Summary
Dunne darm-afhankelijke gal zuur reabsorptie en feedback remming van hepatische gal zuur synthese is belangrijk voor systemische homeostase en gezondheid. In deze studie beschrijven we een muismodel voor ileale resectie ileectomy-geïnduceerde gal malabsorptie, overaccumulation, en toxiciteit in de darm van de muis te evalueren.
Abstract
Intestinale resectie is een gemeenschappelijk therapeutische benadering voor menselijke ziekten zoals zwaarlijvigheid, ontstekingsdarmziekte, ziekte van Crohn en darmkanker die vaak leidt tot ernstige korte darm syndroom-achtige nadelige effecten met inbegrip van gal zuur diarree, dehydratatie, elektrolytenstoornissen en malabsorptie van voedingsstoffen. Hier introduceren we een model lymfkliertest ileale resectie, ileectomy, om te evalueren van de mededeling van de weefsel en het onderhoud van systemische homeostase genoemd. Na ileale resectie is Circulerend bloed permanent verstoken van het ileum-specifieke endocriene hormoon fibroblast groeifactor 15 (FGF15), die de versies van de endocriene remming van gal zuur synthese in de lever. In combinatie met de toenemende productie en afgeschaft reabsorptie van galzuren na het verwijderen van het ileum, last muizen die onderging operatie een van gal zout overaccumulation in de darm en de geassocieerde diarree, de morbiditeit en de mortaliteit. Roman gebruik van het model van de chirurgie geïntroduceerd in deze studie kan inzicht verwerven mechanistische en functionele in ileale controle van systemische metabole verordening in fysiologie en ziekte.
Introduction
In moderne biomedisch onderzoek, worden genetisch gemanipuleerde diermodellen wijd gebruikt om te sprokkelen inzichten in ziekten bij de mens. In het bijzonder zijn weefsel of cel-specifieke functies van de winst-en verliesrekening van genen gebruikt om de studie van moleculaire verordening evenals geïnduceerde biologische effecten. Ondanks de vooruitgang in het manipuleren van doel genen in vivo, zijn er aanhoudende beperkingen. Eerste, vele cel of het weefsel specifieke verwijderingen beïnvloedt meerdere organen. Bijvoorbeeld zal epitheliale gene schrapping elimineren expressie in epitheel van meerdere weefsels. Verder, zelfs als schrapping beperkt tot een specifieke weefsel is, ruimtelijke controle is zelden haalbaar. Bijvoorbeeld, in een weefsel zoals de darm verrichten afzonderlijke segmenten zeer specifieke functies die met precisie in vivokunnen niet worden gemanipuleerd. In deze situaties, resectie van de gen-bevattende weefsels wordt beschouwd als een efficiënter studeren aanpak om de betekenis van het mechanistische en functionele weefsel communicatiemiddelen.
Ileectomy wordt meestal gebruikt in patiënten met de ziekte van Crohn en inflammatoire ziekten waarbij de distale ileum 1,2,3. Het ileum meestal produceert verschillende energie-opslag hormonen zoals fibroblast groeifactor 15/19 (FGF15/19), peptide YY (PYY) en glucagon-achtige peptide 1/2 (GLP1/2); deze hormonen spelen een belangrijke rol voor lokale en endocriene in veel biologische functies4,5,6. Onder deze hormonen, is FGF15 geïdentificeerd als een robuuste endocriene inhibitor van gal zuur synthese in de lever. Zodra convergentieperiode in ileale enterocyten, activeert galzuren de nucleaire receptor farnesoid X receptor (FXR) ter stimulering van Fgf15 expressie, wat vervolgens tot feedback remming van hepatische gal zuur synthese 7 leidt. In een recente studie, we de muismodel van ileectomy ingevoerd om te bestuderen van de ileale kruppel-achtige factor 15 (KLF15) -Fgf15 as die circadiane gal zuur productie in de lever 8 regeltsignalering. Bovenal binnengebracht wij een nieuwe familie, de kruppel-achtige factoren, met name KLF15, gal zuur biologie. Op basis van functionele studies, met inbegrip van ileectomy chirurgie, vastbesloten wij dat KLF15 upregulates gal zuur synthese via een indirecte niet-hepatische mechanisme. Ileale KLF15 is ten slotte ook geïdentificeerd als de eerste endogene negatieve regulator van Fgf15.
