Summary
Een beschrijving van de chirurgische inductie van endometriose bij muizen en ratten door auto-transplantatie van baarmoeder weefsel om de arteriële cascade van de intestinale mesenterium.
Abstract
Endometriose is een chronische, pijnlijke ziekte waarvan de oorzaak blijft onbekend. Bovendien kan behandeling van endometriose moet laparoscopische verwijdering van de laesies, en / of chronische farmaceutische het beheer van de pijn en onvruchtbaarheid symptomen. De kosten verbonden aan endometriose wordt geschat op 22 miljard dollar per jaar in de Verenigde Staten 1. Om verdere ons begrip van de mechanismen die ten grondslag liggen aan deze raadselachtige ziekte, zijn diermodellen in dienst. Primaten spontaan ontwikkelen endometriose en daarom primaatmodellen het meest lijken op de ziekte bij vrouwen. Knaagdier modellen zijn echter meer kosteneffectieve en gemakkelijk beschikbaar 2. Het model dat we hier beschrijven betreft een autologe overdracht van de baarmoeder weefsel van de darm mesenterium (figuur 1) en werd voor het eerst ontwikkeld in de rat 3 en later overgebracht naar de muis 4. Het doel van de autologe knaagdier model van chirurgisch geïnduceerde endometriose is na te bootsen omde ziekte bij vrouwen. Wij en anderen hebben eerder aangetoond dat de veranderde genexpressie patroon dat in endometriose letsels van muizen of ratten spiegels die bij vrouwen waargenomen met de ziekte 5,6. Een voordeel van het uitvoeren van de operatie in de muis is dat de overvloed van transgene muizenstammen beschikbaar kan helpen onderzoekers bij het bepalen van de rol van specifieke componenten van belang bij de oprichting en groei van endometriose. Een alternatief model waarin weggesneden menselijke endometrium fragmenten maken kennis met het buikvlies van muizen immuun wordt ook veel gebruikt, maar wordt beperkt door het ontbreken van een normale immuunsysteem dat wordt gedacht dat belangrijk zijn in endometriose 2,7. Belangrijk is dat de muis model van chirurgisch geïnduceerde endometriose is een veelzijdig model dat is gebruikt om te bestuderen hoe het afweersysteem 8, hormonen 9,10 en omgevingsfactoren 11,12 endometriose, alsmede de gevolgen van endometriose op de Fert invloedafb reekbaarheid 13 en pijn 14.
Protocol
1. Planning voor levende dieren chirurgie
- Zorg ervoor dat er passende goedkeuring is ontvangen om te werken met proefdieren.
- Om muizen en laat minstens een week van acclimatisatie aan hun nieuwe omgeving.
- Vrouwelijke muizen gehuisvest in de afwezigheid van blootstelling aan mannelijke feromonen kunnen stoppen met fietsen, een fenomeen als het Whitten effect 15,16 genoemd. Om muizen fiets overdracht urine doordrenkte mannen beddengoed aan de vrouwelijke kooi om de vijf dagen. Als alternatief, als open-top kooien worden gebruikt, plaats het vrouwtje kooi tussen de twee kooien van mannen te houden de vrouwtjes fietsen regelmatig.
- Zorg ervoor dat muizen zijn fiets dagelijks door het analyseren van vaginale cytologie voor ten minste een week voorafgaand aan de operatie (tabel 1) 17.
- Gebruik een wax potlood tot acht partities op een glasplaatje te creëren, zodat vaginale uitstrijkjes van meerdere muizen kunnen worden verzameld.
- Spoel de vagina met 0,2-0,25 ml fysiologisch zout of gedestilleerd water met behulp van een pipet. Be sure naar de pipet plaats net bij de vaginale opening, zoals cervicale stimulatie met het pipet kan leiden tot pseudopregnancy. Plaats de vaginale spoeling op het glaasje voor de analyse van celtypen. Dia's kunnen worden gelezen verse (natte) of vastgesteld door een aantal methoden en onderzocht met behulp van een standaard lichtmicroscoop 17.
- Verzamelen, reinigen en steriliseren alle benodigde medische apparatuur voor een succesvolle aseptische operatie (zie Materiaal sectie) 18.
- Bereid buprenorfine oplossing voor analgesie in PBS met behulp van steriele techniek tot 0,2 mg / kg laatste dosis te leveren. De concentratie van de buprenorfine oplossing moet 0,0333 mg / ml in de veronderstelling dat de gemiddelde volwassene C57BL / 6 muis ongeveer 0.025 kg en een subcutane injectie volume van 0,15 ml per muis weegt. Buprenorfine kan van tevoren worden bereid en opgeslagen als aliquots. Merk op dat buprenorfine is een Schedule III gereguleerde stof die een DEA licentie en gedetailleerde inventaris log.
- Bereid steriel PBS met penicilline (100 U / ml) en streptomycine (100 ug / ml).
- Synchroniseer oestrus cycli door de overdracht van urine doordrenkte mannen beddengoed aan de vrouwelijke kooien 72 uur voorafgaand aan inductie 15.
2. Bereid de chirurgische gebied voor levende dieren chirurgie
- Bereid de chirurgische gebied zoals eerder beschreven 18.
- Bereid de voorbereiding gebied door de vaststelling van tondeuse, oogzalf, en chirurgische scrubs.
