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1Obstetrics, Gynecology and Women’s Health and Division of Biological Sciences, University of Missouri, 2Obstetrics, Gynecology and Women’s Health and Animal Sciences, University of Missouri
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Pelch, K. E., Sharpe-Timms, K. L., Nagel, S. C. Mouse Model of Surgically-induced Endometriosis by Auto-transplantation of Uterine Tissue. J. Vis. Exp. (59), e3396, doi:10.3791/3396 (2012).
Die Endometriose ist eine chronische, schmerzhafte Erkrankung, deren Ätiologie ist unbekannt. Darüber hinaus kann die Behandlung der Endometriose erfordern laparoskopische Entfernung der Läsionen und / oder chronischen pharmazeutische Behandlung von Schmerzen und Unfruchtbarkeit Symptome. Die Kosten im Zusammenhang mit Endometriose hat bei 22 Milliarden Dollar pro Jahr in den Vereinigten Staaten von Amerika 1 geschätzt. Um unser Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen dieser rätselhaften Krankheit sind Tiermodelle eingesetzt. Primaten entwickeln spontan Endometriose und somit Primatenmodelle am ehesten die Krankheit bei Frauen ähneln. Nager-Modelle, sind aber kostengünstiger und leicht verfügbar 2. Das Modell, das wir hier beschreiben, beinhaltet eine autologe Transfer von Gebärmutter-Gewebe der Darmwand Mesenterium (Abbildung 1) und wurde zum ersten Mal in der Ratte 3 entwickelt und später an der Maus 4 übertragen. Das Ziel der autologen Nagetier Modell der chirurgisch-induzierten Endometriose ist zu imitierendie Krankheit bei Frauen. Wir und andere haben bereits gezeigt, dass die veränderte Genexpressionsmuster in Endometrioseherde von Mäusen oder Ratten Spiegel bei Frauen mit der Krankheit 5,6 beobachtet wurden. Ein Vorteil der Durchführung der Operation in der Maus ist, dass die Fülle von transgenen Mauslinien zur Verfügung können die Forscher bei der Bestimmung der Rolle von spezifischen Komponenten wichtig für die Gründung und das Wachstum der Endometriose helfen. Ein alternatives Modell, in dem ausgeschnittenen menschlichen Endometrium-Fragmente an das Bauchfell von immungeschwächten Mäusen eingebracht werden, ist ebenfalls weit verbreitet, sondern wird durch das Fehlen eines normalen Immunsystems, die Gedanken zu sein bei der Endometriose 2,7 wichtig ist begrenzt. Wichtig ist, dass die Maus-Modell der chirurgisch induzierten Endometriose ein vielseitiges Modell, das verwendet wurde, zu untersuchen, wie das Immunsystem 8, Hormone 9,10 und Umweltfaktoren 11,12 Endometriose sowie die Auswirkungen von Endometriose auf fert beeinflussenility 13 und Schmerzen 14.
1. Die Planung für lebende Tiere Chirurgie
2. Bereiten Sie den OP-Bereich für lebende Tiere Chirurgie
3. Anesthetize und bereiten die Maus für die Chirurgie
4. Uterine Ligation
5. Bereiten Endometriose-Implantate aus ausgeschnittenen Uterus
6. Naht Endometriose-Implantate in Bauchhöhle
7. Sham Operationen
8. Schließen der Operationswunde
9. Recover Tier
10. Post-operative Betreuung
11. Necropsy und Gewebeentnahme
Repräsentative Ergebnisse
Endometrioseherde im Mausmodell der chirurgisch induzierten Endometriose morphologisch und histologisch den beobachteten in ähnelnFrauen. Die histologische Analyse der Endometriose bei Frauen und die Maus-Modell zeigt, dass Endometrioseherde endometrialen Drüsen und Stroma (Abbildung 2A) enthalten. Endometrioseherde bei Mäusen enthalten auch Hämosiderin beladene Makrophagen, die ein gemeinsames Merkmal der Endometriose bei Frauen (Abbildung 2B) 19 sind.
