Ein Mausmodell für chronische Pankreatitis mittels Gallengangs-TNBS-Infusion
Summary
Chronische Pankreatitis (CP) ist eine Krankheit, die durch Entzündungen und Fibrose der Bauchspeicheldrüse gekennzeichnet ist, die oft mit hartnäckigen Bauchschmerzen verbunden sind. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Verfeinerung der Technik, um ein Mausmodell von CP durch Gallengangsinfusion mit 2,4,6-Trinitrobenzolsulfonsäure (TNBS) zu erzeugen.
Abstract
Chronische Pankreatitis (CP) ist eine komplexe Erkrankung mit Pankreasentzündung und Fibrose, Drüsenatrophie, Bauchschmerzen und anderen Symptomen. Mehrere Nagetiermodelle wurden entwickelt, um CP zu untersuchen, von denen das Gallengang 2,4,6-Trinitrobenzolsulfonsäure (TNBS) Infusionsmodell die Merkmale neuropathischer Schmerzen bei CP repliziert. Die Infusion von Gallengangsmedikamenten bei Mäusen ist jedoch technisch anspruchsvoll. Dieses Protokoll demonstriert das Verfahren der Gallengangs-TNBS-Infusion zur Erzeugung eines CP-Mausmodells. TNBS wurde durch die Ampulle von Vater im Zwölffingerdarm in die Bauchspeicheldrüse infundiert. Dieses Protokoll optimierte das Arzneimittelvolumen, die chirurgischen Techniken und die Handhabung während des Eingriffs. TNBS-behandelte Mäuse zeigten Merkmale von CP, die sich in Gewichtsreduktionen des Körpergewichts und der Bauchspeicheldrüse, Veränderungen des schmerzbedingten Verhaltens und einer abnormalen Pankreasmorphologie widerspiegeln. Mit diesen Verbesserungen war die Mortalität im Zusammenhang mit der TNBS-Injektion minimal. Dieses Verfahren ist nicht nur entscheidend für die Erstellung von Pankreaserkrankungsmodellen, sondern auch für die lokale Verabreichung von Pankreasmedikamenten.
Introduction
Chronische Pankreatitis (CP) ist eine chronisch entzündliche Erkrankung, die durch Atrophie der Bauchspeicheldrüse, Fibrose, Bauchschmerzen und eventuellen Verlust exokriner und endokriner Funktionen gekennzeichnet ist1. Aktuelle medizinische und chirurgische Behandlungen sind nicht heilend, sondern werden durchgeführt, um Symptome zu lindern, die die Folge der Krankheit sind: refraktäre Bauchschmerzen, endokrine und exokrine Dysfunktion. Daher sind wirksamere Behandlungen dringend erforderlich2. Tiermodelle sind ein wesentliches Werkzeug, um ein besseres Verständnis der Krankheit zu entwickeln und potenzielle Therapeutika zu untersuchen3. Es wurden mehrere Mausmodelle für CP entwickelt, von denen Cerulein- und/ oder Alkoholmodelle häufig verwendet werden. Cerulein, ein Oligopeptid, das die Pankreassekretion stimuliert, hat gezeigt, dass es ein CP-Modell mit Pankreasatrophie, Fibrose und anderen reproduzierbar induziert4. Ein anderes gängiges Modell verwendet serielle Injektionen von L-Arginin, das eine exokrine Insuffizienz erzeugt, die der bei menschlichen Patienten beobachtetenähnelt 5. CP kann auch durch vollständige oder partielle Pankreasgangligatur sowie Pankreasganghypertonie6,7induziert werden. Trotz der Vielfalt der für CP verfügbaren Tiermodelle reproduziert keines dieser Modelle effektiv die Bauchschmerzen von CP-Patienten8.
Frühere Studien zeigten, dass die lokale Pankreasinjektion von 2,4,6-Trinitrobenzolsulfonsäure (TNBS) die anhaltenden Schmerzen von CP-Patienten repliziert9,10,11. TNBS-behandelte Mäuse zeigten abdominale Überempfindlichkeit und erhöhtes schmerzbedingtes Verhalten sowie eine “generalisierte Überempfindlichkeit” gegen schmerzhafte Reize, ein Phänomen, das bei CP-Patienten beobachtet wurde10. Neben der genauen Nachahmung von CP-Schmerzen repliziert das TNBS-Modell auch andere pathologische Merkmale des menschlichen Zustands wie Fibrose, mononukleäre Zellinfiltration und Ersatz von Acinarzellen durch Fettgewebe10,12. Die TNBS-Infusion über den Gallengang ist jedoch ein technisch anspruchsvolles Verfahren bei Mäusen, das zum Tod führen kann. Unseres Wissens gibt es kein visuelles Protokoll, um zu zeigen, wie die Gallengangsinfusion durchgeführt wird. In diesem Artikel demonstrieren wir das Verfahren der Gallenabduktion von TNBS zur Erzeugung eines CP-Mausmodells. Dieses Verfahren wird dazu beitragen, wertvolle Tiermodelle für die Untersuchung von CP und anderen Pankreaserkrankungen zu generieren und kann verwendet werden, um andere Materialien (z. B. Virus, Zellen) in die Bauchspeicheldrüse einzuschmeißen13.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Gallengangsinfusion von TNBS zur Induktion einer chronischen Pankreatitis ist bei Mäusen technisch anspruchsvoll, da bis zu 22,5% der Mäuse innerhalb von 3-4 Tagen nach der Medikamenteninfusion sterben können10. Hier verfeinerte dieser Bericht das Verfahren auf der Grundlage früherer Studien und reduzierte die frühe Maussterblichkeit auf <10%. Zum Beispiel kann das erhöhte Arzneimittelvolumen (von 35 μL auf 50μL) sicherstellen, dass die Medikamente die gesamte Bauchspeicheldrüse errei…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde vom Department of Veterans Affairs (VA-ORD BLR & D Merit I01BX004536) unterstützt, und das National Institute of Health gewährt HW # 1R01DK105183, DK120394 und DK118529. Wir danken Dr. Hongju Wu für den Austausch technischer Erfahrungen.
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).
