Murina distala kolostomi, en ny modell av avledning kolit i C57BL/6 möss
Summary
Murina distala kolostomi ger en murin modell för mänskliga avledning kolit, en huvudsakligen lymfatisk kolit i kolon segmentet uteslutna från fekal strömmen.
Abstract
Avledning kolit (DC) är ett frekvent kliniska tillstånd som förekommer hos patienter med tarm segment uteslutna från fekal strömmen till följd av en avleda enterostomy. Etiologin till denna sjukdom är fortfarande oklara men verkar skiljer sig från klassiska inflammatoriska tarmsjukdomar som Crohns sjukdom och ulcerös kolit. Forskning som syftar till att dechiffrera de patofysiologiska mekanismer som leder till utvecklingen av denna sjukdom har hämmats allvarligt av bristen på en lämplig murina modell. Detta protokoll genererar en murin modell DC som underlättar studier av immunsystemets roll och dess interaktion med mikrobiomet i utvecklingen av DC. I denna modell använder C57BL/6 djur, är distala delar av kolon undantagna från fekal strömmen genom att skapa en distala kolostomi, utlöser utvecklingen av mild till måttlig inflammation i segmenten uteslutna tarm och reproducera hallmark lesioner av mänskliga DC med en måttlig systemisk inflammatorisk reaktion. I motsats till råtta modell finns ett stort antal genetiskt modifierade murina modeller i C57BL/6 bakgrunden. Kombinationen av dessa djur med vår modell tillåter potentiella roller enskilda cytokiner, chemokiner eller receptorer av bioaktiva molekyler (t.ex., interleukin (IL) -17; Il-10, chemokine CXCL13, chemokine receptorer CXCR5 och CCR7 och sfingosin-1-fosfat receptorn 4) bedömas i patogenesen av DC. Tillgången på congenic mus stammar i C57BL/6 bakgrunden underlättar i hög grad överföring experiment för att fastställa rollerna för olika celltyper som är inblandade i etiologin av DC. Slutligen, modellen erbjuder möjlighet att bedöma påverkan av lokala ingripanden (t.ex., ändring av den lokala mikrobiomet eller lokal antiinflammatorisk terapi) på slemhinnor immunitet i drabbade och icke-drabbade tarm segment och på systemiska immun homeostas.
Introduction
Under de senaste åren ett stort antal icke-infektiös kolit enheter skiljer sig från klassiska inflammatoriska tarmsjukdomar (IBDs; dvs., Crohns sjukdom eller kolit ulcerosa) har karaktäriserats av kliniskt och histopatologiskt hos människor. De patofysiologiska mekanismer som leder till utvecklingen av dessa kolit former är inte helt förstås delvis, eftersom lämpliga djurmodeller är knappa. Avledning kolit är en av entiteterna nyligen beskriven. Även om Termen myntades år 1980 av Glotzer1, gavs den första beskrivningen av en liknande fenotyp 1972 av Morson2. Sjukdomen utvecklas i 50% till 91% av patienter med avleda enterostomy och dess kliniska intensitet varierar3,4. Denna sjukdom enhet med tanke på den årliga incidensen av runt 120.000 kolostomi patienter i Amerikas förenta stater, och utgör ett viktigt hälsoproblem.
Det övergripande målet att utveckla detta protokoll var att ge en murin DC-modell som bygger på en kolit utlösa liknande som ses hos människa DC och som återger de primära histopatologiska funktionerna den mänskliga sjukdomar. I motsats till andra murina kolit modeller, kolit induktion i vår modell kräver inte genetiskt modifierade djur (t.ex., IL-7 transgena möss, N-cadherin dominerande negativa möss eller TGFβ– / – möss), tillämpningen av kemiskt irriterande ämnen (t.ex., dextran sulfat natrium (DSS) – inducerad kolit eller trinitrobenzene sulfonsyra (TNBS) – inducerad kolit) eller överföring av särskilda cellpopulationer i immun bristfällig möss (som i CD45RBhög överföring modell av kolit) (för en genomgång, se5). Till skillnad från andra modeller tillåter intakt immunsystem med vår DC-modell bedömning av den immunologiska mekanismen inblandad i DC utveckling. Begränsning av slemhinneinflammation till segmentet uteslutna tarm tillåter bedömning av dess återverkan på slemhinnor immunitet i andra delar av mag-tarmkanalen, på immun homeostas i andra immun delar i tarmkanalen (t.ex. , Peyers patchar och mesenteriale lymfkörtlar), och på immun homeostas av hela organismen. Slutligen, vår modell utgör ett lämpligt verktyg för att undersöka de mekanismer som styr lokala inflammatoriska stimuli som härrör från förändringar i den normala lokala miljön för både den lokala mikrobiomet samt mag-tarmkanalen antigener.