De intestinale segmenten aflopend van proximaal naar DISTAAL regio's zijn verantwoordelijk voor de opname van verschillende voedingsstoffen. Het ileum is het verantwoordelijk voor gal zuur en vitamine B12 (VB12) absorptie 9grote segment. Een eerdere studie dienst een muismodel van proximale gut resectie te bestuderen van korte darmsyndroom; verschillende lengtes van de resectie, diëten en hechtdraad typen werden voorgesteld om een optimale na chirurgie overleving tarief 10. Een meer recente herziening geeft bovendien aan dat ileale resectie doorgaans resulteert in meer ernstige ziekte dan andere gastro-intestinale (GI) segment resections vanwege de verminderde aanpassingscapaciteit van de resterende tract 11. Dit onderwerp heeft opgedaan intensieve belangen van fundamenteel en klinisch onderzoeksgroepen, overwegende dat het begrip van nuttige toepassing en de effectieve therapeutische benaderingen zijn nog steeds beperkt.
Gal zuur diarree het gevolg van onevenwichtigheden in Gal zuur homeostase in de enterohepatische circulatie 12,13. Kan het een gevolg van ileale resectie, gastro-intestinale aandoeningen of een gevolg van idiopathische gal zuur malabsorptie. Meer dan 80% van de patiënten bleken te presenteren met diarree na het ondergaan van ileale resectie 14. Ileectomy heeft de potentie om een belangrijke operatie model voor het onderzoek van gal zuur diarree. In deze studie bieden een reeks van ileale resections een kleurovergang beoordeling van FGF15 deficiëntie evenals intestinale bile salt malabsorptie, overaccumulation, en giftige schade.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
dierlijke protocol werd beoordeeld en goedgekeurd door het institutionele Animal Care en gebruik Comité bij Case Western Reserve University School of Medicine, en werd uitgevoerd volgens de National Institutes of Health (NIH) richtsnoeren voor de Zorg en het gebruik van proefdieren (8ste editie, 2011). Muizen werden euthanized door methoden voldoen aan de Amerikaanse veterinaire medische vereniging (AVMA) richtsnoeren voor euthanasie van dieren (2013 editie). C57BL/6J, mannelijke, 8-16 week oude muizen werden gebruikt in dit protocol. Muizen werden gehuisvest in een 12u donker/licht cyclus omgeving.
1. preoperatieve voorbereiding
- overdracht muizen naar een schone kooi 24 h vóór de procedure. Toestaan dat dieren gratis toegang tot water. Chow voedsel vervangen door zacht voedsel (gel voedingssupplement) 4-6 h vóór de operatie om de inhoud van de dunne darm voor chirurgie.
- Steriliseren alle chirurgische instrumenten en de steriele chirurgische ups eenmalig gebruik maken. Reinig het gebied van chirurgie en de verdoving neus kegel met 70% ethanol.
- Instellen een dissectie Microscoop, Isofluraan verdoving vaporisator, instrumenten en een temperatuurgevoelig dierlijke chirurgische tafeltje voor lichaam temperatuur onderhoud. Organiseren van instrumenten, hechtingen en spuiten in een locatie die gratis toegankelijk tijdens de operatie.
- Een lichtbron opgezet om genoeg licht voor het chirurgische gebied.
- Bereiden steriele zoutoplossing van 0,9% in 5 mL spuit voor het reinigen van intestinale- en buikholte.
2. Ileectomy en Anastomosis
- verdoving muizen met Isofluraan (2-3%) in een kleine dierlijke incubatie-kamer. Bepalen van voldoende afstomping met behulp van de teen pinch techniek terwijl het dier op Isofluraan is.
- Verwijderen buikhaar door toepassing van product van de haarverwijdering en veeg haar weg met behulp van chirurgische sponzen met behoud van de verdoving. Plaats de muis op een temperatuurgevoelig kleine dierlijke chirurgische tabel ( Figuur 1 A) te handhaven van de lichaamstemperatuur op 37 ° C. behouden anesthesie met Isofluraan (1-2%) via een gelaatsmasker. Behandeling van de ogen van de muis met oogbeschadigingen en/of zalf.
- Reinigen van de huid met behulp van Povidon-Jood en 70% alcohol en dekking van het chirurgische gebied van de buik met steriele chirurgische gaas ( Figuur 1 B).
