En musmodell av partiell tarmobstruktion
Summary
Intestinal obstruktionerna är en partiell eller fullständig blockering av tarmen som kan orsaka svår buksmärta, illamående, kräkningar och förhindrar passage av avföring. Proceduren för att skapa intestinal partiell obsructions i möss är tillförlitlig i studerar mekanismerna bakom patologiska celltillväxt och död i tarmen.
Abstract
Intestinal obstruktionerna, som hindra eller blockera peristaltiska rörelser, kan orsakas av buken sammanväxningar och mest gastrointestinala (GI) sjukdomar inklusive maligna utväxter. Dock cellulära remodeling mekanismer involverade i, och orsakas av, intestinal obstruktionerna dåligt förstås. Flera djurmodeller av intestinal obstruktionerna har utvecklats, men musmodell är mest kostnad/tid effektivt. Musmodell använder kirurgisk implantation av en partiell tarmobstruktion (PO) som har hög dödlighet om det inte utförs korrekt. Dessutom misslyckas med möss som får PO kirurgi att utveckla hypertrofi om en lämplig blockad inte används eller inte korrekt placerad. Här beskriver vi ett detaljerat protokoll för PO kirurgi som producerar tillförlitliga och reproducerbara intestinal obstruktionerna med en mycket låg dödlighet. Detta protokoll använder tredjeparts en kirurgiskt placerad silikonring som omger ileum som delvis blockerar mag rörelse i tunntarmen. Partiell blockering gör tarmen blir vidgade på grund av halt mag rörlighet. Dilatation av tarmen inducerar smidig muskelhypertrofi på muntliga sida av ringen som successivt utvecklar över 2 veckor tills det orsakar döden. Den kirurgiska PO musmodellen erbjuder en in-vivo -modell av hypertrofisk Tarmvävnaden användbar för att studera sjukliga förändringar av intestinala celler inklusive glatta muskelceller (SMC), interstitiella celler av Cajal (ICC), PDGFRα+, och neuronala celler under utvecklingen av tarmobstruktion.
Introduction
Intestinal obstruktionerna är en partiell eller fullständig blockering i liten eller stor tarmen vilket förhindrar sammandrag mat, vätska och gas rör sig genom tarmen1. På grund av obstruktion inducerar blockeringen tarmväggarna att bli förtjockad, förträngning i lumen2. Tarmobstruktion kan uppstå till följd av buk eller bäcken operationer som orsakar buk vidhäftning vävnad formation eller GI störningar såsom divertikulit, tarmvred, bråck, inflammatoriska tarmsjukdomar (Crohns sjukdom), striktur, invagination, förstoppning, fekalom, pseudo-obstruktion, cancer och tumörer3,4,5. Intestinal obstruktionerna i dessa fall leda ofta till hypertrofi av den tunica muscularis av inälvan6.
PO av lumen inducerar tarm dilatation och ökar muskulatur skiktets tjocklek runt hindret som svar på behovet av att fortsätta funktionella peristaltiken7,8,9,10, 11,12,13. Djurmodeller av intestinal PO har utvecklats för att studera smidig muskelhypertrofi i möss7, råttor10, marsvin11, hundar12och katter13 som konsekvent utveckla liknande hypertrofi inom den tarmens muskellager.
En musmodell av intestinal PO är det mest kostnadseffektiva sättet att generera och studera intestinal obstruktionerna i vivo. Tunntarmen hinder utförs i möss med hjälp av en ring av silikon kirurgiskt placerad kring ileum. PO möss visade en tidig ökning i antalet celler (hyperplasi), och en ökning i muskelmassa skiktets tjocklek (hypertrofi) efter PO kirurgi8,15. SMC är de primära plast celler som växer inom glatta muskellager svar till hypertrofisk villkor14, men andra celler såsom ICC och PDGFRα+ celler som är nära förknippade med SMC, är även nyinsatta. Vi har tidigare rapporterat att PO möss utvecklar hypertrofi i tunntarmen, i vilken SMC är dedifferentiated in PDGFRα+ celler som är mycket proliferativ7,15,16. Omvänt är ICC urartat och förlorade inom hypertrophied glatta muskeln skikten under utvecklingen av intestinal obsruction7. En annan stor fördel av PO modell är dess förmåga att framkalla förändringar i det enteriska nervsystemet och förökningsmaterial neurogen motoriska mönster. Den stora förökningsmaterial neurogen motoriska mönster i tunntarmen mus är migrerar motorn komplexa (MMC), som är neurogen och kräver inte ICC eller elektriska långsamma vågor17. PO modellen kan ge tydliga insikter i hur MMC och enteriska nerver är ombyggda av partiell obstruktion.
