Murine Endoskopie für<em> In Vivo</em> Multimodale Bildgebung der Krebsentstehung und Bewertung der Darm Wundheilung und Entzündung
Summary
Kleintierbildgebung Techniken ermöglichen Serien diagnostische Untersuchungen und therapeutische Interventionen in vivo. Vor kurzem hat der Umfang der Anwendungen erheblich erweitert und umfasst gegenwärtig Beurteilung Colontumorentwicklung, Wundheilung und Kontrolle von Entzündungen. Dieses Protokoll zeigt diese verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten der murinen Endoskopie.
Abstract
Mausmodelle werden häufig verwendet, um die Pathogenese von Erkrankungen des Menschen zu untersuchen und Diagnoseverfahren sowie therapeutische Interventionen präklinisch bewerten. Jedoch gilt Beurteilung von pathologischen Veränderungen erfordert oft die histologische Analyse, und wenn ex vivo durchgeführt, erfordert zum Tod des Tieres. Daher in konventionellen experimentellen Einstellungen sind intra-individuelle Follow-up-Untersuchungen nur selten möglich. Somit ist die Entwicklung von Maus-Endoskopie in lebenden Mäusen ermöglicht Ermittler zum ersten Mal sowohl direkt visualisieren die Magen-Darm-Schleimhaut und auch wiederholen Sie den Vorgang, um Änderungen zu überwachen. Zahlreiche Anwendungen für die in vivo murine Endoskopie bestehen, einschließlich des Studiums Darmentzündung oder Wundheilung, Erhalt Schleimhautbiopsien wiederholt, und lokal zu verabreichen diagnostische oder therapeutische Mittel mit Miniinjektionskatheter. In jüngster Zeit hat der molekularen Bildgebung erweitert die diagnostische Bildgebung modalities ermöglicht den spezifischen Nachweis von unterschiedlichen Zielmoleküle mit spezifischen Photosonden. Im Ergebnis hat murinen Endoskopie als neue Spitzentechnologie für diagnostische experimentelle in-vivo-Bildgebung entstanden und können wesentlich von der präklinischen Forschung in verschiedenen Bereichen auswirken.
Introduction
Tiermodelle haben unser Verständnis der zahlreichen Darmerkrankungen bereichert. Die Labormaus (Mus musculus) wurde als bester Tiermodell in der biomedizinischen Forschung aufgrund seiner reichlich vorhandenen genetischen und genomischen Informationen entwickelt und ist in transgenen und Knockout-Stämme zur Verfügung stehen. Zusätzlich zum besseren Verständnis der Krankheitsentstehung, Tiermodelle sind auch wichtig für die Prüfung Wirkstoffkandidaten sowie der präklinischen diagnostische oder therapeutische Eingriffe. Trotz der Vielzahl von Mausmodellen Simulation menschlicher Krankheiten, viele diagnostische und interventionelle Optionen, die routinemäßig in der Patientenpflege eingesetzt werden, sind jedoch nicht für Mäuse vorhanden. Dementsprechend Überwachungsstrategien, den Verlauf der Krankheit Maus oder die Wirkung von therapeutischen Interventionen zu überwachen sind oft auf indirekte Beobachtungen beschränkt oder post mortem-Analysen. Während nicht-invasive Verfahren existieren für die Überwachung Mäuse Vitalität wie Krankheitsaktivität Indizes, quantification der Gewichtsabnahme oder Gewichtszunahme, Blut, Urin und Kot analysiert, das sind nur indirekte Indikatoren und werden durch interindividuelle Variabilität vorgespannt ist. Zusätzlich post mortem-Analysen verhindern Längs Beobachtungen an sich wiederholenden Zeitpunkten. Anspruchsvolle bildgebenden Verfahren zur Überwachung der Krankheitsaktivität bei Mäusen wurden erst vor kurzem eingeführt 1,2. Obwohl diese bildgebenden Verfahren ermöglichen das wiederholte Analysen, sie bieten nur einen beschreibenden und oft ungenau Blick auf den Darm, nicht ermöglichen den direkten Schleimhaut Visualisierung oder erlauben diagnostische oder therapeutische Eingriffe wie Biopsien Erwerb oder aktuelle und intramukosalen Anwendung der Wirkstoffkandidaten.
Vor kurzem hochauflösenden endoskopischen Systemen zur Verwendung in lebenden Mäusen entwickelt worden 3,4. Zum ersten Mal diese endoskopischen Techniken ermöglichen die direkte Visualisierung der endoluminalen Dickdarmerkrankung Erkrankungen wie Wundheilung oder Darmentzündung Bereitstellung objektierende, Echtzeit-Status ermöglicht Längsschnittstudien im gleichen Tier bei sich wiederholenden Zeitpunkten. Abgesehen davon ermöglicht wiederholte Biopsien in einem einzelnen Maus, können endoskopische Systeme ebenfalls verwendet werden, um therapeutisch zu beeinflussen eine deutliche Tumor oder lokalisierte Entzündung, die durch eine direkte Anwendung eines Stoffes in den Bereich von Interesse. Weiterhin als therapeutische und Steuerstoffe können direkt in den Bereich von Interesse geliefert werden, kann dies in der gleichen Maus durchgeführt werden, ohne die interindividuelle Variabilität. Diese Systeme sind nun für die Beurteilung der Kolon-Entzündung, Wundheilung, laparoskopische Leberbiopsien und orthotopen Induktion von Lebertumoren 8 und Tumor-Entwicklung unter Verwendung von verschiedenen Scoring-Systemen wie dem murinen endoskopischen Index Schwere der Colitis (MEICS) 5-7 eingesetzt. MEICS besteht aus fünf Parameter, um Entzündungen zu bewerten: Verdickung der Darmwand, Veränderungen der Gefäßmuster, die Anwesenheit von Fibrin, Granularität der mucosAl-Oberfläche und Stuhlkonsistenz.
