במודלים של מכרסמים נפוצים ובני אדם וככזה, במודלי חזירים לאסוף לימפה במעי יכולים לספק מידע דומה יותר ללימוד שומנים ליtabolism באנשים 27-31.

מספר טכניקות כירורגיות משמשות כדי לאסוף את לימפה במעי במינים של בעלי חיים גדולים: גישת כתף גולגולתי (כלומר, צנתור צינור חזה) 5, גישת אגף העליון לרוחב 32-34, וכן קו אמצע גחון או גישת paramedian 22,35. וידאו זה מתאר בפירוט את ההליך הניתוח חזירים בגישה כירורגית קו אמצע גחון עבור הצנתור של המטען לימפה במעי. היתרי טכניקה כירורגית זהירות שיטה זו של צנתור הלימפה לאסוף כמויות גדולות של הלימפה מרכיביו לאורך תקופות ממושכות של זמן.

טכניקה זו פותחת מספר עצום של יישומים לתחומים רבים לבחון פונקציות פיסיולוגיות שונות. יישומים יכולים לכלול, אך אינם מוגבלים, ליפופרוטאין גוף וחילוף חומרי שומנים, immunosurveillance, בראשית גידול וגרור, תפקוד מעיים, ואת developmאף אוזן גרון והתקדמות של מחלה דלקתית של המעי.

Protocol

כל הנהלים על חיות ניסוי המתוארות הוא סרטון ואת כתב היד אושרו על ידי ועדת הטיפול בבעלי החיים המוסדיים השתמש ועקב אחר ההנחיות שנקבעו על ידי המועצה הקנדית של טיפול בבעלי החיים. 1. הרדמה כירורגית והכנת כירורגים של החזירים הילודים <ol s…

Representative Results

צנתור הלימפה של המטען הלימפה מעיים של חזיר בילוד מאפשר איסוף של כ 1 L / 24 שעות של הלימפה מרכזית על תקופה של 7 ימים. הלימפה שנאסף בניסויים זה הכיל רכיבים של מטבוליזם שומנים בדם, כלומר חלבון הלימפה הכולל, ליפופרוטאין ApoB48, טריגליצרידים, חלבון כולל, וכול?…

Discussion

איסוף לימפה במעי הוא שיטה מצוינת לחקור מנגנוני המעורבים שומנים 8-12 ו מטבוליזם התרופה 13-15, סרטן גרורות 16,17, סחר תא ותפקוד מערכת חיסון 18-26, במודלים של בעלי חיים שונים הניסיונות. ואכן, את היכולת לקצור כמויות גדולות של מי היקפי (מביא) ומרכז (efferent וכלי ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The work was supported in part by funding from Alberta Livestock and Meat Agency and Natural Science and Research Council Discovery grant to S. D. Proctor.