Endometrioseherde von Mäusen entfernt 3 Tage nach der Induktion erscheint entzündet und hämorrhagisch (Abbildung 3A). Nach zwei Minuten vor vier Wochen Wachstum Endometrioseherde im Mausmodell sind zystenartige, gefüllt und von peritonealen Adhäsionen umgeben (Abbildungen 3B und 3C). Im Vergleich zum Läsion Gewicht bei Induktion wurden gefüllt Läsionen 306% und 862% größer bei einem und zwei Monaten nach der Induktion und freiberuflich Läsionen wurden 51% und 172% größer bzw. (4A und 4B). Wir haben konsequent Flüssigkeit gefüllt und freiberuflich endometriotischen Läsion Gewichte von einem Monat nach der Induktion über fünf verschiedene Experimente (Abbildung 5). Nach einem Monat post-inProduktion Flüssigkeit gefüllt (7,44 ± 3,75 mg) und freiberuflich (2,92 ± 1,23 mg) endometriotischen Läsion Gewicht signifikant korreliert (Pearson Korrelationskoeffizient = 0,669, p <0,001).
Alter der Maus hatte keinen Einfluss auf Größe der Läsion für Mäuse zwischen drei und zehn Monate alt. Weder der Flüssigkeit gefüllt oder freiberuflich endometriotischen Läsion Gewicht auf einen Monat nach der Induktion war signifikant mit dem Alter des Tieres korreliert (r = -0,136, p = 0,380 und r = -0,063, p = 0,698 bzw.).
Die Maus Gebärmutter durchläuft Veränderungen in Größe, Flüssigkeitsretention, Zellproliferation und das Aussehen durch den Einfluss von Steroidhormonen während der Rosse. Wir verglichen die Endometriose-Läsionen Gewicht, das Gewicht der verbleibenden intakten Uterushorn von Tieren in verschiedenen Stadien der Brunst. Wir fanden nicht eine signifikante Korrelation zwischen uterine Gewicht und Flüssigkeit gefüllt oder freiberuflich endometriotischen lesion Gewicht bei einem Monat nach Induktion (r = -0,046, p = 0,765 und R = 0,232, p 0,155 bzw.).
Das Genexpressionsmuster in der Endometrioseherde von Mäusen beobachtet genau widerspiegelt, dass bei Frauen mit der Erkrankung 5 berichtet. Durch 3 Tage nach Induktion Gene regulieren extrazellulären Matrix Remodeling, Zelladhäsion und Angiogenese sind sehr hochreguliert und viele dieser Gene bleiben durch eines Monats Wachstum hochreguliert.
Abbildungen und Tabellen

Abbildung 1. Surgical Induktion von Endometriose durch autologus Gebärmuttergewebe Transfer in der Maus. Das linke Uterushorn ist ligiert, ausgeschnitten, und öffnete längs des Endometriums aussetzen. Drei 2 mm 2 Biopsien sind bereit und werden jeweils auf einer Arterie vernäht in der arteriellen Kaskade der intestinalen mesentery. Um einen Monat nach der Induktion der Endometrioseherde sind gefüllt und umgeben von Adhäsionen.

Abbildung 2 Hämatoxylin und Eosin gefärbt Abschnitt eines Endometrium-Läsion aus dem Maus-Modell der Endometriose auf einen Monat nach der Induktion zeigt (A) das Vorhandensein von endometrialen Drüsen und Stroma;. Balken = 50 um und (B) Hämosiderin beladene Makrophagen, von denen einige durch Pfeile angedeutet; Balken = 20 um.

Abbildung 3. Endometrioseherde im Mausmodell nach Euthanasie, entweder drei Tage nach der Induktion (A) oder 1 Monat nach der Induktion (B und C).

Abbildung 4. Endometrioseherde von Mäusen chirurgisch induzierten auf en habendometriosis wurden ausgeschnitten und in ein oder zwei Monate nach der Induktion gewogen. Daten sind Mittelwerte ± SEM. Die Daten wurden log umgewandelt und verschiedene Buchstaben bedeuten Bedeutung innerhalb jedes Panel durch one-way ANOVA durch Least Significant einseitigen Fisher Difference Mulitple Vergleiche folgen. (A) Zyste wie, gefüllt Endometrioseherde (N = 10, 7 oder 5 für Induktion, 1 Monat oder 2 Monate nach der Induktion bzw.). (B) lancierte Endometrioseherde (N = 10, 8 oder 7 für Induktion, 1 Monat oder 2 Monate nach der Induktion bzw.).

Abbildung 5. Endometriotische Läsion Nassgewicht mit Flüssigkeit und lancierte auf einen Monat nach der Induktion von fünf getrennten Experimenten. Daten sind Mittelwerte ± SEM. Mäuse N = 10, 6, 8, 7 und 7 für Flüssigkeit gefüllt Läsionen und 0, 7, 10, 8, und 8 für freiberuflich Läsionen in Experiment 1, 2, 3, 4 und 5 auf.