Protocol
Representative Results
Discussion
Murina modellen av DC som presenteras i detta protokoll tillförlitligt återger histopatologiska funktioner i mänskliga DC (t.ex., det de novo utveckling av lymfoida folliklar i submucosa av inflammerad tarm segment, crypt förkorta och minskningar i Goblet cell nummer). Bortsett från denna fördel, denna modell framkallas av en mycket liknande utlösande faktor och presenterar med en klinisk kurs av måttlig till lindrig svårighetsgrad som är fallet i mest drabbade människor.
<p class="jove_c…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ingen
Materials
| Operation material | |||
| heat underlay, 6 watt | ThermoLux, Witte + Sutor GmbH | 461265 | |
| Ethanol 70% (with methylethylketon) | Pharmacie of the University Hospital Greifswald | ||
| Wooden applicators, small cotton head onesided, wooden stick, 150 mm length | Centramed GmbH, Germany | 8308370 | for disinfection of operation field |
| Scissor | Aesculap (BRAUN) | BC064R | |
| Atraumatic DeBakey forceps | Aesculap (BRAUN) | OC021R | |
| Needle holder | Aesculap (BRAUN) | BM012R | |
| Vasofix Safety i.v. cannula 22G | Braun Melsungen AG, Germany | 4268091S-01 | |
| VICRYL Plus 4-0 violet braided; V-5 17 m 1/2c; 70 cm | ETHICON, Inc. | VCP994H | |
| PDS II 6-0 monofil; V-18 13 mm 3/8c; 70 cm | ETHICON, Inc. | Z991H | |
| BD Plastipak 1 mL (Syringes with needle with sterile interior) | BD Medical | 305501 | |
| Triacid-N (N-Dodecylpropan-1,3-diamin) | ANTISEPTICA, Germany | 18824-01 | disinfection of surgical instruments in ultrasonic bath |
| Medications | |||
| ketamine 10%, 100 mg/mL (ketamine hydrochloride) | selectavet, Dr. Otto Fischer GmbH | 9089.01.00 | 87 mg/kg i.p. |
| Xylasel, 20 mg/mL (xylazine hydrochloride) | selectavet, Dr. Otto Fischer GmbH | 400300.00.00 | 13 mg/kg i.p. |
| NaCl 0.9% | Braun Melsungen AG, Germany | 6697366.00.00 | |
| Buprenovet 0.3 mg/mL (buprenorphine) | Bayer, Germany | PZN: 01498870 | 0.1 mg/kg s.c. |
| Tramal Drops, 100 mg/mL (tramadol hydrochloride) | Grünenthal GmbH, Germany | 10116838 | 1 mg/mL drinking water |
| Ceftriaxon-saar 2 g (ceftriaxone) | Cephasaar GmbH, Germany | PZN: 08844252 | 25 mg/kg body weight i.p. |
| metronidazole 5 mg/mL | Braun Melsungen AG, Germany | PZN: 05543515 | 12.5 mg/kg body weight i.p. |
| Food | |||
| ssniff M-Z Ereich | ssniff, Germany | V1184-3 | |
| Solid Drink Dehyprev Vit BIO, pouches | TripleATrading, the Netherlands | SDSHPV-75 | |
| Equipment | |||
| Nikon Eclipse Ci-L | Nikon Instruments Europe BV, Germany | light microscopy | |
| VetScan HM 5 | Abaxis, USA | 770-9000 | Veterinary hematology analyzer of 50 µl venous EDTA-blood |
| Bandelin SONOREX (Ultrasonic bath) | Bandelin electronics, Germany | RK 100 H | disinfection of surgical instruments |
| Software | |||
| NIS-Element BR4 software | Nikon Instruments Europe BV, Germany | ||
| GraphPad Prism Version 6 | GraphPad Software, Inc. |
References
- Glotzer, D. J., Glick, M. E., Goldman, H. Proctitis and colitis following diversion of the fecal stream. Gastroenterology. 80, 438-441 (1981).
- Morson, B., Dawson, I. . Gastrointestinal Pathology. , (1972).
- Whelan, R. L., Abramson, D., Kim, D. S., Hashmi, H. F. Diversion colitis. A prospective study. Surg Endosc. 8, 19-24 (1994).
- Haas, P. A., Fox, T. A., Szilagy, E. J. Endoscopic examination of the colon and rectum distal to a colostomy. Am J Gastroenterol. 85, 850-854 (1990).
- Valatas, V., Bamias, G., Kolios, G. Experimental colitis models: Insights into the pathogenesis of inflammatory bowel disease and translational issues. Eur J Pharmacol. 759, 253-264 (2015).