Materials

Miller laryngoscope blade Welch Allyn 68044 182 mm length
Surgivet advisor: Vital signs monitor Surgivet V9203
Rectal temperature probe Surgivet V3417
Mono-polar electrosurgery generator Valley Lab
Metzenbaum scissors Fine Science 14518-18
Tuffier retractor Stevens 162-11-676
Mosquito forceps Stevens 162-7-10
Kelly forceps-curved (14cm) Stevens 162-7-38
Allis tissue forceps Stevens 162-7-38
Forceps dressing-eye (10.2cm) Stevens 162-18-780
Forceps dressing-Adison (12.1cm) Stevens 162-17-2510
Needle Drivers Stevens 162-V98-42
Iris scissors Fine science 14058-11
Circulating water pump Jorvet J-783X
Maxitherm-Vinyl blanket Jorvet J-784C
Q tip applicators Fisher Scientific 22-037-960
Catheterization  tubing (4.06 OD X 2.31 ID) Braintree Scientific Inc. MRE-160 Micro-Renethane implantation tubing
2-0 silk suture Ethicon LA556
2-0 polyglactin suture Ethicon J443H 2-0 vicryl
Large animal jacket Lomir Biomedical Inc. SSJ2YC
Polypropylene wash bottles Fisher Scientific 03-409-22C 500 ml
Penicillin-Streptomycin Sigma Aldrich D4333
EDTA Sigma Aldrich 60-00-4
Amphotericin B Sigma Aldrich A2411
Azaperone Elanco Animal Health Stresnil
Dexmedetomidine hydrochloride Zoetis 6295 Dexdomitor
Isoflurane Abbott Animal  Health 05260-5 IsoFlo
Ketamine hydrochloride Zoetis 2626 Ketaset
Bupenorphine hydrochloride Champion Alstoe Animal Health DIN:02347510
6 mm Endotracheal tube Jorvet J-165d
10% Lidocaine spray AstraZeneca DIN:02003767
4 % Chlorhexidine surgical scrub Partnar Animal Health PCH-011 Diluted: 2.0% solution
3M Surgical steri- drape 3M Health Care 1040
SDS page gel Invitrogen EA0375BOX 3-8 % tris acetate
Polyvinylidene fluoride membrane Millipore IPVH00010 0.45 μm pore size
ApoB antibody  EMD Millipore AB742 1:4000 dilution
Donkey anti-goat IgG-HRP Santa Cruz Biotechnology Sc-2304
ECL Prime Western Blotting Reagent GE Healthcare LifeSciences RPN2232   
Triglyceride Kit Wako Pure Chemicals 998-40391/994-40491
Total Cholesterol Kit Wako Pure Chemicals 439-17501
Total Protein  Pierce  23225 Bicinchoninic Acid Assay