- Bereid de chirurgische gebied door het plaatsen van een recirculerende warmwater-pad op de chirurgische gebied om lichaamstemperatuur te handhaven gedurende de operatie. Plaats een steriele waterdichte pad over het recirculerende warmwater-pad. Schik chirurgische instrumenten, hechtdraad, steriele glazen petrischaal, biopsie punch, steriel gaas, wond clips en wond clip applicator op de steriele chirurgische veld.
- Bereid recovery ruimte door het plaatsen van recirculerende warm water verwarming pads halverwege undER een lege kooi, zodat muizen om af te stappen van de hitte indien gewenst.
3. Verdoven en de voorbereiding van de muis voor de operatie
- Registreer het gewicht van de muis en bepaal oestrus fase van de beoordeling van de vaginale cytologie.
- Voor de inductie van de anesthesie, plaatst u de muis in een lege kamer anesthesie (lege kooi met vaste deksel met portal voor isofluraan). Zet isofluraan non-rebreathing verdoving systeem en zet de verdamper tot 4% isofluraan (met een zuurstof debiet van 0,5 tot 1 L / min).
- Wanneer de muis wordt onder narcose schakelt de isofluraan stroom naar een kegel (30-60 ml spuit schede) en plaats de muis van neus en mond in de kegel op de voorbereiding van tafel. Adequate anesthesie kan worden onderhouden met een lagere concentratie van isofluraan in de rest van de operatie (~ 2.5-3.5% isofluraan). Voldoende diepte van de anesthesie moet worden bepaald door een negatieve reactie op de teen knijpen stimulus.
- Van toepassing oogzalf to voorkomen dat ze uitdrogen van de ogen tijdens de operatie.
- Met behulp van kleine elektrische tondeuse, scheer plaats van de operatie.
- Desinfecteren en voorbereiden plaats van de operatie met drie afwisselende swipes van chloorhexidine scrub en 70% ethanol.
- Draperen dier met een steriel veld.
4. Baarmoeder ligatie
- Maak een klein (~ 1 cm) middellijn incisie met behulp van kleine schaar of een scalpel einde 0,5 tot 1,0 cm rostraal van de vaginale opening.
- Plaats de gesloten schaar in de opening, zodat de messen zijn tussen het lichaam muur en buikwand. Voorzichtig stompe ontleden het gebied rond de incisie door langzaam openen en sluiten van de schaar, zodat de buikwand voldoende los van de huid. Zichtbaar blijft verklevingen tussen de buikwand en de huid rond de incisie site kan zorgvuldig worden geknipt. Niet adequaat stompe ontleden de incisie zal het sluiten van de buikwand moeilijker.
- Met kleine forceps voorzichtig zoek de linker baarmoeder hoorn. De baarmoeder is dorsaal van de darm, dat is wat je ziet op het eerste betreden van de incisie site. In sommige gevallen is het gemakkelijkst om eerst te lokaliseren de eierstok en de bijbehorende ovariële vet pad. Voorzichtig omhoog trekken aan de baarmoeder hoorn en schuif een open pincet eronder om te dienen als een oprolmechanisme. Indien gewenst, let op de verschijning van de eierstokken en de baarmoeder op dit moment voor extra informatie over de oestrus fase inductie (tabel 1).
- Schuif twee 6-8 cm stukken van 5-0 zwart gevlochten zijden hechtdraad (zonder naald) onder de uitgerekte baarmoeder hoorn.
- Stevig afbinden de hoorn op de utero-tubual kruising (net caudaal van de eileider) en bij de utero-cervicale kruising (net rostraal van de baarmoederhals) met behulp van een platte knoop op elke locatie. Laat de uiteinden van de hechtdraad voor het moment.
- Knip het gedeelte van de baarmoeder hoorn tussen de twee ligaties en plaats het weefsel in een steriele glazen petrischaal containing ~ 100 pi PBS, met penicilline (100 U / ml) en streptomycine (100 ug / ml). Snijd de uiteinden van de zijden hechtdraad laatste. Als hechting komt los of er is bloeden, vinden de stomp en de stropdas een andere knoop.
5. Bereid endometriose implantaten van geëxcideerde baarmoeder
- Terwijl de baarmoeder weggesneden wordt gemanipuleerd, dekking van de buik met steriel gaas en onderhouden hydratatie met steriele PBS dat penicilline en streptomycine als nodig is.
- Strip van de weggesneden baarmoeder hoorn van vet.
- Indien gewenst, wegen de weggesneden baarmoeder hoorn.
- Open de baarmoeder hoorn door het invoegen van een blad van een klein schaartje (14 mm mes lengte) in het lumen en voorzichtig glijden de schaar beneden de baarmoeder hoorn terwijl u de hoorn met een tang.
- In het glas petrischaal, gebruik maken van een 2 mm biopsie punch uit te snijden drie gelijke grootte implantaten.
6. Hechten endometriose implantaten in buikholte
- Plaats sterile gaas direct boven de incisie en grondig nat met steriel PBS dat penicilline en streptomycine.
- Met kleine, gladde tang voorzichtig vinden de blindedarm en beweeg rostraal langs de dunne darm. Trek een klein (4-5 cm) gedeelte van de darm dat ten minste twee slagaders verwijderd is van de blindedarm en regelen het als een waaier op de pre-bevochtigde gaas, zodat de arteriële cascade van de intestinale mesenterium is duidelijk zichtbaar. Zorg ervoor dat de darmen vochtig te houden ten alle tijden met een steriele zoutoplossing. Let op: gebruik geen rat-getande tang, terwijl de behandeling van de darm.
