Murino colostomia distale, un nuovo modello di colite di diversione in topi C57BL/6

Riepilogo

Murino colostomia distale fornisce un modello murino per colite di diversione umana, una colite linfocitaria prevalentemente nel segmento del colon escluso dal flusso fecale.

Abstract

Colite di diversione (DC) è una condizione clinica frequente che si verificano in pazienti con segmenti intestinali esclusi dal flusso a seguito di un'enterostomia diversione fecale. L'eziologia di questa malattia rimane mal definita, ma sembra differire da quello di malattie intestinali infiammatorie classica come il morbo di Crohn e colite ulcerosa. Ricerca finalizzata a decifrare i meccanismi fisiopatologici che portano allo sviluppo di questa malattia è stata gravemente ostacolata dalla mancanza di un appropriato modello murino. Questo protocollo genera un modello murino di DC che facilita lo studio del ruolo del sistema immunitario e la sua interazione con il microbioma nello sviluppo della DC. In questo modello utilizzando animali C57BL/6, parti distali del colon sono esclusi dal flusso fecale creando un colostomy distale, innescare lo sviluppo di delicato per moderare l'infiammazione nei segmenti intestinali esclusi e riproducendo le lesioni di segno distintivo dell'essere umano DC con una risposta infiammatoria sistemica moderata. Contrariamente al modello di ratto, un gran numero di modelli murini geneticamente modificati sullo sfondo C57BL/6 è disponibile. La combinazione di questi animali con il nostro modello consente i possibili ruoli di diverse citochine, chemochine o recettori di molecole bioattive (ad es., interleuchina (IL) -17; IL-10, chemokine CXCL13, recettori per le chemochine CXCR5 e CCR7 e il recettore della sfingosina-1-fosfato 4) deve essere valutata nella patogenesi della DC. La disponibilità di diversi ceppi di topi Congenici sullo sfondo C57BL/6 facilita in gran parte gli esperimenti di trasferimento per stabilire i ruoli dei tipi cellulari coinvolti nell'eziologia della DC. Infine, il modello offre l'opportunità di valutare le influenze di interventi locali (ad esempio, modifica del microbioma locale o terapia antinfiammatoria locale) su immunità mucosale nei segmenti intestinali affetti e non affetti e il su omeostasi immunitaria sistemica.

Introduzione

Negli ultimi anni, un numero sostanza di colite non infettive entità diverse da malattie intestinali infiammatorie classica (IBDs; i. e., ulcerosa o colite di Crohn) sono stati caratterizzati clinicamente e histopathologically in esseri umani. I meccanismi fisiopatologici che portano allo sviluppo di queste forme di colite completamente non sono capiti parzialmente perché appropriati modelli animali sono scarse. Colite di diversione è un'entità recentemente descritta. Anche se il termine è stato coniato nel 1980 da Glotzer¹, la prima descrizione di un simile fenotipo è stato dato nel 1972 da Morson². La malattia si sviluppa in 50%-91% dei pazienti con deviazione enterostomia e la sua intensità clinica varia^3,4. Data l'incidenza annuale di circa 120.000 pazienti colostomia in Stati Uniti d'America, questa entità di malattia costituisce un problema sanitario importante.

L'obiettivo generale di sviluppare questo protocollo era di fornire un modello murino di DC che si basa su un trigger di colite simile a quello veduto in DC umana e che riproduce le caratteristiche istopatologiche primarie della malattia umana. A differenza di altri modelli di colite murina, induzione di colite nel nostro modello non necessita di animali geneticamente modificati (per esempio, topi transgenici IL-7, N-caderina dominante negativi topi o topi TGFβ^{- / -} ), l'applicazione di chimicamente irritante sostanze (ad es., colite indotta del sodio (DSS) - colite indotta, o acido solfonico del trinitrobenzene (TNBS) - solfato di destrano), o il trasferimento di popolazioni di cellule specifiche in topi carenti immuni (come il trasferimento^{ad alta} CD45RB modello di colite) (per una rassegna, Vedi⁵). A differenza di altri modelli, il sistema immunitario intatto del nostro modello DC consente la valutazione del meccanismo immunologico coinvolti nello sviluppo del DC. La limitazione della infiammazione delle mucose al segmento di intestino escluso consente la valutazione della sua ripercussione su immunità mucosale in altre parti del tratto gastrointestinale, sull'omeostasi immunitaria in altri scompartimenti immuni del tratto intestinale (per esempio. , Patch di Peyer ed i linfonodi di Intestinum) e sull'omeostasi immunitaria dell'intero organismo. Infine, il nostro modello costituisce uno strumento appropriato per indagare i meccanismi di controllo stimoli infiammatori locali provenienti da cambiamenti nell'ambiente locale normale per entrambi il microbioma locale come pure gli antigeni alimentari.