- Maken een middellijn abdominale incisie met een chirurgische scalpel zodra de verdoving van kracht is. Gebruik van een applicator katoen-tipped ter bescherming van de darm en trek muis buikspier met oprolmechanismen volledig open en bloot de buikholte ( Figuur 1 C).
- Zoek de blindedarm. Vanaf de blindedarm, zorgvuldig verlaat de aangesloten ileum en een deel van het jejunum buikholte ( Figuur 1 D).
Opmerking: De blindedarm kan gemakkelijk worden geïdentificeerd vanwege zijn grote omvang zelfs na het vasten. - Ligate de bovenste tak van de superieure mesenterische slagader met een 7-0 zijde hechtdraad te occlude het bloed leveren de ileale segment dat moet worden weggesneden. De ileale kleur verandert van roze naar donker paars na afbinding. ( Figuur 1 E - F).
- Afhankelijk van het doel van het experiment, met behulp van schaar, accijnzen en verwijderen van 50% of 90% van de ileum.
Opmerking: Voor sham chirurgie, presteren niet de superieure mesenterische slagader afbinding en verwijder niet de ileum. - Spoelen de lumen van beide ileale eindigt met 0,9% zoutoplossing.
Opmerking: als de resterende intact ileum is nog steeds een normale bloedvoorziening van de superieure mesenterische slagader, een kleine hoeveelheid bloed zal worden gespoeld uit tijdens het proces. Dit geeft ook aan dat de bloedtoevoer naar de ileale uiteinden normaal is en geen ischemie zorgt ervoor tijdens de procedure van de wapendrager ( Figuur 1 G dat). - Ga naar de mesenteries aan de zijkant van beide ileale uiteinden. Aanpassing van de mesenteries en suture van de ileale eindigt samen met behulp van 8-0 hechtdraad ( Figuur 1 G - H).
- De contralaterale zijde van de ileum te houden van het ileum anastomosed op een natuurlijke manier ( Figuur 1 ik) hechtdraad.
- Suture van de bovenste en onderste zijden tussen de twee oorspronkelijke hechtingen aan grondig join de twee ileale uiteinden samen ( Figuur 1 J).
- Bevestigen dat er geen lekkage van de anastomose site na het beëindigen van de drie-stap hechten procedure ( Figuur 1 G-ik). De blindedarm en de dunne darm in de buikholte terugkeren naar de oorspronkelijke anatomische locatie. Was het gebied van chirurgie met warme 0.9% zout met behulp van een botte naald. ( Figuur 1 K).
- Sluit de insnijding van de buikspier laag met 6-0 hechtdraad. Uitlijnen van de buikhuid incisie pincet gebruiken en suture van de buikhuid om optimale wondgenezing ( Figuur 1 L).
3. Post-operatieve zorg
- overdracht de na operatie muizen voor een intensive care afdeling voor herstel. Het huis van hen in een papier-bedding kooi op een temperatuurgevoelig verwarming pad blijven 's nachts het herstel na operatie. Muizen met zacht voedsel naast gewone voedsel en water verstrekken.
- Beheren buprenorfine (0.05 - 0.1 mg/kg) met subcutane injectie elke 8-12 h voor analgesie.
Opmerking: Euthanaseren muizen door CO 2 als ernstig ziek. - Bij het eindpunt, offeren muizen met behulp van overdosed Isofluraan en oogst monsters zo nodig (punt 4).
4. Evaluatie van Ileectomy-geïnduceerde gal Overaccumulation
- wegen en ontleden de muizen een dag na een resectie van 0% (schijn), 50% of 90% van de ileum.
- Verwijderen van het GI-darmkanaal en wegen. Bereken het gewicht van de GI/lichaam gewicht verhouding te beoordelen van de ernst van gal zout malabsorptie en overaccumulation.
- De GI traktaten Breng in conische buizen van 15 mL en snij ze in korte segmenten met behulp van schaar. Na het uitsnijden, centrifuge op 3000 x g gedurende 10 minuten het supernatant (GI vloeistof met galzouten) overbrengen naar een schone buis.
- Meten van het totale volume en gewicht van GI vloeistof en bereken de vloeistof gewicht GI darmkanaal/gewicht verhouding verder beoordelen gal overaccumulation in de GI tractus.