- Gebruik 6-0 zwart ethilon hechtdraad met een P-1, 11 mm, 3 / 8 cirkel, reverse snijden naald om een implantaat voorzichtig hechtdraad tot een slagader ongeveer 0,5 cm van de darmen.
- Opmerking: De darm mesenterium is bedekt met een dunne laag buikvlies. Wees voorzichtig om een schoon gaan maken door deze laag, terwijl hechten rondom de slagader. Trek de hechting door middel van langzaam en voorzichtig als niet aan het buikvlies of breuk scheurde slagader.
- Volledige twee knopen van een worp per stuk, zorg dat u de hechting vast heel hard, omdat dit kan leiden tot verlies van bloedtoevoer en de daaropvolgende necrose van de darm en de dood. Trim de hechting binnen 2 mm van het implantaat. Natte darm weer door te gaan met hydratatie te handhaven voordat u naar de volgende implantaat.
- Bewegen in een rostrale richting, trekt u de komende 3-4 cm van de darmen en voorzichtig vervanging van de sectie die al bevat een implantaat. Overslaan van een of twee slagaders van de vorige implantaat site en hechtdraad de volgende implantaat. Herhaal dit voor de derde implantaat.
- Vervang alle van de darm in de buikholte.
7. Sham operaties
- Sham operaties worden uitgevoerd met dezelfde stappen als de endometriose operaties, behalve dat er geen weefsel wordt gehecht aan de darm mesenterium.
- Accijnzen de linker uterus hoorn zoals in stap 4.
- Endometriose implantaten (stap 5) zijn niet bereid in de sham operatie. Deweggesneden baarmoeder hoorn kan worden weggegooid of gebruikt voor andere doeleinden indien gewenst.
- Hechtingen, maar geen weefsel, worden geplaatst rond drie slagaders in de arteriële cascade van de intestinale mesenterium als bij stap 6.
8. Het sluiten van de operatiewond
- Zorg ervoor dat alle van de organen zijn ongeveer terug naar hun anatomische positie.
- Gebruik 5-0 gecoat Vicryl hechtingen in een niet-continue vergrendeling steek om de buikwand te sluiten.
- Gebruik 9 mm wond clips op de huid te sluiten.
9. Recover dier
- Dien 0,33 mg / ml buprenorfine bij 0,15 ml/25 g muis via subcutane injectie voor een dosis van 0,2 mg / kg. Buprenorfine is postoperatief toegediend om verdere cardiovasculaire / respiratoire depressie die het herstelproces kunnen verlengen voorkomen.
- Voorzichtig droog de muis met kimwipes of papieren handdoeken als het nat geworden tijdens de operatie.
- Plaats dier ventrale zijde naar beneden in de kooi partially bovenop een recirculerende water verwarmd kussen totdat het dier is hersteld en is weer op borstbeen decubitus (binnen vijf minuten als de inhalatie-verdoving snel uitgewerkt).
10. Post-operatieve zorg
- Muizen moeten in acht worden genomen elke 15 minuten tot ze in staat zijn om borstbeen gaan liggen, en vervolgens ieder uur handhaven, totdat ze hun normale gedrag weer na de operatie.
- Muizen moeten normaal lijken binnen 24 uur na de operatie. Muizen moet dagelijks worden gecontroleerd op zeven tot tien dagen voor het tekenen van herstel en een goede gezondheid.
- Aanwijzingen dat een dier in slechte gezondheid, pijn of leed onder verminderde activiteit, zelfverminking, ungroomed uiterlijk, of gebogen houding.
- Als een dier lijkt niet in goede gezondheid zijn binnen 24 uur na de operatie, ofwel het beheer van buprenorfine (0,2 mg / kg) of laten inslapen van het dier. Als het dier niet beter binnen 8 uur na aanvullende buprenorfine de administratie van de dieren schouderd worden gedood omdat darm necrose waarschijnlijk is.
- Verwijder de wond clips 7-10 dagen post-inductie.
- Blijf estrus cycliciteit te controleren door onderzoek van de vaginale cytologie voor de duur van het experiment. Synchroniseer oestrus cycli 72 uur voorafgaand aan de inzameling door de overdracht van urine doordrenkte mannen beddengoed om de vrouwelijke kooien zoals beschreven in stap 1.3.
11. Autopsie en weefsel excisie
- De timing van de autopsie is afhankelijk van de specifieke onderzoeksvraag en wordt verder besproken in de representatieve resultaten en discussie.
- Euthanaseren de muis door kooldioxide stikken.
- Verzamel bloed door het hart doorboren met behulp van een 23 gauge naald op een 1cc spuit (indien gewenst).
- Verzamel een vaginale cytologie uitstrijkje zoals hierboven beschreven om estrus stadium vast te stellen op het moment van de collectie 17.
- Snijd de resterende baarmoeder hoorn op utero-eileiders kruising en op de baarmoederhals, verwijder vet, wegen, en het proces alsgewenst is (zie 11.14 en 11.15).
- Zoek de zwarte hechtingen rond de endometriose letsels. Foto intact endometriose letsels indien gewenst.
- Zorgvuldig te ontleden de verklevingen rond de endometriose letsels met een kleine schaar en pincet, zorg dat u lans de laesies. Werken snel en zorgvuldig te RNA degradatie te voorkomen.