Protocollo

Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dall'autorità di governo veterinaria (Landesamt für Landwirtschaft, Lebensmittelsicherheit und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, (LALLF M-V)).

1. cura preoperatoria e la preparazione dell'animale

1. All'arrivo nella struttura degli animali, animali (C57Bl/6) si divide in gruppi di dimensioni simili, ogni gruppo della gabbia insieme e mantenere gruppi costante durante gli esperimenti.
   Nota: Utilizzare animali dello stesso sesso. I risultati descritti sono stati ottenuti con topi maschi.
   Nota: Se vengono utilizzati gli animali maschii, gruppi gabbia insieme a partire da quando sono 7 settimane di età in modo che possa essere stabilita una gerarchia, minimizzando così il rischio di comportamento aggressivo durante gli esperimenti.
2. Almeno una settimana prima dell'intervento chirurgico, passare a un'ad alta energia (> 14 MJ/kg) e ad alta percentuale proteica (> 20%) alimentazione contenente tutti gli oligoelementi essenziali e vitamine (per informazioni dettagliate, vedere elenco dei materiali).
   Nota: Assicurare tutti i topi pesare almeno 25 g quando l'ambulatorio è effettuato.
3. Indurre l'anestesia e analgesia tramite l'iniezione intraperitoneale di ketamina (87 mg/kg i.p.) e xilazina cloridrato (13 mg/kg i.p.). Attendere fino a quando il mouse tollera lo stimolo meccanico, per esempio punta passo, senza risposta motoria.
4. Fissare il mouse narcotizzato con nastri in posizione supina su un sottofondo di calore posizionato presso il banco di funzionamento, garantendo stabile posizionamento durante il funzionamento ed evitare un'enorme perdita di calore corporeo.
   Nota: Il sottoposto di calore deve avere una temperatura di 36 ° C a 40 ° C; la temperatura ambiente di funzionamento dovrebbe essere 21 ° C.

2. operazione distale colostomia

1. Radersi i capelli addominali. Prima di iniziare l'intervento chirurgico, disinfettare il campo di funzionamento tre volte utilizzando alcol 70% e un iodophor. Drappo il campo di funzionamento per garantire condizioni di asepsi.
2. Per eseguire una laparotomia mediana di 15 mm, incidendo i muscoli addominali ed il peritoneum lungo la linea alba, riducendo così al minimo la perdita di sangue.
3. Utilizzare due DeBakey atraumatica, estrarre con cautela l'intestino cieco, ileo terminale e ascendente e colon trasverso dalla cavità peritoneale.
   Nota: Fare attenzione a limitare rigorosamente la manipolazione meccanica dell'intestino per evitare lesioni alle strutture mesenteriche.
4. Identificare il Polo cecal, il colon ascendente e piccolo intestino (figure 1a e 1b).
   Nota: La corretta identificazione del colon ascendente è fondamentale per il corretto posizionamento del colostomy. Nei casi in cui l'anatomia della regione ileocecal è ambigua, la presenza di placche di Peyer identifica l'intestino tenue e la presenza di feci formate caratterizza il colon.
5. Usare un righello per determinare la posizione del colostomy futuri. Esso va posizionata a 20 mm distale alla valvola ileocecal per una colostomia distale.
6. Praticare una seconda incisione di 3 mm nella parete addominale nel quadrante superiore destro. Tirare il segmento del colon precedentemente identificato attraverso questa incisione per formare un anello, facendo attenzione a non distorcere il ciclo.
7. Passare accuratamente una cannula 22 calibri flessibili i.v. attraverso il mesocolon. Fare attenzione a non per danneggiare le strutture vascolari mesenteriche.
8. Restituire l'intestino nella cavità peritoneale.
9. Difficoltà entrambe le estremità del tubo flessibile alla cute tramite semplici punti di sutura e una sutura riassorbibile (ad es., polyglactin 910 o polyfil 4-0 1/2 c).
10. Prima di chiudere la laparotomia, eseguire la rianimazione fluida usando un'iniezione intraperitoneale di 0,5 mL di soluzione fisiologica 0,9%.
11. Chiudere il peritoneo e lo strato del muscolo con una sutura continua utilizzando una sutura riassorbibile (ad es., polyglactin 910 o polyfil 4-0 1/2 c). Chiudere la pelle con una sutura continua utilizzando una sutura riassorbibile (ad es., polyglactin 910 o polyfil 4-0 1 / 2c).
12. Aprire il ciclo colon esteriorizzato eseguendo un transection subtotale utilizzando una forbice bene. Evitare tutte le lesioni al mesentery. Transetto non colon completamente.
13. Difficoltà ogni apertura di colostomia con tre punti di pieno-spessore singoli al peritoneo e della pelle utilizzando un monofilo, suturare assorbibile (ad es., polidioxanone o monofilo 6-0 3/8s). Ciclo afferente, che è un colostomy dell'estremità-funzionale, e il ciclo efferente, che è una fistola mucosa, sono chiaramente separati a questo punto (Figura 1C).
    Nota: Tempo di funzionamento deve essere meno di 20 minuti per limitare le perdite di fluido e termiche.
14. Dopo chirurgia, di finitura disinfettare strumenti utilizzando una soluzione di disinfezione senza aldeide in bagno ad ultrasuoni secondo le istruzioni del produttore.