Här föreslår vi ett murina protokoll för intestinal PO kirurgi med hjälp av en ring av silikon. Möss som fick PO kirurgi tillförlitligt producera hypertrofi i den tunica muscularis av tunntarmen. Inom hypertrofisk muskel, är SMC, ICC, PDGFRα+och neuronala celler dramatiskt remodeled.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi visat att möss som fick intestinal PO operationen konsekvent och reproducibly utvecklar tarmens muskulatur hypertrofi, som härmar mänskliga tarmobstruktion. Tarmobstruktion operationer har utvecklats för olika djur inklusive möss7, råttor10, marsvin11, hund12 och katter13. Musmodell tarmobstruktion har tid, kostnad, storlek och fenotypiska fördelar jämfört med andra större djurmodeller. Utv…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna vill tacka Benjamin J Weigler, D.V.M., Ph.D. och Walt Mandeville, D.V.M. (djur resurser & Campus deltar i veterinär, University of Nevada, Reno) för sina utmärkta djur tjänster som tillhandahålls till möss samt deras råd på kirurgiska ingrepp.
Materials
| Surgical drape | Medical and veterinary supplies | SMS40 | 40”X100 yards |
| Underpad, econ, pro plus | Medical and veterinary supplies | MSC281224 | 17×24” |
| Iris scissors | Braintree scientific, Inc | SC-i-130 | |
| Iris scissors | Vantage | V95-304 | |
| Dumont electronic & jeweler tweezers | Dumont | 98-180-3 | |
| Braided absorbable suture | Covidien polysorb | SL-5687G | 5-0, polyglactin |
| Nylon non-absorbable mono filament | AD surgical | S-N618R13 | 6-0, nylon |
| Surgical blade | Dynarex | No.15 | |
| Needle holder | Jacobson microvascular | 36-1342TC | 8.5 inch |
| Scalpel handle | Flinn scientific | AB1049 | |
| Microsurgical scissor | WPI | 503305 | |
| Petrolatum ophthalmic ointment | Puralube VET | 3.5 g | |
| Fluriso (isoflurane) | Vetone | V1 502017 | 250 ml |
| Steri-strip reinforced skin closure | 3M | R1547 | |
| Surgical gloves | Medline | MSG2270 | |
| Ear loop face mask | The safety zone | RS700 | |
| Avant gauze non-woven sponges | Caring | PRM25444 | |
| Surgical cup | Admiral craft OYC-2 | 725-A42 | 2.5 oz |
| Swabstick | ChloraPrep | 260103 | 2% w/v Chlorhexidine Gluconate (CHG) and 70% v/v Isopropyl Alcohol (IPA) |
| Cotton tipped applicator | Puritan | 806-WC | |
| Buprenorphine | Zoo pharm | BZ8069317 | 1 mg/ml |
| Gentamycin sulfate | Vetone | G-6336-04 | 100 mg/ml |
| Fast acting gel cream remover | Veet | 8111002 | |
| Syringe | AHS | AH01T2516 | 1 ml with needle |
| Silicon ring | VWR | 60985-720 | 6 mm in length, 4 mm exterior diameter, 3.5 mm interior diameter |
| C57BL/6 mice | The Jackson Laboratory | 4-6 weeks old |
Referências
- Millat, B., Guillon, F. Physiopathology and principles of intensive care in intestinal obstructions. Rev Prat. 43, 667-672 (1993).
- Tonelli, P. New developments in Crohn’s disease: solution of doctrinal mysteries and reinstatement as a surgically treatable disease. 1. The process is not a form of enteritis but lymphedema contaminated by intestinal contents. Chir Ital. 52, 109-121 (2000).