- Meet en noteer de lengte en breedte van de endometriose laesies met behulp van remklauwen.
- Accijnzen van de endometriose letsels en leg ze op een papieren handdoek vochtig is gemaakt met PBS. Verwijder alle niet-endometriose weefsel van de laesies. Een dissectie microscoop of een vergrootglas stand kan worden gebruikt om te helpen bij de dissectie.
- Weeg de drie met vocht gevulde endometriose letsels voorafgaand aan het verwijderen van de hechtdraad.
- Verwijder voorzichtig de hechting van de endometriose letsels.
- Voor histologie, formaline fix een met vocht gevulde endometriose laesie gedurende twee uur, gevolgd door drie dertig minuten PBS wast en definitieve opslag in 70% ethanol. Uitdrogen en paraffine insluiten.
- Lans twee van de endometriose letsels. Weer Weeg deze. Sinds cyclische hormonale veranderingen kunt de hoeveelheid cyste vloeistof, dit geeft een maat voor het weefsel nat-gewicht in aanvulling op het gewicht van de cyste, plus de vloeistof gemeten in 11,10.
- Voor RNA isolatie en gen-expressie studies, direct gehomogeniseerd een van de Gepastilleerd endometriose letsels (of ~ 20 pg baarmoeder weefsel) in lysis bindende oplossing en bewaar bij -80 ° C voor de toekomst RNA-isolatie met de RNAqueous kit (Ambion) of andere methode als gewenst.
- Voor toekomstige isolatie van RNA, DNA of eiwit, onmiddellijk snap-freeze de tweede Gepastilleerd endometriose laesie (of ~ 20 pg baarmoeder weefsel) in vloeibare stikstof en bewaar bij -80 ° C.
Representatieve resultaten
Endometriose laesies in de muis-model van chirurgisch geïnduceerde endometriose morfologisch en histologisch lijken op die waargenomen invrouwen. Histologische analyse van endometriose bij zowel vrouwen als met de muis-model geeft aan dat endometriose letsels endometrium klieren en stroma (figuur 2A) bevatten. Endometriose letsels bij muizen bevatten ook hemosiderin-beladen macrofagen, die een gemeenschappelijke kenmerk van endometriose bij vrouwen (figuur 2B) 19.
Endometriose letsels verwijderd van muizen drie dagen na de inductie lijken ontstoken en hemorragische (Figuur 3A). Na twee tot vier weken van de groei endometriose laesies in de muis model zijn cyste-achtig, met vocht gevulde en omgeven door het buikvlies (Figuren 3B en 3C). In vergelijking met laesie gewicht bij de inductie, met vocht gevulde laesies werden 306% en 862% groter op een en twee maanden na de inductie en Gepastilleerd laesies waren 51% en 172% groter, respectievelijk (Figuren 4A en 4B). We hebben verkregen consistent met vocht gevulde en Gepastilleerd endometriose laesie gewichten op een maand na de inductie over vijf verschillende experimenten (figuur 5). Op een maand na de-inproductie met vocht gevulde (7,44 ± 3,75 mg) en Gepastilleerd (2,92 ± 1,23 mg) endometriose laesie gewicht waren significant gecorreleerd (Pearson's correlatiecoëfficiënt = 0.669, p <0,001).
Leeftijd van de muis had geen invloed op laesie grootte voor muizen tussen de drie en tien maanden oud. Noch de vloeistof gevuld of Gepastilleerd endometriose laesie gewicht op een maand post-inductie was significant gecorreleerd met de leeftijd van het dier (r = -0,136, p = 0,380 en r = -0,063, p = 0,698, respectievelijk).
De muis baarmoeder ondergaat veranderingen in de grootte, het vasthouden van vocht, celproliferatie en uiterlijk als gevolg van de invloed van de steroïde hormonen tijdens de oestrus cyclus. We vergeleken de endometriose laesie gewicht om het gewicht van de resterende intacte baarmoeder hoorn van dieren in verschillende stadia estrus. We vonden geen significante correlatie tussen de baarmoeder gewicht en vocht gevuld of Gepastilleerd endometriotic lesion gewicht bij een maand na de inductie (r = -0,046, p = 0,765 en r = 0.232, p = 0,155, respectievelijk).
De genexpressie patroon waargenomen in de endometriose letsels van muizen spiegels nauw dat gemeld bij vrouwen met deze ziekte 5. Met drie dagen na de inductie genen die extracellulaire matrix remodelling, celadhesie, en angiogenese zijn zeer opgereguleerd en veel van deze genen blijven opgereguleerd door een maand van groei.
Cijfers en tabellen
Figuur 1. Chirurgische inductie van endometriose door autologus baarmoeder weefsel overdracht in de muis. De linker baarmoeder hoorn wordt geligeerd, weggesneden, en opende lengterichting aan het endometrium bloot te leggen. Drie 2 mm 2 biopsies worden voorbereid en elk is gehecht aan een slagader in de arteriële cascade van de intestinale mesentery. Met een maand na de inductie van de endometriose laesies zijn met vocht gevulde en omgeven door verklevingen.
Figuur 2 Hematoxyline en eosine gekleurde deel van een endometrium laesie van de muis-model van endometriose op een maand post-inductie aantonen (A) op de aanwezigheid van baarmoederslijmvlies klieren en stroma;. Schaal bar = 50 micrometer en (B) hemosiderin-beladen macrofagen, waarvan sommige zijn aangegeven met pijlen; schaal bar = 20 urn.
