Een muismodel voor chronische pancreatitis via galweg TNBS-infusie
Summary
Chronische pancreatitis (CP) is een ziekte die wordt gekenmerkt door ontsteking en fibrose van de alvleesklier, vaak geassocieerd met hardnekkige buikpijn. Dit artikel richt zich op het verfijnen van de techniek om een muismodel van CP te genereren via galweginfusie met 2,4,6 -trinitrobenzeensulfonzuur (TNBS).
Abstract
Chronische pancreatitis (CP) is een complexe ziekte waarbij alvleesklierontsteking en fibrose, glandulaire atrofie, buikpijn en andere symptomen betrokken zijn. Verschillende knaagdiermodellen zijn ontwikkeld om CP te bestuderen, waarvan het galkanaal 2,4,6 -trinitrobenzeensulfonzuur (TNBS) infusiemodel de kenmerken van neuropathische pijn repliceert die bij CP worden gezien. Galweg medicijninfusie bij muizen is echter technisch uitdagend. Dit protocol demonstreert de procedure van galweg TNBS-infusie voor het genereren van een CP-muismodel. TNBS werd toegediend in de alvleesklier via het ampulla van Vater in de twaalfvingerige darm. Dit protocol optimaliseerde het medicijnvolume, chirurgische technieken en medicijnbehandeling tijdens de procedure. Met TNBS behandelde muizen vertoonden kenmerken van CP zoals weerspiegeld door gewichtsverminderingen van het lichaamsgewicht en de alvleesklier, veranderingen in pijngerelateerd gedrag en abnormale pancreasmorfologie. Met deze verbeteringen was de mortaliteit geassocieerd met TNBS-injectie minimaal. Deze procedure is niet alleen van cruciaal belang bij het genereren van pancreasziektemodellen, maar is ook nuttig bij de lokale toediening van pancreasgeneesmiddelen.
Introduction
Chronische pancreatitis (CP) is een chronische ontstekingsziekte die wordt gekenmerkt door de atrofie van de alvleesklier, fibrose, buikpijn en uiteindelijk verlies van zowel exocriene als endocriene functies1. De huidige medische en chirurgische behandelingen zijn niet curatief, maar worden uitgevoerd om symptomen te verlichten die het gevolg zijn van de ziekte: refractaire buikpijn, endocriene en exocriene disfunctie. Daarom zijn effectievere behandelingen dringend nodig2. Diermodellen bieden een essentieel hulpmiddel voor het ontwikkelen van een beter begrip van de ziekte en het onderzoeken van potentiële therapieën3. Er zijn meerdere muismodellen voor CP ontwikkeld, waarvan ceruleïne- en/of alcoholmodellen veel worden gebruikt. Van ceruleïne, een oligopeptide dat de secretie van de alvleesklier stimuleert, is aangetoond dat het reproduceerbaar een CP-model induceert met pancreasatrofie, fibrose, onder andere4. Een ander veel voorkomend model maakt gebruik van seriële injecties van L-arginine, die exocriene insufficiëntie produceert die vergelijkbaar is met die waargenomen bij menselijke patiënten5. CP kan ook worden geïnduceerd door volledige of gedeeltelijke ligatie van de ductus pancreatischeul,- en pancreaskanaalhypertensie6,7. Ondanks de verscheidenheid aan diermodellen die beschikbaar zijn voor CP, reproduceert geen van deze modellen effectief de buikpijn die wordt ervaren door CP-patiënten8.
Eerdere studies toonden aan dat lokale pancreasinjectie van 2,4,6-trinitrobenzeensulfonzuur (TNBS) de aanhoudende pijn repliceert die wordt ervaren door CP-patiënten9,10,11. Met TNBS behandelde muizen vertoonden abdominale overgevoeligheid en verhoogd pijngerelateerd gedrag, evenals een “gegeneraliseerde overgevoeligheid” voor pijnlijke stimuli, een fenomeen dat is waargenomen bij CP-patiënten10. Naast het nauwkeurig nabootsen van CP-pijn, repliceert het TNBS-model ook andere pathologische kenmerken van de menselijke conditie, zoals fibrose, mononucleaire celinfiltratie en vervanging van acinaire cellen door vetweefsel10,12. TNBS-infusie via galwegen is echter een technisch uitdagende procedure bij muizen die de dood kan veroorzaken. Voor onze weten is er geen visueel protocol om aan te tonen hoe galweginfusie wordt uitgevoerd. In dit artikel demonstreren we de procedure van de gal-duction infusie van TNBS om een CP-muismodel te genereren. Deze procedure zal helpen bij het genereren van waardevolle diermodellen voor de studie van CP en andere pancreasziekten en kan worden gebruikt om andere materialen (bijv. Virus, cellen) in de pancreas te injecteren13.
Protocol
Representative Results
Discussion
Galweginfusie van TNBS om chronische pancreatitis te induceren is technisch uitdagend bij muizen, omdat tot 22,5% van de muizen binnen 3-4 dagen na medicijninfusie kan sterven10. Hier verfijnde dit rapport de procedure op basis van eerdere studies en verminderde de vroege muizensterfte tot <10%. Het verhoogde medicijnvolume (van 35 μL tot 50μL) kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat de medicijnen de hele alvleesklier bereiken. Het gebruik van een insulinespuit en een kleinere naaldgrootte (31G) ver…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door het Department of Veterans Affairs (VA-ORD BLR & D Merit I01BX004536) en het National Institute of Health grants # 1R01DK105183, DK120394 en DK118529 aan HW. We bedanken Dr. Hongju Wu voor het delen van technische ervaring.