3. sham operazione (Colotomy)

1. Eseguire i passaggi 1.1. attraverso 2.4.
2. Usare un righello per determinare la posizione di futuri colotomy. Il colotomy deve essere posizionato alla stessa distanza dalla valvola ileocecal come la colostomia nel gruppo sperimentale.
3. Aprire i due punti almeno due terzi utilizzando forbici bene la sua circonferenza.
4. Nelle vicinanze il colotomy con un singolo strato, pieno-spessore interrotta sutura utilizzando un monofilo, suturare assorbibile (ad es., polidioxanone, monofilo 6-0 3/8s).
   Nota: Tempo di funzionamento deve essere meno di 20 minuti per un chirurgo sperimentato, limitando le perdite di fluido e termiche.
5. Eseguire i passaggi 2.10. , 2.11. e 2.14.

4. postoperatoria

1. Restituire gli animali nelle loro gabbie. Offrono un'atmosfera ben temperata di 37 ° C (ad es., con una lampada a raggi infrarossi) fino a quando i topi sono completamente svegli. Quindi, tenere topi in un ambiente di temperatura e umidità regolata (21 ° C, umidità relativa 30% ± 10%). Consentire il libero accesso a cibo e acqua potabile. Per facilitare l'assorbimento fluido, fornire ulteriori mangimi impregnati d'acqua.
2. Iniziare l'analgesia postoperatoria iniettando 0,1 mg/kg corpo peso buprenorfina s.c. quando animali mostrano risposta alla stimolazione meccanica. Fare attenzione a evitare la depressione respiratoria.
3. Supplemento acqua potabile con 1 mg/mL tramadol per analgesia continua durante la prima settimana postoperatoria.
4. Per compensare la diminuita assunzione di liquidi causa di ridotta mobilità, fornire un solido Pad bere nella gabbia durante la prima settimana postoperatoria.
5. Pesare gli animali e comportamento animale punteggio al giorno durante la prima settimana, ogni due giorni durante il resto del primo mese e ogni terzo giorno durante il secondo mese utilizzando il Punteggio di severità di malattia descritto in Kleinwort et al. ⁶.

Risultati

Chirurgia è ben tollerato sia nei gruppi di sham (colotomy) e sperimentale (colostomia). Mortalità perioperatoria non deve superare il 10% quando la chirurgia e perioperative management viene eseguita correttamente. Nella prima settimana postoperatoria, perdita di peso significativa è visto in entrambi i gruppi sperimentali e sham. Gli animali del gruppo finto raggiungono loro nadir di peso solitamente verso il quarto giorno postoperatorio, ma si verifica un giorno più tardi nel grupp...

Discussione

Il modello murino di DC ha presentato in questo protocollo affidabile riproduce le caratteristiche istopatologiche del DC umana (ad es., lo sviluppo del de novo di follicoli linfoidi nel submucosa dei segmenti dell'intestino infiammato, cripta accorciamento e riduzioni in numeri delle cellule di calice). Oltre a questo vantaggio, questo modello è indotta da un fattore scatenante molto simile e presenta con un decorso clinico di moderata gravità lieve, come è il caso in esseri umani più colpiti.

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Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
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.