Figuur 3. Endometriose laesies in het muismodel volgende euthanasie, ofwel drie dagen post-inductie (A) of een maand post-inductie (B en C).
Figuur 4. Endometriose letsels van muizen chirurgisch geïnduceerd om en hebbendometriosis werden uitgesneden en gewogen op een of twee maanden na de inductie. De gegevens zijn gemiddelde ± SEM. De gegevens werden log-getransformeerde en verschillende letters geven significantie binnen elk paneel door one-way ANOVA gevolgd door de minst significante verschil eenzijdige Fisher's mulitple vergelijkingen. (A) Cyste wilt, met vocht gevulde endometriose laesies (N = 10, 7 of 5 voor inductie, een maand of twee maanden post-inductie, respectievelijk). (B) Gepastilleerd endometriose laesies (N = 10, 8 of 7 voor inductie, een maand of twee maanden na inductie respectievelijk).
Figuur 5. Endometriose laesie nat gewicht met vloeistof en Gepastilleerd op een maand na de inductie van vijf afzonderlijke experimenten. De gegevens zijn gemiddelde ± SEM. Muizen N = 10, 6, 8, 7 en 7 voor de met vocht gevulde laesies en 0, 7, 10, 8, en 8 voor Geperforeerd van laesies in experiment 1, 2, 3, 4 en 5, respectievelijk.
Tabel 1. Observatie van de oestrus fase door de vaginale cytologie en het uiterlijk van eierstokken en baarmoeder en inductie.
Uiterlijk van eierstokken en baarmoeder zijn tijdsafhankelijk. De volgende zijn gebaseerd op te offeren om 08:00 in de ochtend van elke cyclus dag. Verder, de waarnemingen zijn subjectief en vergelijken van de eierstokken en de baarmoeder hoornen zal een betere schatting dan baarmoederhoorns alleen. Deze observaties zijn bedoeld om de verkregen informatie uit de dagelijkse vaginale cytologie lezingen te vullen.
Tabel 2. Vergelijking van de chirurgie in muis en rat.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Er zijn een aantal kritische parameters die moet worden opgemerkt tijdens het uitvoeren van de chirurgische inductie van endometriose bij muizen. De eerste, endometriose is een oestrogeengevoelige ziekte en als zodanig deze operatie moeten worden uitgevoerd in intacte dieren of als alternatief in ovariëctomie dieren aangevuld met oestrogenen 20. Ten tweede moet hechten de endometriale biopsies om de arteriële cascade worden uitgevoerd met uiterste zorg. We hebben gevonden dat het gebruik van slechts twee relatief losse knopen met een worp elke houdt de biopsie op zijn plaats, terwijl het voorkomen ligatie van de bloedtoevoer naar de darmen en de daaropvolgende weefselnecrose en dier dood. We raden oefenen op verschillende muizen voorafgaand aan het eigenlijke experiment om ervoor te zorgen dat de hechtingen zijn stevig genoeg, dat het weefsel niet verloren geplaatst, maar niet te strak als om de darm necrose veroorzaken. Ten derde is het zeer belangrijk om de darm weefsel gehydrateerd met steriele PBS dat penicilline en streptomycine te houden tijdens de surgery. Ten vierde, de inspanningen moeten worden genomen om ervoor te zorgen dat endometriose implantaat grootte consistent is. Om dit effect gebruiken we een 2 mm biopsie punch om consequent grootte endometriose implantaten te maken van geëxcideerde baarmoeder weefsel.
Er zijn verschillende modificaties die kan worden ondernomen om dit protocol aan de individuele behoeften en wetenschappelijke vragen van de onderzoeker aan te passen. Een mogelijke wijziging heeft betrekking op de hormonale profiel van het dier. Gen-en eiwitexpressie in de endometriose letsels, de resterende intacte baarmoeder hoorn en het immuunsysteem kan rechtstreeks worden beïnvloed door de timing van de collectie in relatie tot de loopsheid cyclus podium. Er zijn verschillende manieren om voor de estrus podium controle op het moment van de collectie, elk met zijn eigen voor-en nadelen. Bijvoorbeeld, intact, fietsen dieren kunnen worden gesynchroniseerd door de overdracht van urine doordrenkte mannen beddengoed in de vrouwelijke kooi drie dagen voorafgaand aan inductie of verzameling zodanig dat de dieren operatief induCED en verzameld tijdens dezelfde estrus etappe 15. Als intact fietsen dieren worden gebruikt, moeten estrus cycliciteit dagelijks gecontroleerd te worden door onderzoek van vaginale cytologie 17. Dit heeft als voordeel dat het meer fysiologisch relevant, maar het bereiken van fiets synchroniciteit is niet 100% succesvol. Als alternatief zou intacte dieren worden gesynchroniseerd door exogene gonadotrofine administratie 21,22. Terwijl iets nauwkeuriger, deze methode leidt tot hogere niveaus oestrogeen dan normaal. Een andere benadering is om dieren te ovariectomize en terug te geven een constant niveau van exogene hormonen, hetzij door een silastic capsule, mini-osmotische pomp of dagelijkse injecties 4,8. Deze methode heeft het voordeel van het verkrijgen van een uniform hormoon profiel heel veel dieren, maar is nadelig, omdat de dieren niet fietsen.