Tabelle 1. Observation von Estrus Stage von Vaginal Zytologie und Erscheinungsbild der Eierstöcke und der Gebärmutter und Induktion.
Aussehen der Eierstöcke und der Gebärmutter wird zeitabhängig sein. Im Folgenden finden Sie auf Opfer um 8:00 Uhr am Morgen eines jeden Zyklus Tag. Weiterhin sind die Beobachtungen subjektiv und Vergleich der Eierstock und Gebärmutter Hörner wird eine bessere Schätzung als Uterushörner nur. Diese Beobachtungen sollen die Informationen aus dem täglichen Vaginalzytologie Lesungen erhalten zu ergänzen.

Tabelle 2. Vergleich der Chirurgie in Maus und Ratte.
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Es gibt mehrere kritische Parameter, bemerkt während der Durchführung der chirurgischen Induktion von Endometriose bei Mäusen sollte. Erstens ist die Endometriose ein Östrogen abhängig Krankheit und als solche diese Operation sollte in gesunden Tieren oder alternativ in ovarektomierten Tiere mit Östrogenen 20 ergänzt durchgeführt werden. Zweitens muss die Naht Endometriumbiopsien der arteriellen Kaskade mit äußerster Sorgfalt durchgeführt werden. Wir haben festgestellt, dass mit nur zwei relativ lockeren Knoten mit je einen Wurf hält die Biopsie in Ort und verhindert gleichzeitig Unterbindung der Blutversorgung des Darmes und nachfolgender Gewebsnekrose und Tier Tod. Wir empfehlen dringend Üben auf mehrere Mäuse vor dem eigentlichen Experiment, um sicherzustellen, dass Nähte fest genug, dass das Gewebe nicht verloren platziert sind, aber nicht zu eng, um Darm-Nekrose verursachen. Drittens ist es sehr wichtig, dass die Darmgewebe hydratisiert mit sterilem PBS mit Penicillin und Streptomycin bei der surgery. Viertens Anstrengungen sollten unternommen, um sicherzustellen, dass Endometriose Implantatgröße konsequent ist. Zu diesem Zweck verwenden wir ein 2 mm Biopsiestanze konsequent Größe Endometriose-Implantate aus ausgeschnittenen Uterus-Gewebe zu schaffen.
Es gibt mehrere Modifikationen, die an diesem Protokoll vorgenommen werden, um den individuellen Bedürfnissen und wissenschaftlichen Fragen der Forscher angepasst werden kann. Eine mögliche Änderung bezieht sich auf die hormonelle Profil des Tieres. Gen-und Proteinexpression in der Endometrioseherde, noch intakte Uterushorn und das Immunsystem kann direkt durch den Zeitpunkt der Erhebung in Bezug auf die Rosse der Bühne beeinflusst werden. Es gibt mehrere Ansätze, um die Brunst der Bühne zum Zeitpunkt der Erhebung Kontrolle, jeder mit seinen eigenen Vor-und Nachteile. Zum Beispiel, intakt, Radfahren Tiere können durch die Übertragung von Urin getränkten männlichen Betten in den weiblichen Käfig 3 Tage vor der Induktion oder Sammlung, so dass Tiere synchronisiert werden chirurgisch induced und sammelte im gleichen Östrus Stufe 15. Wenn intakt Radfahren Tiere verwendet werden, sollten Östrus Zyklizität täglich durch Untersuchung Vaginalzytologie 17 überwacht werden. Dies hat den Vorteil, dass sie physiologisch relevant, sondern das Erreichen Taktsynchronität ist nicht 100% erfolgreich. Alternativ könnte intakten Tieren durch exogene Gonadotropin-Verabreichung 21,22 synchronisiert werden. Während etwas genauer, erstellt diese Methode höhere Östrogenspiegel als normal. Ein weiterer Ansatz wurde den Tieren ovariectomize und zurück geben ein konstantes Niveau von exogenen Hormonen, entweder durch ein Silastic Kapsel, mini-osmotischen Pumpe, oder tägliche Injektionen 4,8. Diese Methode hat den Vorteil, um eine gleichmäßige Hormon-Profil über viele Tiere, aber ist nachteilig, weil die Tiere nicht Radfahren.