- Bepaalt het bedrag van de totale gal in het supernatant door gal acid test zoals beschreven in verwijzing 8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De procedures voor de ileectomy staan in Figuur 1. De eerste stap omvat de voorbereiding van de buikhuid muis, een abdominale sneetje maken en het gebruik van oprolmechanismen volledig bloot van de darm (Figuur 1A-C). Vervolgens de muis blindedarm bevond (Figuur 1D); gezien het feit dat de grootte en vorm er een herkenbaar oriëntatiepunt. De blindedarm, deel van de distale jejunum en ileum waren blootgesteld en verwijderd uit de buikholte (Figuur 1D). Zodra het resecting ileale segment was bepaald, de superieure mesenterische slagader die bloed naar het segment leveren werd afgebonden en de kleur van het ileum segment snel veranderd in Donkerpaars (Figuur 1E - F), terwijl de rest van de darm onderhouden van een normale roze kleur. Het gehele ischemische ileale segment was volledig gereseceerd gevolgd door wassen die de cut met zoutoplossing 0,9% (Figuur 1G eindigt). De twee uiteinden van de ileale werden vervolgens samen ingehecht door een hechten proces in drie stappen (Figuur 1H-J). In Figuur 1K-L, de anastomotic darm was teruggekeerd naar de oorspronkelijke anatomische locatie in de buikholte en de ingesneden spieren en huidlagen waren samen ingehecht.
Door de lever geproduceerde galzuren worden enzymatisch gesynthetiseerd uit cholesterol en verspreid in de enterohepatische systeem. Ze zijn meestal door het distale ileum convergentieperiode en keerde daarna terug naar de lever via de hepatische portal ader. Gal zuur verkeer tussen hepatocyten in de lever en de enterocyten in de ileum is samengevat in Figuur 2. In de ileum, galzuren worden geabsorbeerd door apicale natrium afhankelijke gal zuur vervoerder (ASBT) aan de luminal kant van epitheliale enterocyt en door ileale gal acid-bindend-proteïne (IBABP) aan het basolaterale membraan voor efflux overgedragen in het bloed via de biologische opgeloste vervoerder (OST). In de enterocyten, galzuren ook activeren FXR om het ileum-specifieke hormoon FGF15, die een krachtige endocriene Inhibitor van gal zuur synthese met name door downregulating hepatische CYP7A1, het eerste en snelheidslimieten enzym voor gal zuur synthese in de lever. Fgf15 is echter onderdrukt door de ileale KLF158. Onze analyse kwantitatieve real-time polymerase kettingreactie (RT-qPCR) ontdekt overvloedige uitdrukking van Fgf15, Asbt, Ibabpen Ostβ mRNA in het ileum en minder aan extreem lage expressie in het jejunum en de rest van de darm (Figuur 2B-2E). Adenomateuze polyposis coli (Apc) mRNA niveau (negatieve controle) bleef echter in de hele darm (Figuur 2F) vergelijkbaar.
Deze gegevens in overeenstemming zijn met een eerdere studie15 en verder te ondersteunen dat de intestinale reabsorptie van galzuren vooral in het ileum gebeurt. Deze gegevens duiden erop dat gal is essentieel voor nutriënten spijsvertering en membraanemulsificatie voor efficiënte opname van lipide-oplosbare voedingsstoffen in de proximale dunne darm, die biologisch de primaire rollen van de spijsvertering en absorptie van het duodenum en jejunum past . Bij aankomst op de distale dunne darm, de gal zijn spijsverteringsbevorderende werking heeft voltooid en wordt geabsorbeerd door de ileum terug naar de lever en blijven deel uitmaken van de enterohepatische circulatie. Gal reabsorptie staat ook galzuren een van hun signalering functies door het stimuleren van de ileum te produceren van de secundaire signalering molecule FGF15, die reist naar de lever en gal zuur synthese onderdrukt te voeren. In onze eerdere studie, wij het regulerende effect van een ileale KLF15 -Fgf15 -as op hepatische gal zuur synthese bewezen door een chirurgische resectie van ~ 90% van het ileum 8. Gal zuur synthese in de lever verliest de remmende controle door FGF15 na de cruciale mechanische verwijdering van ileum, waardoor ook gal zuur malabsorptie in de darm. De grote hoeveelheid Gal is bijgevolg overaccumulated in de darm veroorzaakt ernstige bijwerkingen zoals diarree, cholestase en verlies van gastro-intestinale