Sham operaties kunnen worden uitgevoerd om te beoordelen welke effecten het gevolg zijn van het ondergaan van de operatie versus effecten attributable aan endometriose. In sham operaties de linker uterus hoorn is verwijderd en hechtingen zijn geplaatst rond de slagaders in de arteriële cascade van de darm mesenterium, maar geen endometriose implantaten zijn gehecht 5,8,23. Als alternatief kan vet verwijderd uit de baarmoeder hoorn weggesneden worden gehecht aan de darm mesenterium 3,14. We hebben onlangs gemeld dat er relatief weinig verschillen in genexpressie zoals gemeten door cDNA microarray tussen schijn baarmoeder en de resterende intacte baarmoeder hoorn van dieren chirurgisch geïnduceerd om endometriose 5 hebben. Bovendien, met behulp van kwantitatieve real-time PCR voor zeven endometriose-gerelateerde genen, vonden we dat alleen maar haptoglobine expressie was significant verschillend in de baarmoeders van sham en endometriose muizen. Lee et al.. echter, meldde differentiële expressie van vijf genen in de baarmoeder van muizen veroorzaakte te hebben endometriose in vergelijking met placebo controles 23. Dit suggereert dat de aanwezigheid van de endometriose lesions kan leiden tot veranderde genexpressie in de eutopisch baarmoeder.
De timing van de collectie van muizen chirurgisch geïnduceerd om endometriose te hebben, moeten worden bepaald door de specifieke onderzoeksvraag. Verzameling van muizen drie dagen na de inductie maakt het mogelijk om te beoordelen van de kritische, vroege gebeurtenissen in de oprichting van endometriose inclusief de initiële neutrofielen en machrophage infiltratie en cytokine productie als eerder werd gemeld 8. We hebben aangetoond dat endometriose letsels verzamelde drie dagen post-inductie zijn klein, hemorraghic, en hebben aanzienlijk veranderde genexpressie ten opzichte van de rest van de baarmoeder hoorn 4. Bij twee weken na de inductie endometriose letsels zijn goed ingeburgerd en hebben vaak gevormd cyste-achtige structuren. In de muis, endometriose letsels blijven toenemen in omvang, zoals bepaald door het gewicht van de vloeistof gevulde en Gepastilleerd laesies (figuur 4), alsmede door laesie volume bepaald door de lengte, breedte en height metingen door middel van twee maanden na de inductie 9.
Zoals hierboven vermeld, werd de chirurgische model van endometriose eerst ontwikkeld in de rat en wordt nog steeds veel gebruikt 3. Bij het uitvoeren van deze operatie in de rat we de volgende aanpassingen aan het protocol, zoals samengevat in tabel 2. In de rat, alle van de gebruikte hechtingen zijn grootte en 4-0 kunnen en moeten strakker worden gekoppeld. Daarnaast hebben we zes hechtingen 5 mm 2 endometriose implantaten in de darm mesenterium van de buikholte.
In dit protocol beschrijven we het gebruik van een inhalatie-anestheticum, isofluraan. Als alternatief, gecombineerd injecteerbare verdoving bestaat uit ketamine en Domitor (medetomidine hydrochloride) of een andere alfa-2-agonist kan worden gebruikt, hoewel de hersteltijd is iets langer. Ketamine, toegediend met 75 mg / kg bij intraperiotneal injectie, is een dissociatieve anestheticum met een minimum aan acute pijn verlichtende eigenschappen eennd is een Schedule III middel die een DEA licentie en gedetailleerde inventaris drug. Domitor, toegediend met 1 mg / kg, is een alfa-2 adrenerge agonist en is snel omgekeerd met Antisedan (atipamezol hydrochloride) administratie. Domitor is een kalmerend middel dat de spieren ontspannen en verlichting van de pijn zorgt. Domitor en ketamine kunnen van tevoren worden voorbereid in combinatie in PBS met steriele techniek. Antisedan, het omkeren agent voor Domitor, kunnen worden bereid in PBS, in combinatie met buprenorfine en dient te worden toegediend bij 1 mg / kg post-operatief. Buprenorfine is ook een Schedule III middel en alternatieven behoren het niet-steroïdale anti-inflammatoire middelen BANAMINE (flunixine meglumine) en ketoprofen.
Zoals bij alle modellen zijn er bepaalde beperkingen in verband met de chirurgische inductie van endometriose bij knaagdieren. Foremost is dat knaagdieren niet een menstruele cyclus hebben en dus niet spontaan ontwikkelen endometriose. In een poging om het knaagdier mod te makenel meer fysiologisch vergelijkbaar met de toestand bij de mens sommige onderzoekers hebben ervoor gekozen om autologe of homologe injecteren baarmoeder weefsel fragmenten uit syngenic dieren in de peritoneale holte direct zonder hechten 24,25. Bij muizen, de geïnjecteerde weefsel vormen cyste-achtige endometriose letsels, maar de injectie methode van inductie lijkt niet te werken in ratten als het weefsel niet te bevestigen en binnen te dringen in de peritoneale holte 3.