- Limsrivilai, J. Meta-analytic Bayesian model for differentiating intestinal tuberculosis from Crohn’s disease. Am J Gastroenterol. 112, 415-427 (2017).
- Dvorak, D., Adamova, Z., Bar, T., Slovacek, R. Internal hernia as a cause of small bowel obstruction. Rozhl Chir. 96, 34-36 (2017).
- Massani, M., Capovilla, G., Ruffolo, C., Bassi, N. Gastrointestinal stromal tumour (GIST) presenting as a strangulated inguinal hernia with small bowel obstruction. BMJ Case Rep. , (2007).
- Chen, J., Chen, H., Sanders, M., Perrino, B. A. Regulation of SRF/CArG-dependent gene transcription during chronic partial obstruction of murine small intestine. Neurogastroenterol Motil. 20, 829-842 (2008).
- Chang, I. Y., et al. Loss of interstitial cells of Cajal and development of electrical dysfunction in murine small bowel obstruction. J Physiol. 536 (Pt 2), 555-568 (2001).
- Liu, D. H., et al. Voltage dependent potassium channel remodeling in murine intestinal smooth muscle hypertrophy induced by partial obstruction. PLoS One. 9 (2), e86109 (2014).
- Guo, X., et al. Down-regulation of hydrogen sulfide biosynthesis accompanies murine interstitial cells of Cajal dysfunction in partial ileal obstruction. PLoS One. 7, e48249 (2012).
- Yang, J., Zhao, J., Chen, P., Nakaguchi, T., Grundy, D., Gregersen, H. Interdependency between mechanical parameters and afferent nerve discharge in hypertrophic intestine of rats. Am J Physiol-Gastr L. 310, G376-G386 (2016).
- Zhao, J., Liao, D., Yang, J., Gregersen, H. Biomechanical remodeling of obstructed guinea pig jejunum. J Biomech. 43, 1322-1329 (2010).
- Bowen, E. J., et al. Duodenal Brunner’s glade adenoma causing chronic small intestinal obstruction in a dog. J Small Anim Pract. 53, 136-139 (2012).
- Bettini, G., et al. Hypertrophy of intestinal smooth muscle in cats. Res Vet Sci. 75, 43-53 (2003).
- Macdonald, J. A. Smooth muscle phenotypic plasticity in mechanical obstruction of the small intestine. J Neurogastroenterol Motil. 20, 737-740 (2008).
- Ha, S. E., et al. Transcriptome analysis of PDGFRα+ Cells identifies T-types Ca2+ channel CACNA1G as a new pathological marker for PDGFRα+ cell hyperplasia. PLoS One. 12, e0182265 (2017).
- Park, C., et al. Serum response factor is essential for prenatal gastrointestinal smooth muscle development and maintenance of differentiated phenotype. J Neurogastroenterol Motil. 21, 589-602 (2015).
- Spencer, N. J., Sanders, K. M., Smith, T. K. Migrating motor complexes do not require electrical slow waves in the mouse small intestine. J Physiol. 553, 881-893 (2003).
- Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nat Methods. 7, 447-449 (2010).
- Terez, S. D., Notari, L., Sun, R., Zhao, A. Mechanisms of smooth muscle responses to inflammation. Neurogastroenterol Motil. 24, 802-811 (2012).
- Chen, W., et al. Smooth muscle hyperplasia/hypertrophy is the most prominent histological change in Crohn’s fibrostenosing bowel strictures: A semiquantitative analysis by using a novel histological grading scheme. J Crohns Colitis. 11, 92-104 (2017).
- Huizinga, J. D., Chen, J. H. Interstitial Cells of Cajal: Update on Basic and Clinical Science. Curr Gastroenterol Rep. 16, 363 (2014).
- Jirkof, P., Touvieille, A., Cinelli, P., Arras, M. Buprenorphine for pain relief in mice: repeated injections vs sustained-release depot formulation. Lab Animal. 49, 177-187 (2015).
- Spencer, N. J., Dinning, P. J., Brookes, S. J., Costa, M. Insights into the mechanisms underlying colonic motor patterns. J Physiol. 594, 4099-4116 (2016).