activiteit. Te evalueren van het effect van resectie omvang en te bepalen van een veilig ileectomy model, hebben we gebruikt C57BL6/J muizen voor het uitvoeren van 0% (schijn), 50% en 90% resectie van het ileum. De intestinale morfologie aangetoond na 24 h, karakteristieke verloop veranderingen (Figuur 3A-3D). De darm in de sham chirurgie was normaal en vergelijkbaar is met die van niet-chirurgische muizen. Verwijderen van 50% van het ileum veroorzaakt sommige Gal accumulatie, toegenomen intestinale omvang en dilatatie één dag na resectie. Echter de muis die 90% resectie onderging verhoogde gal overaccumulation tentoongesteld, verhoogde intestinale grootte en ernstige dilatatie. Om te beoordelen van de overaccumulation ileale resectie-geïnduceerde gal in de darmen, interne vloeistof uit de na chirurgie GI traktaten werden verzameld. De vloeistof volumes tentoongesteld een kleurovergang verbetering van 0% tot 90% in muizen van het ileectomy (Figuur 4A). De verhouding van GI gewicht versus lichaamsgewicht was aanzienlijk toegenomen alleen in de 90% ileum-gereseceerd muizen (Figuur 4B). De GI vloeistof verzameld uit de na chirurgie GI traktaten en de GI vloeistof gewicht GI tract gewichtsverhouding aangetoond een kleurovergang stijging als gevolg van de resectie (Figuur 4C en 4 D). Tot slot, de gal acid test bevestigd dat de hoeveelheid galzuren gedetecteerd in het supernatant neemt toe met de toename van de ileale resectie (Figuur 4E). Gezamenlijk de resultaten wijzen erop dat de resectie ileum van 50% een meer toepasselijke muis ileectomy model met relatief bescheiden bijwerkingen zoals milde gal zuur accumulatie in de darm is.
Figuur 1: Chirurgieprocedures van Ileectomy. (A) handhaven lichaamstemperatuur met behulp van een temperatuurgevoelig dierlijke chirurgische tafeltje. (B) Cover het operatie gebied met steriele gauzes na buikhuid voorbereiding. (C) bloot de dunne darm door middel van een middellijn abdominale incisie. (D) Cecum (gemarkeerd met de witte onderbroken lijn) is een gemarkeerde te vinden van het ileum. Bloot de ileum (gele stippellijn) en superieure mesenterische slagader takken (gele pijlen). (E) het afbinden van de takken van de superieure mesenterische slagader, die bloed naar de ileum leveren. Afbinding sites worden aangeduid met gele pijlen. De ileale kleur verandert in donker paars of zwart na de afbinding van de slagader. De ischemische segment wordt gemarkeerd door de gele stippellijn. (F) de onderbroken lijn geeft aan de afbakening van ischemische en normaal geperfundeerd ileum; de pijl geeft ischemische gebied van het ileum. (G) knippen en verwijder het ischemische deel van het ileum en de uiteinden (gele stippellijnen) spoelen met een zoutoplossing 0,9%. De gele pijlen geven de mesenterische zijkanten. (> H) Suture de ileale eindigt samen, en het mesenterium uitgelijnd te houden. De eerste hechtdraad aan de mesenterische kant wordt aangegeven door de gele pijl. (ik) hechtdraad de contralaterale zijde van het ileum (gele pijl). (J) Suture van de bovenste en onderste zijden van ileale eindigt de ileum volledig samen. De hechtingen worden aangeduid met de gele pijl. (K) de blindedarm en de dunne darm terug in de buikholte. Het gebied van de anastomose wordt benadrukt door de gele gestippelde cirkel. De roze kleur geeft aan geen ischemie op het gebied van de anastomose. (L) Sluit de insnijding van de buikspier laag en Sutuur (geologie) de huid incisie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2 : Gal zuur synthese in hepatocyten en reabsorptie van enterocyten in de Ileum. (A) Schematische afbeelding van gal zuur synthese in de lever, reabsorptie vooral in het ileum en terugkeer naar de lever via de hepatische portal ader. Galzuren worden uit cholesterol gesynthetiseerd door een aantal enzymen met inbegrip van de initiële en snelheidslimieten cytochroom P450-enzym CYP7A1 in hepatocyten. Meeste galzuren worden door de vervoerder ASBT aan de luminal kant van ileale enterocyten convergentieperiode. Geabsorbeerde galzuren worden geassocieerd met IBABP en effluxed in de portal vein via de basolaterale vervoerder OST voor vervoer terug naar de lever. Binnen de enterocyt activeren galzuren ook de nucleaire hormoon-receptor FXR voor het opwekken van het ileum-specifieke hormoon FGF15, een robuuste endocriene inhibitor van hepatische gal zuur synthese. In tegenstelling, remt ileale KLF15 FGF15 expressie. (B-F) Relatieve uitdrukking van Fgf15, Asbt, Ibabp, Ostβen Apc mRNA in de hele darm variërend van de proximale, distale segmenten met inbegrip van de twaalfvingerige darm (D), (J) jejunum, ileum (I) en dubbele punt (C) (n = 5). Foutbalken ± SD. * P < 0.05 vs. twaalfvingerige darm door Student t-test. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3: Verloop Resections Ileum of cholestase in darm. (A) muis dunne darm vertoont geen dilatatie na de sham-operatie. De innerlijke inhoud weergeven spijsvertering Chymus (B) na 50% ileale resectie, toont de dunne darm gematigde dilatatie met aanzienlijke cholestase. (C) na 90% ileale resectie, toont de dunne darm aanzienlijke hoeveelheid gal accumulatie en buitensporige dilatatie. (D) de GI tractus (van de maag tot en met het rectum) werd geïsoleerd uit de muizen met sham chirurgie (links), 50% ileum resectie (midden) en 90% ileum resectie (rechts). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 4: Gal Overaccumulation veroorzaakt door Ileectomy. (A) interne vloeistof uit muis darmen 24u na schijn, 50% en 90% ileectomy. (B) de ratio's van de GI gewicht versus lichaamsgewicht in schijn, 50% en 90% ileectomy chirurgie (n = 5). (C) de GI vloeistof volumes. (D) de ratio's van GI vloeistof gewichten versus GI gewichten. (E) totale galzuren in de vloeistoffen verzameld uit de darmen na schijn, 50% en 90% ileectomy (n = 5). GI: gastro-intestinale, GIW: gastro-intestinale gewicht, BW: lichaamsgewicht. Foutbalken ± SD. * P < 0.05 vs. schijnvertoning, # P < 0.05 vs. 50% ileectomy door One-way ANOVA. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Om een succesvolle ileectomy, moet de superieure mesenterische slagader op voorhand worden afgebonden om te blokkeren van de bloedtoevoer naar het resecting segment. De ischemische ileale segment zal Donkerpaars draai na afbinding. De ileale segment moet dan volledig worden gereseceerd. Een normale bloedvoorziening moet worden gezorgd voor de ingehouden uiteinden. Dit is essentieel om te voorkomen bloeden en oneigenlijke verwijdering, die kan gemakkelijk chirurgische storing van de oorzaak als het gevolg van ischemische necrose na wordt. Tijdens de anastomose is het belangrijk om gezamenlijk de ileale eindigt hun natuurlijke anatomische positie. Mesenterium wordt beschouwd als de meest betrouwbare mijlpaal voor de initiële Sutuur (geologie) om te voorkomen dat het mogelijke optreden van gedraaide eindigt. Na de tweede hechtdraad aan de contralaterale zijde van ileale eindigt, zijn de twee uiteinden geplaatst overeenkomstig hun natuurlijke anatomische structuur. Na de intestinale anastomose, moet de kleur van het anastomotic gebied worden gecontroleerd. Het gebied toont meestal een normale roze kleur. Als het gebied paarse na de operatie draait, kan de hechtdraad zone lijden aan ischemie. Dit kan worden veroorzaakt door de onvolledige excisie van het ischemische segment of verdraaien van de twee uiteinden terwijl het wordt. Onder deze omstandigheden moet de operatie worden onmiddellijk gecorrigeerd.
De belangrijkste complicaties van de operatie ileectomy zijn gal zuur malabsorptie-geïnduceerde toxiciteit, postoperatieve intestinale obstakels en anastomotic lekkage. In vergelijking met andere delen van het darmkanaal, bevat de ileum meerdere structurele en functionele kenmerken, die moeilijker zijn te worden gecompenseerd door de rest van de darm. In vergelijking met jongere muizen, de zelfde ileale resectie kan ernstige schade berokkenen aan oudere muizen, mogelijk omdat meer gal wordt geproduceerd in oudere muizen. Bijvoorbeeld, merkte we op dat gal accumulatie groter in leeftijd 16 - weken oude muizen dan in de leeftijd van 8 weken oude muizen. Het is onduidelijk of genderverschillen van invloed zijn op ileectomy-geïnduceerde bijwerkingen en vereist verdere studies.