Het knaagdier-model is uitgebreid gebruikt om de etiologie, pathologie en risicofactoren van endometriose 2,8,26-29 evenals nieuwe therapieën 14,30-34 verkennen bestuderen. Het knaagdier model van chirurgisch geïnduceerde endometriose vertoont veel gelijkenissen met de ziekte bij de mens, met inbegrip van een verminderde vruchtbaarheid en vruchtbaarheid en veranderde gen-en eiwitexpressie 5,6,35,36. Samen met hun relatief lage kosten en directe beschikbaarheid, het knaagdier model van chirurgisch induCED endometriose is een uitstekend model voor endometriose bij vrouwen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Geen belangenconflicten verklaard.
Acknowledgments
Speciale dank aan Chris Kassotis en Audrey Bailey voor een kritische herziening van dit manuscript en aan Dr Scott Korte, Joseph Beeman, Alison Curfman, Paul Kimball, Bridget Neibreggue, Jacob Redel, Amy Schroder, Maija Steinberg, en Stacey Winkeler voor hun hulp bij optimalisatie van dit model in ons laboratorium. De financiering werd verstrekt door de Clinical Biodetectives Training Grant (NIH T90) (KEP), Universiteit van Missouri Life Sciences Undergraduate Research Opportunities Program, MU Research Council, MU Research Board subsidies en NIH R21HD056441 (SCN).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Wax pencil | Fisher Scientific | NC9954135 | |
| Glass slide | Fisher Scientific | 12-550-433 | |
| Eyedropper | Fisher Scientific | S79383 | |
| Standard light microscope for evaluating vaginal cytology smears | |||
| Buprenorphine HCL c3 (CARJET) 10X1ml | Butler Animal Health Supply | 022891 | |
| Sterile phosphate buffered saline (PBS) | GIBCO, by Life Technologies | 14040-117 | |
| 10,000U/ml Penicillin, 10,000μg/ml Streptomycin in 0.85% NaCl | Hyclone | SV30010 | |
| Isoflurane | Abbott Laboratories | 05260-05 | |
| Isoflurane non-rebreathing anesthetic system | |||
| Recirculating hot water heating pad | |||
| 30 ml syringe sheath | Fisher Scientific | 14-823-16G | |
| Powder free sterile gloves | Fisher Scientific | 19020558 | |
| Ophthalmic ointment | Major Pharmaceuticals | 10033691 | |
| Small electrical clippers | Wahl Clipper Corp. | 9861-600 | |
| Chlorhexidine scrub | Fisher Scientific | NC9863042 | |
| 70% Ethanol | |||
| Polylined sterile field | Busse Hospital Disposables | 696 | |
| Size 3 scalpel | Fisher Scientific | 22-079-657 | |
| Number 10 scalpel blades | Fisher Scientific | 22-079-681 | |
| Small surgical scissors | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5850 | |
| Small serrated semi-curved forceps | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-5135 | |
| 5-0 black braided silk suture | Ethicon Inc. | K870H | |
| Sterilized pyrex glass Petri dishes | Corning | 70160-101 | |
| 2 mm biopsy punch | Miltex Inc. | 33-31 | |
| Sterile gauze | Kendall | 1806 | |
| 6-0 black monofilament ethilon nylon suture | Ethicon Inc. | 697G | |
| Needle drivers (optional) | World Precision Instruments, Inc. | 500023 | |
| 5-0 undyed braided coated vicryl suture | Ethicon Inc. | J490G | |
| 9mm Autoclip wound clips | BD Biosciences | 427631 | |
| Autoclip applier & remover | BD Biosciences | 427630 | |
| 23G needle | BD Biosciences | 305193 | |
| 1cc syringe | BD Biosciences | 301025 | |
| 5X magnifying glass stand (optional) | Fisher Scientific | 14-648-23 | |
| 10% Buffered formalin | Fisher Scientific | SF100-4 | |
| Calipers | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-6466 | |
| Processing/embedding cassettes | Fisher Scientific | 15-197-700A | |
| Biopsy foam pads | Fisher Scientific | 22-038-222 | |
| RNAqueous RNA isolation kit | Ambion | AM1912 | |
| Liquid nitrogen | |||
| Snap cap microcentrifuge flat top tube | Fisher Scientific | 02-681-240 | |
| Ketamine (optional) | Sigma-Aldrich | K4138 | |
| Domitor (medetomidine hydrochloride) (optional) | Tocris Bioscience | 2023 | |
| Antisedan (atipamezole) (optional) | Sigma-Aldrich | A9611 |
References
- Simoens, S., Hummelshoj, L., D'Hooghe, T. Endometriosis: cost estimates and methodological perspective. Hum. Reprod. Update. 13, 395-404 (2007).
- Grummer, R.
- Vernon, M. W., Wilson, E. A. Studies on the surgical induction of endometriosis in the rat. Fertil. Steril. 44, 684-694 (1985).
- Cummings, A. M., Metcalf, J. L. Induction of endometriosis in mice: a new model sensitive to estrogen. Reprod. Toxicol. 9, 233-238 (1995).
- Pelch, K. E. Aberrant gene expression profile in a mouse model of endometriosis mirrors that observed in women. Fertil. Steril. 93, 1615-1627 (2010).
- Flores, I. Molecular profiling of experimental endometriosis identified gene expression patterns in common with human disease. Fertil. Steril. 87, 1180-1199 (2007).
- Giudice, L. C., Kao, L. C.
- Lin, Y. J., Lai, L. ei, Y, H., Wing, L. Y. Neutrophils and macrophages promote angiogenesis in the early stage of endometriosis in a mouse model. Endocrinology. 147, 1278-1286 (2006).