- Kleinwort, A., Döring, P., Hackbarth, C., Heidecke, C. D., Schulze, T. Deviation of the Fecal Stream in Colonic Bowel Segments Results in Increased Numbers of Isolated Lymphoid Follicles in the Submucosal Compartment in a Novel Murine Model of Diversion Colitis. Biomed Res Int. 2017, 13 (2017).
- Tangjarukij, C., Navasumrit, P., Zelikoff, J. T., Ruchirawat, M. The effects of pyridoxine deficiency and supplementation on hematological profiles, lymphocyte function, and hepatic cytochrome P450 in B6C3F1 mice. J Immunotoxicol. 6, 147-160 (2009).
- Soave, O., Brand, C. D. Coprophagy in animals: a review. Cornell Vet. 81, 357-364 (1991).
- Ebino, K. Y., Yoshinaga, K., Suwa, T., Kuwabara, Y., Takahashi, K. W. Effects of prevention of coprophagy on pregnant mice–is coprophagy beneficial on a balanced diet. Jikken Dobutsu. 38, 245-252 (1989).
- Babickova, J., Tothova, L., Lengyelova, E., Bartonova, A., Hodosy, J., Gardlik, R., Celec, P. Sex Differences in Experimentally Induced Colitis in Mice: a Role for Estrogens. Inflammation. 38, 1996-2006 (2015).
- Lee, S. M., Kim, N., Son, H. J., Park, J. H., Nam, R. H., Ham, M. H., Choi, D., Sohn, S. H., Shin, E., Hwang, Y. J., et al. The Effect of Sex on the Azoxymethane/Dextran Sulfate Sodium-treated Mice Model of Colon Cancer. J Cancer Prev. 21, 271-278 (2016).
- Angele, M. K., Pratschke, S., Hubbard, W. J., Chaudry, I. H. Gender differences in sepsis: cardiovascular and immunological aspects. Virulence. 5, 12-19 (2013).
- Brown, R. Z. Social Behaviour, reproduction, and population changes in the house mouse (Mus musculus L). Eccological Monographs. 23, 788-795 (1953).
- Poole, T. B., Morgan, H. D. R. Differences in aggressive behaviour betweeen male mice (Mus musculus L.) in colonies of different sizes. Animal Behaviour. 21, 788-795 (1973).
- Pasquarelli, N., Voehringer, P., Henke, J., Ferger, B. Effect of a change in housing conditions on body weight, behavior and brain neurotransmitters in male C57BL/6J mice. Behav Brain Res. 333, 35-42 (2017).
- Langgartner, D., Foertsch, S., Fuchsl, A. M., Reber, S. O. Light and water are not simple conditions: fine tuning of animal housing in male C57BL/6 mice. Stress. 20, 10-18 (2017).
- Nicholson, A., Malcolm, R. D., Russ, P. L., Cough, K., Touma, C., Palme, R., Wiles, M. V. The response of C57BL/6J and BALB/cJ mice to increased housing density. J Am Assoc Lab Anim Sci. 48, 740-753 (2009).
- Buchler, G., Wos-Oxley, M. L., Smoczek, A., Zschemisch, N. H., Neumann, D., Pieper, D. H., Hedrich, H. J., Bleich, A. Strain-specific colitis susceptibility in IL10-deficient mice depends on complex gut microbiota-host interactions. Inflamm Bowel Dis. 18, 943-954 (2012).
- Nakanishi, M., Tazawa, H., Tsuchiya, N., Sugimura, T., Tanaka, T., Nakagama, H. Mouse strain differences in inflammatory responses of colonic mucosa induced by dextran sulfate sodium cause differential susceptibility to PhIP-induced large bowel carcinogenesis. Cancer Sci. 98, 1157-1163 (2007).
- Mahler, M., Bristol, I. J., Leiter, E. H., Workman, A. E., Birkenmeier, E. H., Elson, C. O., Sundberg, J. P. Differential susceptibility of inbred mouse strains to dextran sulfate sodium-induced colitis. Am J Physiol. 274, 544-551 (1998).
- Mekada, K., Abe, K., Murakami, A., Nakamura, S., Nakata, H., Moriwaki, K., Obata, Y., Yoshiki, A. Genetic differences among C57BL/6 substrains. Exp Anim. 58, 141-149 (2009).
- Sellers, R. S., Clifford, C. B., Treuting, P. M., Brayton, C. Immunological variation between inbred laboratory mouse strains: points to consider in phenotyping genetically immunomodified mice. Vet Pathol. 49, 32-43 (2012).
- Mills, C. D., Kincaid, K., Alt, J. M., Heilman, M. J., Hill, A. M. M-1/M-2 macrophages and the Th1/Th2 paradigm. J Immunol. 164, 6166-6173 (2000).