In diesem Protokoll beschreiben wir die Verwendung von starren Endoskopie in murinen Modellen von intestinalen Wundheilung, Entzündung und Darmkrebs. Zunächst zeigen wir die endoskopischen Untersuchung der Wundheilung und Kolonentzündung sowie Längs Beurteilung ulcerosa Aktivität und die Untersuchung der Kanzerogenese in murinen Colon. Über die beschreibende Verwendung von Maus-Endoskopie, bieten wir detaillierte Anweisungen zur Verwendung der endoskopischen Instrumentierung Biopsien erhalten, und der aktuelle und intramukosalen Anwendung der verschiedenen Komponenten von Interesse (zB Medikamentenkandidaten oder Tumorzellen). Schließlich zeigen wir die Verwendung von Maus-Fluoreszenz-Endoskopie, die anspruchsvolle molekularen Bildgebung beschäftigt, bei der Einstellung von kolorektalen Tumoren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Epithelialen Wundheilung ist ein laufender Prozess. Kontinuierlichen physiologischen Exfoliation der Oberflächenzellen im Magen-Darm-Schleimhaut tritt eine häufige Regeneration von Epithelzellen 16. Folglich hat Wundheilungsstörungen eine immense Auswirkungen auf mehrere Krankheiten wie Magen-Darm-Geschwüren und 17 Anastomoseninsuffizienz 18. Auswertung der molekularen Hintergrund sowie potenzielle Wirkstoffkandidaten zu Epithelheilung stimulieren kann nur unvollständig in Zellkultu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Sonja Dufentester und Elke Weber für kompetente technische Unterstützung. Wir danken Faekah Gohar für das Korrekturlesen und Stefan Brückner für Medizinische Informatik Support. Diese Arbeit wurde von einem interdisziplinären Zuschuss von der Else-Kröner-Fresenius-Stiftung (2012_A94) unterstützt. D. Bettenworth wurde von einem Forschungsstipendium der Medizinischen Fakultät der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster unterstützt. M. Brückner wurde von einem "Gerok" Drehstellung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG SFB1009B8) unterstützt. Wir danken Heike Blum zur Illustration der Maus-Cartoon.
Materials
| Name | Company | Catalogue Number | Comment |
| Reagents | |||
| Alfalfa-free diet | Harlan Laboritories, Madison, USA | 2014 | |
| Azoxymethane (AOM) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | A5486 | |
| Bepanthen eye ointment | Bayer, Leverkusen, Germany | 80469764 | |
| Dextran sulphate sodium (DSS) | TdB Consulatancy, Uppsala, Sweden | DB001 | |
| Eosin | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | E 4382 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | E 9884 | |
| Falcon Tube 50ml | BD Biosciences, Erembodegem, Belgium | 352070 | |
| Florene 100V/V | Abbott, Wiesbaden, Germany | B506 | |
| Fluorescein-Isothiocyanat (FITC)–dextrane | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | FD4-250MG | |
| Haematoxylin | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | HHS32-1L | |
| Isopentane (2- Methylbutane) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | M32631-1L | |
| Methylene blue | Merck, Darmstadt, Germany | 1159430025 | |
| O.C.T. Tissue Tek compound | Sakura, Zoeterwonde, Netherlands | 4583 | |
| Omnican F – canula | Braun, Melsungen, Germany | 9161502 | |
| Phosphate buffered saline, PBS | Lonza, Verviers, Belgium | 4629 | |
| Sodium Chloride 0,9% | Braun, Melsungen, Germany | 5/12211095/0411 | |
| Standard diet | Altromin, Lage, Germany | 1320 | |
| Tissue-Tek Cryomold | Sakura, Leiden, Netherlands | 4566 | |
| Vitro – Clud | R. Langenbrinck, Teningen, Germany | 04-0002 | |
| Equipment | |||
| AIDA Control | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 096020 | |
| Bandpass filter | Semrock, Rochester, USA | HC 716/40 | |
| Bandpass filter | Semrock, Rochester, USA | HC 809/81 | |
| Biopsy Forceps, 3 Fr., 28cm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61071ZJ | |
| Dell Monitor | Dell, Frankfurt am Main, Germany | U2412Mb | |
| Examination Sheath, 9 Fr. | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61029D | |
| Examination Sheath, 9 Fr. | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61029C | |
| Fiber Optic Light Cable, 3.5mm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69495NL | |
| Fluorescein Blue Filter System | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20100032 | |
| Fluorescein Barrier Filter | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20100033 | |
| Foot switch | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20010430 | |
| HOPKINS Telescope, 1.9mm, Length 10cm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 1830231 | |
| SCB D-light P | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 133720 | |
| SCB tricam SL II | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 2230 20 | |
| Tubing set instruments VETPUMP II | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69811 | |
| Tricam PDD PAL | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20221037 | |
| UniVet Porta | Groppler Medizintechnik, Deggendorf, Germany | BKGM 0451 | |
| Vetpump 2 | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69321620 |
References
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