- Fang, Z. Intact progesterone receptors are essential to counteract the proliferative effect of estradiol in a genetically engineered mouse model of endometriosis. Fertil. Steril. 82, 673-678 (2004).
- Fang, Z. Genetic or enzymatic disruption of aromatase inhibits the growth of ectopic uterine tissue. J. Clin. Endocrinol. Metab. 87, 3460-3466 (2002).
- Cummings, A. M., Metcalf, J. L., Birnbaum, L. Promotion of endometriosis by 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin in rats and mice: time-dose dependence and species comparison. Toxicol. Appl. Pharmacol. 138, 131-139 (1996).
- Foster, W. G. Morphologic characteristics of endometriosis in the mouse model: application to toxicology. Can. J. Physiol. Pharmacol. 75, 1188-1196 (1997).
- Cummings, A. M., Metcalf, J. L. Effect of surgically induced endometriosis on pregnancy and effect of pregnancy and lactation on endometriosis in mice. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 212, 332-337 (1996).
- Lu, Y., Nie, J., Liu, X., Zheng, Y., Guo, S. W. Trichostatin A, a histone deacetylase inhibitor, reduces lesion growth and hyperalgesia in experimentally induced endometriosis in mice. Hum. Reprod. 25, 1014-1025 (2010).
- Whitten, W. K. Modification of the oestrous cycle of the mouse by external stimuli associated with the male. J. Endocrinol. 13, 399-404 (1956).
- Whitten, W. K., Bronson, F. H., Greenstein, J. A. Estrus-inducing pheromone of male mice: transport by movement of air. Science. 161, 584-585 (1968).
- Goldman, J. M., Murr, A. S., Cooper, R. L. The rodent estrous cycle: characterization of vaginal cytology and its utility in toxicological studies. Birth. Defects. Res. B. Dev. Reprod. Toxicol. 80, 84-97 (2007).
- Pritchett-Corning, K. R., Mulder, G. B., Luo, Y., White, W. J. Principles of Rodent Surgery for the New Surgeon. J. Vis. Exp. (47), e2586-e2586 (2011).
- Moen, M. H., Halvorsen, T. B. Histologic confirmation of endometriosis in different peritoneal lesions. Acta. Obstet. Gynecol. Scand. 71, 337-342 (1992).
- Cummings, A. M. Methoxychlor as a model for environmental estrogens. Crit. Rev. Toxicol. 27, 367-379 (1997).
- Fowler, R. E., Edwards, R. G. Induction of superovulation and pregnancy in mature mice by gonadotrophins. J. Endocrinol. 15, 374-384 (1957).
- Wilson, E. D., Zarrow, M. X. Comparison of superovulation in the immature mouse and rat. J. Reprod. Fertil. 3, 148-158 (1962).
- Lee, B., Du, H., Taylor, H. S. Experimental murine endometriosis induces DNA methylation and altered gene expression in eutopic endometrium. Biol. Reprod. 80, 79-85 (2009).
- Somigliana, E. Endometrial ability to implant in ectopic sites can be prevented by interleukin-12 in a murine model of endometriosis. Hum. Reprod. 14, 2944-2950 (1999).
- Hirata, T. Development of an experimental model of endometriosis using mice that ubiquitously express green fluorescent protein. Hum. Reprod. 20, 2092-2096 (2005).
- Story, L., Kennedy, S. Animal studies in endometriosis: a review. Ilar. J. 45, 132-138 (2004).
- Cummings, A. M., Hedge, J. M., Birnbaum, L. S. Effect of prenatal exposure to TCDD on the promotion of endometriotic lesion growth by TCDD in adult female rats and mice. Toxicol. Sci. 52, 45-49 (1999).
- Cummings, A. M., Metcalf, J. L. Effects of estrogen, progesterone, and methoxychlor on surgically induced endometriosis in rats. Fundam. Appl. Toxicol. 27, 287-290 (1995).
- Sharpe-Timms, K. L. Endometriotic lesions synthesize and secrete a haptoglobin-like protein. Biol. Reprod. 58, 988-994 (1998).
- Yavuz, E., Oktem, M., Esinler, I., Toru, S. A., Zeyneloglu, H. B. Genistein causes regression of endometriotic implants in the rat model. Fertil. Steril. 88, 1129-1134 (2007).
- Dmitrieva, N.
- Efstathiou, J. A. Nonsteroidal antiinflammatory drugs differentially suppress endometriosis in a murine model. Fertil. Steril. 83, 171-181 (2005).
- Becker, C. M. Endostatin inhibits the growth of endometriotic lesions but does not affect fertility. Fertil. Steril. 84, Suppl 2. 1144-1155 (2005).
- Becker, C. M. Short synthetic endostatin peptides inhibit endothelial migration in vitro and endometriosis in a mouse model. Fertil. Steril. 85, 71-77 (2006).
- Sharpe-Timms, K. L. Using rats as a research model for the study of endometriosis. Ann. N.Y. Acad. Sci. 955, 318-327 (2002).
- Stilley, J. A., Woods-Marshall, R., Sutovsky, M., Sutovsky, P., Sharpe-Timms, K. L. Reduced Fecundity in Female Rats with Surgically Induced Endometriosis and in Their Daughters: A Potential Role for Tissue Inhibitors of Metalloproteinase 1. Biol. Reprod. 80, (2009).