Materials
| 10% Neutral buffered formalin v/v | Fisher Scientific | 23426796 | |
| Alcohol prep pads, sterile | Fisher Scientific | 22-363-750 | |
| Animal Anesthesia system | VetEquip, Inc. | 901806 | |
| Buprenorphine hydrochloride, injection | Par Sterile Products, LLC | NDC 42023-179-05 | |
| Centrifuge tubes, 15 mL | Fisher Scientific | 0553859A | |
| Ethanol, absolute (200 proof), molecular biology grade | Fisher Scientific | BP2818500 | |
| Extra fine Micro Dissecting scissors 4” straight sharp | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-5882 | |
| Graefe forceps 4” extra delicate tip | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-5136 | |
| Heated pad | Amazon | B07HMKMBKM | |
| Hegar-Baumgartner Needle Holder 5.25” | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-7850 | |
| Insulin syringe with 31-gauge needle | BD | 324909 | |
| Iodine prep pads | Fisher Scientific | 19-027048 | |
| Isoflurane | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | |
| Micro clip applying forceps 5.5” | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-5410 | |
| Micro clip, straight strong curved 1x6mm | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-5433 | |
| Micro clip, straight, 0.75mm clip width | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-5420 | |
| Picrylsulfonic acid solution, TNBS, 1M in H2O | Millipore Sigma | 92822-1ML | |
| Polypropylene Suture 4-0 | Med-Vet International | MV-8683 | |
| Polypropylene Suture 5-0 | Med-Vet International | MV-8661 | |
| Sodium chloride, 0.9% intravenous solution | VWR | 2B1322Q | |
| Surgical drape, sterile | Med-Vet International | DR1826 | |
| Tissue Cassette | Fisher Scientific | 22-272416 | |
| Von Frey filaments | Bioseb | EB2-VFF |
References
- Klauss, S., et al. Genetically induced vs. classical animal models of chronic pancreatitis: a critical comparison. The Federation of American Societies for Experimental Biology Journal. 32, 5778-5792 (2018).
- Liao, Y. H., et al. Histone deacetylase 2 is involved in µ-opioid receptor suppression in the spinal dorsal horn in a rat model of chronic pancreatitis pain. Molecular Medicine Reports. 17 (2), 2803-2810 (2018).
- Gui, F., et al. Trypsin activity governs increased susceptibility to pancreatitis in mice expressing human PRSS1R122H. The Journal of Clinical Investigation. 130 (1), 189-202 (2020).
- Sun, Z., et al. Adipose Stem Cell Therapy Mitigates Chronic Pancreatitis via Differentiation into Acinar-like Cells in Mice. Molecular Therapy. 25 (11), 2490-2501 (2017).
- Aghdassi, A. A., et al. Animal models for investigating chronic pancreatitis. Fibrogenesis and Tissue Repair. 4 (1), 26 (2011).
- Scoggins, C. R., et al. p53-dependent acinar cell apoptosis triggers epithelial proliferation in duct-ligated murine pancreas. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 279 (4), 827-836 (2000).
- Bradley, E. L. Pancreatic duct pressure in chronic pancreatitis. The American Journal of Surgery. 144 (3), 313-316 (1982).
- Zhao, J. B., Liao, D. H., Nissen, T. D. Animal models of pancreatitis: can it be translated to human pain study. World Journal of Gastroenterology. 19 (42), 7222-7230 (2013).
- Winston, J. H., He, Z. J., Shenoy, M., Xiao, S. Y., Pasricha, P. J. Molecular and behavioral changes in nociception in a novel rat model of chronic pancreatitis for the study of pain. Pain. 117 (1-2), 214-222 (2005).
- Cattaruzza, F., et al. Transient receptor potential ankyrin 1 mediates chronic pancreatitis pain in mice. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 304 (11), 1002-1012 (2013).
- Bai, Y., et al. Anterior insular cortex mediates hyperalgesia induced by chronic pancreatitis in rats. Molecular Brain. 12 (1), 76 (2019).
- Puig-Diví, V., et al. Induction of chronic pancreatic disease by trinitrobenzene sulfonic acid infusion into rat pancreatic ducts. Pancreas. 13 (4), 417-424 (1996).
- Zhang, Y., et al. PAX4 Gene Transfer Induces alpha-to-beta Cell Phenotypic Conversion and Confers Therapeutic Benefits for Diabetes Treatment. Molecular Therapy. 24 (2), 251-260 (2016).
- Ceppa, E. P., et al. Serine proteases mediate inflammatory pain in acute pancreatitis. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 300 (6), 1033-1042 (2011).
- Puig-Divi, V., et al. Induction of chronic pancreatic disease by trinitrobenzene sulfonic acid infusion into rat pancreatic ducts. Pancreas. 13 (4), 417-424 (1996).
- Xu, G. Y., Winston, J. H., Shenoy, M., Yin, H., Pasricha, P. J. Enhanced excitability and suppression of A-type K+ current of pancreas-specific afferent neurons in a rat model of chronic pancreatitis. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 291 (3), 424-431 (2006).
- Drewes, A. M., et al. Pain in chronic pancreatitis: the role of neuropathic pain mechanisms. Gut. 57 (11), 1616-1627 (2008).