De resectie van ileale lengte is afhankelijk van het doel van het experiment. Een verwijdering van 50% ileum is in onze handen, genoeg voor het opwekken van significante cholestase met gereduceerde contractility van de darm. Teveel verwijderen, met name tot 90% ileum, oorzaken overmatige cholestase en volledig verlies van intestinale peristaltiek. De muizen buitensporige ileale resectie ondergaan zijn meestal niet in staat meer dan vijf dagen te overleven. Resecting een korter segment (bijvoorbeeld minder dan 50% ileum) is een effectieve wijziging in met behulp van de ileectomy als een relatief lange termijn model van de operatie. Na chirurgie therapie met Gal zuur harsen (bijvoorbeeld cholestyramine) mogelijk moet verzachten gal overaccumulation 16.
Wij onderzocht een aantal ileectomy modellen met verschillende lengtes van de resectie en bepaald de optimale resectie voorwaarden die leiden milde gal zuur overaccumulation en toxiciteit in de darm tot. Deze studie biedt dus een muismodel om te krijgen een dieper begrip van de functionele en moleculaire ileectomy-geïnduceerde diarree, lipide-oplosbare vitamine malabsorptie en steatorrhea. De beperking van deze studie is echter dat we alleen een korte experiment uitgevoerd. Een lange-termijn studie moet in de toekomst nader worden onderzocht.
FGF15 is gemeld als een lange termijn insuline regulator belangrijk voor glucose en eiwit metabolisme. Daarnaast speelt het een rol in Gal zuur homeostase 17,18. De huidige studie kan ons in staat stellen een inzicht van FGF15-gemedieerde regulering van glucose en de eiwit stofwisseling bij personen met ileale resections. Tot slot ileale resectie ook invloed op de synthese en de circulerende niveaus van andere betrokken in metabolisme peptide-hormonen. Bijvoorbeeld, zijn bloed concentraties van PYY en GLP, die worden gesynthetiseerd door enteroendocrine L-cellen in het distale ileum en remming van maag zure secretie en darmstelsel, meestal gewijzigd na de chirurgie 6,19.
Tot slot hebben we een model van de acute ileale resectie inducerende matige tot ernstige gal in de darm van de muis overaccumulation opgericht. De kleurovergang resections van muis ilea kunnen worden toegepast om te bestuderen van de complexe korte darmsyndroom zoals gal zuur homeostase en toxiciteit in de enterohepatische systeem. Bovendien is de gematigde resectie van het ileum nauw vergelijkbaar met de chirurgie gebruikt voor patiënten met de ziekte van Crohn. Daarom zal deze modellen gunstig zijn voor de studie van de inflammatoire en fibrotische reacties in de kleine darm met resecting van chirurgische ingrepen. Tot slot bieden de chirurgie Muismodellen een handig platform voor onderzoek en klinische evaluatie van therapeutische behandelingen voor bijwerkingen ileectomy-geïnduceerde en ziekten.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit onderzoek wordt ondersteund door Tom Peterson Foundation en NIH grant R01-HL119780 (Jain, MK).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dissection microscope | Olympus | SZ61 | For surgery |
| Animal temperature controller | Physitemp Instruments, Inc. | TCAT-2LV | For body temperature control |
| Isoflurane anesthetic vaporizer | VetEquip | 911104 | For anesthesia |
| Dissection forceps | Fine Science Tools, Inc. | 11274-20 | For surgery |
| Scissors | Fine Science Tools, Inc. | 14084-08 | For surgery |
| Needle holder | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-7882 | For surgery |
| Micro knives-needle blade | Fisher Scientific | 10318-14 | For surgery |
| 6-0 monofilament suture | Ethicon | 1698G | For abdominal skin closure |
| 7-0 silk suture | Ethicon | 766G | For ligation |
| 8-0 monofilament suture | Ethicon | 1714G | For anastomosis |
| Surgical sponges | Dynarex Corp. | 3333 | For surgery |
| Small cotton-tipped applicators | Fisher Scientific | 23-400-118 | For surgery |
| Isoflurane | Piramal Healthcare Limited | 66794-013-25 | For anasthesia |
| Buprenorphine hydrochloride | Reckitt-Benckiser Pharmaceuticals | 12496-0757-1 | For analgesia |
| 0.9% sodium chloride Injection | B. Braun Medical Inc. | 0264-7800-10 | For washing/injection |
| Povidone iodine prep solution | Dynarex Corp. | 1413 | For skin preparation |
| Puralube vet ointment | Dechra Veterinary Products | 17033-211-38 | For eye pretection |
| Hair remover lotion | Church & Dwight Co., Inc. | For skin preparation | |
| Intensive care unit | ThermoCare | FW-1 | For post-surgery recovery |
| DietGel recovery | ClearH2O | 72-06-5022 | For post-surgery recovery |
| Aurum total RNA fatty and fibrous tissue kit | Bio-Rad | 7326830 | For RNA isolation |
| iScript reverse transcription supermix for RT-qPCR | Bio-Rad | 1708841 | For reverse transcription assay |
| TaqMan fast advanced master mix | Applied Biosystems/Life Technologies | 4444965 | For QPCR analysis |
| Total bile acid assay kit | Genzyme Diagnostic | DZ042A-K01 | For bile acid assay |
| C57BL/6J | The Jackson Laboratory |
References
- McLeod, R. S. Surgery for inflammatory bowel diseases. Dig Dis. 21, 168-179 (2003).
