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.
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.
هزال العضلات هو من مضاعفات خطيرة من مختلف الحالات السريرية مثل السرطان، وتعفن الدم والكبد وتليف الكبد والقلب والفشل الكلوي، ومرض الانسداد الرئوي المزمن، ومرض الإيدز. على وجه الخصوص، هزال العضلات هو واضح في ما لا يقل عن 50٪ من المرضى الذين يعانون من سرطان 1. فقدان العضلات والهيكل العظمي في نتائج السرطان من زيادة تدهور البروتين بسبب الإفراط في تفعيل الهيكل العظمي عضلة بروتين و / أو من انخفاض تخليق البروتين 6. تحلل الدهون واضح أيضا، مما يؤدي إلى استنزاف الأنسجة الدهنية. ويرتبط سريريا، دنف مع انخفاض الجودة وطول العمر، ويقدر أن يكون سبب الوفاة في 20 – 30٪ من مرضى السرطان 7. ان استخدام النماذج التجريبية التي تشبه الأمراض التي تصيب البشر قدر الإمكان أن يكون مفيدا. يتميز نموذج حيواني الأمثل عن طريق استنساخ عالية، فضلا عن تدخل محدود من العلاجات المختلفة وعوامل لا يمكن التنبؤ بهاالنظام الغذائي والجنس والخلفية الوراثية التي ترتبط عادة مع حالة سريرية 8. حتى الآن، وقد تم دراسة سرطان دنف أساسا في النماذج الحيوانية تتميز زرع الخلايا السرطانية أو حقن المواد المسببة للسرطان، على الرغم من أن الأسلوب الجديد هو استخدام الفئران المعدلة وراثيا عرضة لتطوير مرض السرطان.
الفئران تحمل سرطان C26 (كما يشار إلى القولون-26 وغدية) تمثل نموذجا تتميز جيدا وتستخدم على نطاق واسع من سرطان دنف 2،5. نمو الورم النتائج C26 في الجسم وفقدان الوزن العضلات، وذلك أساسا من خلال تعزيز الدهون والبروتين هدم 9. عموما، يرتبط 10٪ وزن الورم مقابل إجمالي وزن الجسم مع الحد من 20-25٪ في الهيكل العظمي وزن العضلات واستنزاف أكبر من الدهون 3،10. لوحظ تضخم الكبد وتضخم الطحال أيضا مع نمو الورم، جنبا إلى جنب مع تفعيل استجابة المرحلة الحادة وارتفاع المؤيدة للinflaمستويات خلوى mmatory 3،11. ومن بين هؤلاء، فمن المعروف أن IL-6 يلعب دورا محوريا في الوساطة هزال العضلات في نموذج C26، على الرغم من أن هذه خلوى ربما لا يكون محفز الوحيد من دنف 12. مرتفعة IL-6 يسبب ضمور العضلات من خلال تفعيل المسار JAK / STAT3، ويمكن أن تحول دون هذا عامل النسخ منع تلف العضلات 3،4.
خلال هزال العضلات الناجم عن C26، كما هو الحال في كثير من ظروف ضمور العضلات، وفقدان كتلة العضلات إلى حد كبير من خلال تخفيضات في محتوى البروتين في العضلات عبر الألياف العضلية، وليس من خلال موت الخلايا أو فقدان الألياف 13. في C26 دنف، ويلاحظ التحول نحو مناطق أصغر مستعرضة في كل حال السكر والأكسدة الألياف 2. وهذا أيضا يتفق مع انخفاض قوة العضلات 5. وقد اتخذت العديد من الجماعات في جميع أنحاء العالم الاستفادة من نموذج C26 من أجل اكتشاف وسطاء جديدة من تلف العضلات أو الأدوية ذات الصلة سريريا لكاك السرطانhexia. ومع ذلك، فقد تم الإبلاغ عن العديد من الإجراءات المختلفة لاستخدام هذا النموذج، مما أثار مخاوف بشأن اتساق البيانات التي تم الحصول عليها وتشكل الحواجز التي تحول دون استنساخ في ظروف تجريبية مختلفة. نحن هنا الإبلاغ عن الاستخدام النموذجي لهذا النموذج لدراسة دنف السرطان الذي ينتج بيانات موحدة وقابلة للتكرار.
خصوصا في آخر مراحله، ويرتبط سرطان القولون والمستقيم مع تطور دنف، وهي المسؤولة عن النتائج وتخفيضات في نوعية حياة المريض الفقيرة. وقد ركزت العديد من الدراسات على علاج الحالات الثانوية للسرطان. ومع ذلك، على الرغم من جهود عديدة في هذا الاتجاه، لا يوجد حتى الآن علاج المع?…
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |