إنشاء نموذج التهاب البنكرياس الحاد الوخيم للفأر باستخدام الحقن الرجعي لتاوروكولات الصوديوم في القناة الصفراوية البنكرياسية
Summary
يتم وصف نموذج الفأر من التهاب البنكرياس الحاد الوخيم هنا. الإجراء المعروض هنا سريع جدا وبسيط ويمكن الوصول إليه ، مما قد يسمح بدراسة الآليات الجزيئية والتدخلات العلاجية المختلفة في التهاب البنكرياس الحاد بطريقة مريحة.
Abstract
يتزايد انتشار التهاب البنكرياس الحاد (AP) ، وخاصة التهاب البنكرياس الحاد الوخيم (SAP) ، في الفئات العمرية الأصغر سنا سنويا. ومع ذلك ، هناك نقص في العلاجات الفعالة في الممارسة السريرية الحالية. مع سهولة الوصول إلى السلالات المعدلة وراثيا والضربة القاضية وصغر حجمها ، مما يسمح بالحد الأدنى من جرعات الأدوية المطلوبة للتقييم في الجسم الحي ، يفضل وجود نموذج تجريبي راسخ في الفئران لأبحاث AP. علاوة على ذلك ، فإن SAP المستحث من خلال توروكولات الصوديوم (TC) هو حاليا أحد النماذج الأكثر استخداما والأفضل تميزا. تم التحقيق في هذا النموذج للعلاجات الجديدة والأحداث الجزيئية المحتملة أثناء عملية AP. هنا ، نقدم جيل نموذج الماوس AP باستخدام توروكولات الصوديوم وحقنة دقيقة بسيطة محلية الصنع. علاوة على ذلك ، نقدم أيضا منهجية لعلم الأنسجة والاختبارات المصلية اللاحقة.
Introduction
التهاب البنكرياس الحاد (AP) هو التهاب حاد في البنكرياس يتميز بانسداد قناة البنكرياس الرئيسية مع انتفاخ القناة اللاحق والهضم الذاتي للبنكرياس بواسطة الإنزيمات المنشطة بشكل غير طبيعي. وتشمل مظاهره السريرية الالتهاب الموضعي أو الجهازي ، وآلام البطن ، وارتفاع أميلاز المصل1،2. وفقا لتصنيف الشدة 3 ، يمكن أن يظهر AP في أشكال خفيفة ومعتدلة وحادة ، ومن بينها ، التهاب البنكرياس الحاد الوخيم (SAP) هو الحالة الأكثر إثارة للقلق بسبب ارتفاع معدل الوفيات لأكثر من 30٪ 4. في الولايات المتحدة ، يعد AP أحد الأسباب الأكثر شيوعا لدخول المستشفى ، حيث يؤثر على أكثر من 200000 مريض5. علاوة على ذلك ، فإن AP ، وخاصة SAP ، تتزايد سنويا وتؤثر على الفئات العمرية الأصغر سنا6. ومع ذلك ، هناك نقص في خيارات العلاج الفعالة في الممارسة السريرية الحالية6,7. لذلك ، من الضروري استكشاف الآليات الجزيئية المشاركة في AP ، وبالتالي تسهيل تحسين العلاج.
هناك حاجة إلى نماذج حيوانية تجريبية راسخة لدراسة الآليات المشاركة في AP وتقييم فعالية طرق العلاج المختلفة. مع سهولة الوصول إلى السلالات المعدلة وراثيا والضربة القاضية وصغر حجمها ، مما يقلل من جرعات الأدوية المطلوبة للتقييم في الجسم الحي ، تفضل الفئران لأبحاث AP. لذلك ، تم تطوير العديد من نماذج AP في الفئران8,9.
من خلال العمل من نموذج الفئران التهاب البنكرياس الخفيف الناجم عن خلال إعطاء caerulein10 عن طريق الوريد ، طور Niederau et al. نموذج فأر SAP مقدم مع نخر الخلايا الأسينية الناجم عن استخدام نفس الدواء وطريق الحقن 11. على الرغم من أن هذا النموذج يمتلك العديد من المزايا ، بما في ذلك عدم الغزو ، والحث السريع ، والاستنساخ الواسع ، وقابلية التطبيق ، فإن العيب الرئيسي هو أنه يتم تطوير شكل خفيف فقط من AP في معظم الحالات ، مما يحد من أهميته السريرية. يعتبر الكحول أحد العوامل المسببة الرئيسية ل AP. ومع ذلك ، أفاد Foitzik et al. أنه يسبب إصابة البنكرياس فقط عندما يقترن بعوامل أخرى ، مثل فرط تحفيز الإفرازات الخارجية 12. علاوة على ذلك ، على الرغم من أن نماذج AP التي يسببها الكحول تم تطويرها عبر طرق إدارة مختلفة ، وتم الإبلاغ عن جرعات المخدرات 13،14،15 ، إلا أن عيبها الرئيسي هو صعوبة إعادة إنتاجها. الإدارة داخل الصفاق من L-أرجينين يمكن أيضا أن تحفز AP في الفئران16; ومع ذلك ، فإن أهميته السريرية المنخفضة تعيق تطبيقه. تم اقتراح Taurocholate ، وهو ملح صفراوي ، لأول مرة من قبل Creutzfeld et al. في عام 1965 لإحداث حالة تشبه AP البشري عن طريق ضخ قناة البنكرياس 17. على الرغم من وجود خلافات بشأن أهميته السريرية في الفيزيولوجيا المرضية18,19 ، إلا أن التهاب البنكرياس الناجم عن التوروكولات لا يزال نموذجا لا غنى عنه ل SAP.
نظرا لأن هذا النموذج سهل الإدراك وفعال أيضا في الفئران ، فهو الآن أحد أكثر نماذج AP استخداما للحيوانات الصغيرة في دراسات الجسم الحي. استخدم Perides et al. توروكولات الصوديوم (TC) للحث على SAP في الفئران20 ، مما يوفر رؤى لفهم علم الأمراض. جنبا إلى جنب مع تقنيات التعديل الوراثي ، سمح لنا هذا النموذج بتأكيد العديد من الجينات المحددة المشاركة في AP. على سبيل المثال ، أظهر Bicozo et al. أن ضربة قاضية من جين CD38 محمية ضد نموذج من التهاب البنكرياس بالتسريب TC وعزوا الآليات إلى التغيرات في إشارات Ca2+ داخل الخلايا21. قام Fanczal et al. بالتحقيق في الآثار الفسيولوجية لتعبير TRPM2 في الغشاء البلازمي للخلايا الأسينار والقنوات البنكرياسية للفئران ، وأظهر انخفاض شدة SAP الناجم عن TC في الفئران القاضية TRPM22. علاوة على ذلك ، يوفر هذا النموذج أيضا طريقة بسيطة وفعالة لاختبار العديد من الأدوية الجديدة في الجسم الحي. على سبيل المثال ، مكنت هذه الطريقة من التحقق من صحة الآثار العلاجية للكافيين23 ، وحمض dehydrocholic 24 ، ومضادات الأكسدة المختلفة ومضادات التخثر 25,26. يوضح هذا الدليل تعدد استخدامات نموذج SAP الناجم عن TC. وعلى الرغم من أن ويتل وآخرون وصفوا نموذجا مماثلا للماوس27، فإن الافتقار إلى التفاصيل بشأن إجراءات التنفيذ يمكن أن يؤدي إلى عدم القدرة على استنساخ النتائج. في هذه المقالة ، نركز على الطرق التي تستخدم حقنة مجهرية بسيطة محلية الصنع وندرس SAP الناجم عن TC ، وبالتالي توفير إرشادات ممكنة ليس فقط لمزيد من الدراسة للإمراض وعلاج AP ، ولكن أيضا لطريقة تجريبية قابلة للتكيف تماما للعديد من المواد الأخرى.
Protocol
Representative Results
Discussion
يعد نموذج SAP الناجم عن TC أداة بحث ممتازة. كما هو موضح في هذه الدراسة ، يتم تحقيق هذا النموذج بسهولة كبيرة في المختبرات العامة دون استخدام أجهزة محددة. عند استخدامه بالاقتران مع علم الأنسجة والتحليل الكيميائي الحيوي ، فإنه يوفر نهجا من حيث التكلفة (كواشف غير مكلفة) وموفرا للوقت (نافذة زمنية 24…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نحن ممتنون للدعم المقدم من المنح التالية: منحة بحثية انتقالية من NCRCH [2020WSA01] ، ومنحة علمية KJXW من لجنة سوتشو للصحة للعلماء الشباب [KJXW2020002] ، وخطة العلوم والتكنولوجيا لمدينة سوتشو (SKY2021038 و SKJY2021050) ، ومنحة من تطوير البرنامج الأكاديمي ذي الأولوية لمؤسسات التعليم العالي في جيانغسو (PAPD) ، وخطة البحث الأولية والتنمية الاجتماعية لمقاطعة جيانغسو (BE2018659).
Materials
| 0.5% iodophor | Shanghai Likang Disinfectant | 310102 | 4 mL/mouse |
| 0.9% sodium chloride | Sinopharm Group Co., Ltd. | 10019318 | 0.8 mL/mouse |
| 1% Pentobarbital sodium | Sigma | P3761 | 0.2 -0.25 mL/mouse |
| 25 μL flat tip Microliter syringe | Gaoge, Shanghai | A124019 | |
| 4% Paraformaldehyde | Beyotime, Nantong, China | P0099-500ml | |
| 5% sodium taurocholate (TC) | Aladdin | S100834-5g | 10 μL/SAP mouse |
| 6-0 Sterile nylon microsuture with threaded needle (1/2 circle) | Cheng-He | 20093 | |
| 75% alcohol | Sinopharm Group Co., Ltd. | 10009218 | 4 mL/mouse |
| 8-0 Sterile nylon microsuture with threaded needle (3/8 circle) | Cheng-He | 19064 | |
| ALT Activity Assay Kit | EPNK, Anhui, China | ALT0012 | |
| Amylase Assay Kit | EPNK, Anhui, China | AMY0012 | |
| Angled small bulldog clamp with 12 mm jaw (3 cm) | Cheng-He | HC-X022 | |
| aspen shavings or shreds for mouse bedding | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology | VR03015 | |
| AST Activity Assay Kit | EPNK, Anhui, China | AST0012 | |
| Blood Urea Nitrogen (BUN) Assay Kit | EPNK, Anhui, China | BUN0011 | |
| C57BL/6 mouse | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology | 213 | |
| Creatine Assay Kit | EPNK, Anhui, China | CRE0012 | |
| Feature microtome blade | Beyotime, Nantong, China | E0994 | |
| Hemostatic Forceps (9.5 cm, Curved) | JZ, Shanghai Medical Instruments Co. Ltd. | JC3901 | |
| Lipase Assay Kit | Jiancheng, Nanjing, China | A054-2-1 | |
| Microtome | Leica biosystem, Germany | RM2245 | |
| Mindray biochemistry analyzer | Mindray, Shenzhen, China | BS-420 | |
| MPO Assay Kit | Jiancheng, Nanjing, China | A044-1-1 | |
| Normal mouse chow | Trophic, Nantong, China | LAD 1000 | |
| Phosphate buffered saline | Beyotime, Nantong, China | C0221A | |
| Straight micro-bulldog clamp with 5 mm jaw (1.5 cm) | JZ, Shanghai Medical Instruments Co. Ltd. | W40130 | |
| Straight or curved forceps (11.0 cm) | Cheng-He | HC-X091A or HC-X090A | |
| Straight Scissors (10.0 cm) | Cheng-He, Ningbo, China | HC-J039102 | |
| Thermo Scientific Centrifuge | Thermo Scientific, USA | Multifuge X1R |
References
- Lee, P. J., Papachristou, G. I. New insights into acute pancreatitis. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology. 16 (8), 479-496 (2019).
- Mandalia, A., Wamsteker, E. J., DiMagno, M. J. Recent advances in understanding and managing acute pancreatitis. F1000Research. 7, 959 (2018).
- Banks, P. A., et al. Classification of acute pancreatitis-2012: revision of the Atlanta classification and definitions by international consensus. Gut. 62 (1), 102-111 (2013).
- Munir, F., et al. Advances in immunomodulatory therapy for severe acute pancreatitis. Immunology Letters. 217, 72-76 (2020).
- Peery, A. F., et al. Burden of gastrointestinal disease in the United States: 2012 update. Gastroenterology. 143 (5), 1179-1187 (2012).
- Hines, O. J., Pandol, S. J. Management of severe acute pancreatitis. BMJ. 367, 6227 (2019).
- James, T. W., Crockett, S. D. Management of acute pancreatitis in the first 72 hours. Current Opinion in Gastroenterology. 34 (5), 330-335 (2018).
- Silva-Vaz, P., et al. Murine models of acute pancreatitis: a critical appraisal of clinical relevance. International Journal of Molecular Sciences. 20 (11), 2794 (2019).
- Hyun, J. J., Lee, H. S. Experimental models of pancreatitis. Clinical Endoscopy. 47 (3), 212-216 (2014).
- Renner, I. G., Wisner, J. R., Rinderknecht, H. Protective effects of exogenous secretin on ceruletide-induced acute pancreatitis in the rat. Journal of Clinical Investigation. 72 (3), 1081-1092 (1983).
- Niederau, C., Ferrell, L. D., Grendell, J. H. Caerulein-induced acute necrotizing pancreatitis in mice: protective effects of proglumide, benzotript, and secretin. Gastroenterology. 88 (5), 1192-1204 (1985).
- Foitzik, T., et al. Exocrine hyperstimulation but not pancreatic duct obstruction increases the susceptibility to alcohol-related pancreatic injury. Archives in Surgery. 129 (10), 1081-1085 (1994).
- Schneider, L., Dieckmann, R., Hackert, T., Gebhard, M. M., Werner, J. Acute alcohol-induced pancreatic injury is similar with intravenous and intragastric routes of alcohol administration. Pancreas. 43 (1), 69-74 (2014).
- Huang, W., et al. Fatty acid ethyl ester synthase inhibition ameliorates ethanol-induced Ca2+-dependent mitochondrial dysfunction and acute pancreatitis. Gut. 63 (8), 1313-1324 (2014).
- Sun, J., et al. NRF2 mitigates acute alcohol-induced hepatic and pancreatic injury in mice. Food and Chemical Toxicology. 121, 495-503 (2018).
- Kui, B., et al. New insights into the methodology of L-arginine-induced acute pancreatitis. PLoS One. 10 (2), 0117588 (2015).
- Creutzfeldt, W., Schmidt, H., Horbach, I. Studies on the effects of a trypsin inhibitor (Trasylol) on Enzyme activities and morphology in taurocholate and calciphylaxis pancreatitis of the rat (a contribution to the pathogenesis of pancreatitis). Klin Wochenschr. 43, 15-22 (1965).
- Liu, Z. H., et al. A simple taurocholate-induced model of severe acute pancreatitis in rats. World Journal of Gastroenterology. 15 (45), 5732-5739 (2009).
- Cavdar, F., et al. Controversial issues in biliary pancreatitis: when should we perform MRCP and ERCP. Pancreatology. 14 (5), 411-414 (2014).
- Perides, G., van Acker, G. J., Laukkarinen, J. M., Steer, M. L. Experimental acute biliary pancreatitis induced by retrograde infusion of bile acids into the mouse pancreatic duct. Nature Protocols. 5 (2), 335-341 (2010).
- Orabi, A. I., et al. Cluster of differentiation 38 (CD38) mediates bile acid-induced acinar cell injury and pancreatitis through cyclic ADP-ribose and intracellular calcium release. Journal of Biological Chemistry. 288 (38), 27128-27137 (2013).
- Fanczal, J., et al. TRPM2-mediated extracellular Ca(2+) entry promotes acinar cell necrosis in biliary acute pancreatitis. Journal of Physiology. 598 (6), 1253-1270 (2020).
- Huang, W., et al. Caffeine protects against experimental acute pancreatitis by inhibition of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-mediated Ca2+ release. Gut. 66 (2), 301-313 (2017).
- Zhang, X., et al. Dehydrocholic acid ameliorates sodium taurocholate-induced acute biliary pancreatitis in mice. Biology and Pharmaceutical Bulletin. 43 (6), 985-993 (2020).
- Hagiwara, S., et al. Antithrombin III prevents cerulein-induced acute pancreatitis in rats. Pancreas. 38 (7), 746-751 (2009).
- Hagiwara, S., et al. Danaparoid sodium prevents cerulein-induced acute pancreatitis in rats. Shock. 32 (1), 94-99 (2009).
- Wittel, U. A., et al. Taurocholate-induced pancreatitis: a model of severe necrotizing pancreatitis in mice. Pancreas. 36 (2), 9-21 (2008).
- Barlass, U., et al. Morphine worsens the severity and prevents pancreatic regeneration in mouse models of acute pancreatitis. Gut. 67 (4), 600-602 (2018).
- Wu, D., et al. A systematic review of NSAIDs treatment for acute pancreatitis in animal studies and clinical trials. Clinical Research in Hepatology and Gastroenterology. 44, 100002 (2020).
- Schmidt, J., et al. A better model of acute pancreatitis for evaluating therapy. Annals in Surgery. 215 (1), 44-56 (1992).
- Junyuan, Z., et al. Quercetin protects against intestinal barrier disruption and inflammation in acute necrotizing pancreatitis through TLR4/MyD88/p38MAPK and ERS inhibition. Pancreatology. 18 (7), 742-752 (2018).
- Waldron, R. T., et al. The Orai Ca(2+) channel inhibitor CM4620 targets both parenchymal and immune cells to reduce inflammation in experimental acute pancreatitis. Journal of Physiology. 597 (12), 3085-3105 (2019).
- Petersen, O. H., Gerasimenko, J. V., Gerasimenko, O. V., Gryshchenko, O., Peng, S. The roles of calcium and ATP in the physiology and pathology of the exocrine pancreas. Physiological Reviews. 101 (4), 1691-1744 (2021).