- Hancock, L., Windsor, A. C., Mortensen, N. J. Inflammatory bowel disease: the view of the surgeon. Colorectal Dis. 8, 10-14 (2006).
- Polle, S. W., Bemelman, W. A. Surgery insight: minimally invasive surgery for IBD. Nat Clin Pract Gastroenterol Hepatol. 4, 324-335 (2007).
- Fon Tacer, K., et al. Research resource: Comprehensive expression atlas of the fibroblast growth factor system in adult mouse. Mol Endocrinol. 24, 2050-2064 (2010).
- Pournaras, D. J., et al. The role of bile after Roux-en-Y gastric bypass in promoting weight loss and improving glycaemic control. Endocrinology. 153, 3613-3619 (2012).
- Spreckley, E., Murphy, K. G. The L-Cell in Nutritional Sensing and the Regulation of Appetite. Front Nutr. 2, 23 (2015).
- Inagaki, T., et al. Fibroblast growth factor 15 functions as an enterohepatic signal to regulate bile acid homeostasis. Cell Metab. 2, 217-225 (2005).
- Han, S., et al. Circadian control of bile acid synthesis by a KLF15-Fgf15 axis. Nat Commun. 6, 7231 (2015).
- Christl, S. U., Scheppach, W. Metabolic consequences of total colectomy. Scand J Gastroenterol Suppl. 222, 20-24 (1997).
- Helmrath, M. A., VanderKolk, W. E., Can, G., Erwin, C. R., Warner, B. W. Intestinal adaptation following massive small bowel resection in the mouse. J Am Coll Surg. 183, 441-449 (1996).
- Tappenden, K. A. Pathophysiology of short bowel syndrome: considerations of resected and residual anatomy. J Parenter Enteral Nutr. 38, 14-22 (2014).
- Camilleri, M. Bile Acid diarrhea: prevalence, pathogenesis, and therapy. Gut Liver. 9, 332-339 (2015).
- Camilleri, M. Advances in understanding of bile acid diarrhea. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 8, 49-61 (2014).
- Mottacki, N., Simren, M., Bajor, A. Review article: bile acid diarrhoea - pathogenesis, diagnosis and management. Aliment Pharmacol Ther. 43, 884-898 (2016).
- Rao, A., et al. The organic solute transporter alpha-beta, Ostalpha-Ostbeta, is essential for intestinal bile acid transport and homeostasis. Proc Natl Acad Sci. 105, 3891-3896 (2008).
- Hofmann, A. F., Poley, J. R. Cholestyramine treatment of diarrhea associated with ileal resection. N Engl J Med. 281, 397-402 (1969).
- Kir, S., et al. FGF19 as a postprandial, insulin-independent activator of hepatic protein and glycogen synthesis. Science. 331, 1621-1624 (2011).
- Kuipers, F., Bloks, V. W., Groen, A. K. Beyond intestinal soap--bile acids in metabolic control. Nat Rev Endocrinol. 10, 488-498 (2014).
- Buchman, A. L., Scolapio, J., Fryer, J. AGA technical review on short bowel syndrome and intestinal transplantation. Gastroenterology. 124, 1111-1134 (2003).