References

  1. Lindsay, F. E. F. The cisterna chyli as a source of lymph samples in the cat and dog. Res. Vet. Sci. 17, 256-258 (1974).
  2. Kohan, A. B., Howles, P. N., Tso, P. Methods for studying rodent intestinal lipoprotein production and metabolism. Curr. Protoc. Mouse Biol. 2, 219-230 (2012).
  3. Wang, X. D., et al. Intestinal uptake and lymphatic absorption of beta-carotene in ferrets: a model for human beta-carotene metabolism. Am. J. Physiol. 263 (4 Pt 1), G480-G486 (1992).
  4. Hein, W. R., Barber, T., Cole, S. A., Morrison, L., Pernthaner, A. Long-term collection and characterization of afferent lymph from the ovine small intestine. J.Immunol. Methods. 293 (1-2), 153-168 (2004).
  5. Hartmann, P. E., Lascelles, A. K. The flow and lipid composition of thoracic duct lymph in the grazing cow. J. Physiol. 184 (1), 193-202 (1966).
  6. Redgrave, T. G., Dunne, K. B. Chylomicron formation and composition in unanaesthetised rabbits. Atherosclerosis. 22 (3), 389-400 (1975).
  7. Binns, R. M., Hall, J. G. The paucity of lymphocytes in the lymph of unanaesthetised pigs. Br. J. Exp. Pathol. 47 (3), 275-280 (1966).
  8. Ohlsson, L., Kohan, A. B., Tso, P., Ahren, B. GLP-1 released to the mesenteric lymph duct in mice: Effects of glucose and fat. Regul. Pept. 189, 40-45 (2014).
  9. Ho, H. T., Kim, D. N., Lee, K. T. Intestinal apolipoprotein B-48 synthesis and lymphatic cholesterol transport are lower in swine fed high fat, high cholesterol diet with soy protein than with casein. Atherosclerosis. 77 (1), 15-23 (1989).
  10. Arnold, M., Dai, Y., Tso, P., Langhans, W. Meal-contingent intestinal lymph sampling from awake, unrestrained rats. Am. J. Physiol. Integr. Comp. Physiol. 302 (12), R1365-R1371 (2012).
  11. Nguyen, T. M., Sawyer, J. K., Kelley, K. L., Davis, M. A., Kent, C. R., Rudel, L. L. ACAT2 and ABCG5/G8 are both required for efficient cholesterol absorption in mice: evidence from thoracic lymph duct cannulation. J. Lipid Res. 53 (8), 1598-1609 (2012).
  12. Sato, M., Kawata, Y., Erami, K., Ikeda, I., Imaizumi, K. LXR agonist increases the lymph HDL transport in rats by promoting reciprocally intestinal ABCA1 and apo A-I mRNA levels. Lipids. 43 (2), 125-131 (2008).
  13. Boyd, M., Risovic, V., Jull, P., Choo, E., Wasan, K. M. A stepwise surgical procedure to investigate the lymphatic transport of lipid-based oral drug formulations: Cannulation of the mesenteric and thoracic lymph ducts within the rat. J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 49 (2), 115-120 (2004).
  14. Sugawara, T., et al. Intestinal absorption of dietary maize glucosylceramide in lymphatic duct cannulated rats. J. Lipid Res. 51 (7), 1761-1769 (2010).
  15. Shackleford, D. M., et al. Contribution of lymphatically transported testosterone undecanoate to the systemic exposure of testosterone after oral administration of two andriol formulations in conscious lymph duct-cannulated dogs. J. Pharmacol. Exp. Ther. 306 (3), 925-933 (2003).
  16. Lespine, A., et al. Contribution of lymphatic transport to the systemic exposure of orally administered moxidectin in conscious lymph duct-cannulated dogs. Eur. J. Pharm. Sci. 27 (1), 37-43 (2006).
  17. Carr, J., Carr, I., Dreher, B., Betts, K. Lymphatic metastasis: invasion of lymphatic vessels and efflux of tumour cells in the afferent popliteal lymph as seen in the Walker rat carcinoma. J. Pathol. 132 (4), 287-305 (1980).
  18. Bennell, M. A., Husband, A. J. Route of lymphocyte migration in pigs. I. Lymphocyte circulation in gut-associated lymphoid tissue. Immunology. 42 (3), 469-474 (1981).
  19. Knight, J. S., Baird, D. B., Hein, W. R., Pernthaner, A. The gastrointestinal nematode Trichostrongylus colubriformis down-regulates immune gene expression in migratory cells in afferent lymph. BMC Immunol. 11, 51 (2010).
  20. Milling, S. W., Jenkins, C., MacPherson, G. Collection of lymph-borne dendritic cells in the rat. Nat. Protoc. 1 (5), 2263-2270 (2006).
  21. Pernthaner, A., Cole, S. A., Gatehouse, T., Hein, W. R. Phenotypic diversity of antigen-presenting cells in ovine-afferent intestinal lymph. Arch. Med. Res. 33 (4), 405-412 (2002).
  22. Thielke, K. H., Pabst, R., Rothkotter, H. J. Quantification of proliferating lymphocyte subsets appearing in the intestinal lymph and the blood. Clin. Exp. Immunol. 117 (2), 277-284 (1999).
  23. Mayrhofer, G., Fisher, R. IgA-containing plasma cells in the lamina propria of the gut: failure of a thoracic duct fistula to deplete the numbers in rat small intestine. Eur. J. Immunol. 9 (1), 85-91 (1979).
  24. Beh, K. J. The origin of IgA-containing cells in intestinal lymph of sheep. Aust. J. Exp. Biol. Med. Sci. 55 (3), 263-274 (1977).
  25. Bennell, M. A., Husband, A. J. Route of lymphocyte migration in pigs. II. Migration to the intestinal lamina propria of antigen-specific cells generated in response to intestinal immunization in the pig. Immunology. 42 (3), 475-479 (1981).
  26. Rothkotter, H. J., Huber, T., Barman, N. N., Pabst, R. Lymphoid cells in afferent and efferent intestinal lymph: lymphocyte subpopulations and cell migration. Clin. Exp. Immunol. 92 (2), 317-322 (1993).
  27. Vilahur, G., Padro, T., Badimon, L. Atherosclerosis and thrombosis: insights from large animal models. J. Biomed. Biotechnol. 1, (2011).
  28. Getz, G. S., Reardon, C. A. Animal models of atherosclerosis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 32 (5), 1104-1115 (2012).
  29. Skold, B. H., Getty, R., Ramsey, F. K. Spontaneous atherosclerosis in the arterial system of aging swine. Am. J. Vet. Res. 27 (116), 257-273 (1966).
  30. Reiser, R., Sorrels, M. F., Williams, M. C. Influence of high levels of dietary fats and cholesterol on atherosclerosis and lipid distribution in swine. Circ. Res. 7, 833-846 (1959).
  31. Casani, L., Sanchez-Gomez, S., Vilahur, G., Badimon, L. Pravastatin reduces thrombogenicity by mechanisms beyond plasma cholesterol lowering. Thromb. Haemost. 94 (5), 1035-1041 (2005).
  32. Romosos, D. R., McGilliard, A. D. Preparation of thoracic and intestinal lymph duct shunts in calves. J. Dairy Sci. 53 (9), 1275-1278 (1970).
  33. Shannon, A. D., Lascelles, A. K. The intestinal and hepatic contributions to the flow and composition of thoracic duct lymph in young milk-fed calves. Q.J. Exp. Physiol. Cogn. Med. Sci. 5 (2), 194-205 (1968).
  34. Aliev, A. A. Intestinal lymph of ruminants. I. Operative techniques for collecting intestinal lymph from ruminants. Acta Vet.Hung. 38 (1-2), 105-120 (1990).
  35. Butterfield, A. B., Lumb, W. V., Litwak, P. Surgical preparation of miniature swine for atherosclerosis research. Am. J. Vet. Res. 37 (12), 1519-1523 (1976).
  36. Saar, L. I., Getty, R. Lymphatic system. Sisson and Grossman’s: The anatomy of domestic animals. 2, 1343-1358 (1975).
  37. Zanchet, D. J., de Souza Montero, E. F. Pig liver sectorization and segmentation and virtual reality depiction. Acta. Cirurgica. Basilera. 17 (6), 382-387 (2002).
  38. Vine, D. F., Takechi, R., Russell, J. C., Proctor, S. D. Impaired postprandial apolipoprotein-B48 metabolism in the obese, insulin-resistant JCR:LA-cp rat: increased atherogenicity for the metabolic syndrome. Atherosclerosis. 190 (2), 282-290 (2007).
  39. Li, W. C., et al. Biomechanical properties of ascending aorta and pulmonary trunk in pigs and humans. Xenotransplantation. 15 (6), 384-389 (2008).
  40. Arkill, K. P., Moger, J., Winlove, C. P. The structure and mechanical properties of collecting lymphatic vessels: an investigation using multimodal nonlinear microscopy. J. Anat. 216 (5), 547-555 (2010).
  41. Uwiera, R. R. E., et al. Plasmid DNA induces increased lymphocyte trafficking: a specific role for CpG motifs. Cell. Immunol. 214 (2), 155-164 (2001).
  42. Black, D. D., Davidson, N. O. Intestinal apolipoprotein synthesis and secretion in the suckling pig. J. Lipid Res. 30 (2), 207-218 (1989).
  43. Heider, J. G., Pickens, C. E., Lawrence, K. A. Role of acyl CoA:cholesterol acyltransferase in cholesterol absorption and its inhibition by 57-118 in the rabbit. J. Lipid Res. 24, 1127-1134 (1983).
  44. Noh, S. K., Koo, S. I. Milk sphingomyelin is more effective than egg sphingomyelin in inhibiting intestinal absorption of cholesterol and fat in rats. J. Nutr. 134, 2611-2616 (2004).
  45. Brunham, L. R., et al. Intestinal ABCA1 directly contributes to HDL biogenesis in vivo. J. Clin. Invest. 116 (4), 1052-1062 (2006).
check_url/kr/53457?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Uwiera, R. R., Mangat, R., Kelly, S., Uwiera, T. C., Proctor, S. D. Long-Term Catheterization of the Intestinal Lymph Trunk and Collection of Lymph in Neonatal Pigs. J. Vis. Exp. (109), e53457, doi:10.3791/53457 (2016).

View Video