Sham Operationen können durchgeführt werden, um zu beurteilen, welche Effekte das Ergebnis nach Durchführung dieser Operation einerseits und die Auswirkungen attributab sindle zu einer Endometriose. In sham Operationen der linken Uterushorn wird entfernt und die Nähte sind rund um die Arterien in den arteriellen Kaskade der Darm Mesenterium gelegt, aber keine Endometriose-Implantate sind 5,8,23 vernäht. Alternativ kann Fett aus dem herausgeschnittenen Uterushorn entfernt, um den Darm Mesenterium 3,14 genäht werden. Vor kurzem berichteten wir, dass es relativ wenige Unterschiede in der Genexpression durch cDNA-Microarray zwischen Schein Gebärmutter und der intakten verbleibenden Uterushorn von Tieren chirurgisch induzierten Endometriose 5 haben gemessen. Darüber hinaus mittels quantitativer real-time PCR für sieben Endometriose-assoziierte Gene, fanden wir, dass nur Haptoglobin Ausdruck war signifikant unterschiedlich in den Uterus der Schein und die Endometriose-Mäusen. Lee et al. berichteten jedoch unterschiedliche Expression von fünf Genen in die Gebärmutter von Mäusen induziert zu haben Endometriose zu den schein steuert 23 verglichen. Dies deutet darauf hin, dass die Anwesenheit der Endometriose lesions können veränderte Genexpression in der eutopic Gebärmutter verursachen.
Der Zeitplan für die Erhebung von Mäusen chirurgisch induzierten Endometriose haben, sollten von der jeweiligen Fragestellung bestimmt werden. Sammlung von Mäusen 3 Tage nach der Induktion ermöglicht es, den kritischen, frühen Ereignisse bei der Gründung der Endometriose einschließlich der anfänglichen Neutrophilen und machrophage Infiltration und Zytokin-Produktion wie bereits 8 berichtet beurteilen. Wir haben gezeigt, dass Endometrioseherde 3 Tage nach der Induktion sind klein, hemorraghic gesammelt, und haben einen deutlich Genexpression relativ zu den übrigen Uterus Horn 4 verändert. Um zwei Wochen nach Induktion Endometrioseherde sind gut etabliert und haben oft Zyste Strukturen gebildet. In der Maus, weiterhin Endometrioseherde an Größe zunehmen, wie Gewicht der Flüssigkeit gefüllt bewertet und freiberuflich Läsionen (Abbildung 4) sowie durch Läsionsvolumen von Länge, Breite und heig bestimmtht Messungen durch 2 Monate nach der Induktion 9.
Wie bereits erwähnt, war die chirurgische Modell der Endometriose zuerst in der Ratte entwickelt und ist noch weitgehend 3 verwendet. Bei der Durchführung dieser Operation in der Ratte haben wir folgende Änderungen vornehmen, um das Protokoll, wie in Tabelle 2 zusammengefasst. In der Ratte sind alle Nähte verwendet 4-0 Größe und können und sollen stärker eingebunden werden. Zusätzlich Naht wir sechs 5 mm 2 Endometriose-Implantate in den Darm Mesenterium von der Bauchhöhle.
In diesem Protokoll beschreiben wir die Verwendung eines inhalativen Narkosemittel, Isofluran. Alternativ kombiniert injizierbares Narkosemittel Ketamin und Domitor (Medetomidinhydrochlorid) oder einer anderen alpha-2-Agonisten verwendet werden zusammengesetzt, obwohl die Recovery-Zeit ist etwas länger. Ketamin, bei 75 mg / kg durch intraperiotneal Injektion verabreicht wird, ist eine dissoziative Anästhetikum mit minimalen akute schmerzlindernde Eigenschaften einnd ist ein Schedule III Droge, die eine DEA Lizenz und detaillierte Medikament Inventar. Domitor, bei 1 mg / kg verabreicht werden, ist ein Alpha-2 adrenerge Agonisten und ist leicht mit Antisedan (Atipamezolhydrochlorid) Verabreichung umgekehrt. Domitor ist ein Beruhigungsmittel, das Muskelentspannung und Schmerzlinderung zur Verfügung stellt. Domitor und Ketamin kann vor der Zeit in Kombination in PBS mit sterilen Technik hergestellt werden. Antisedan, die Umkehr-Agent für Domitor kann in PBS in Kombination mit Buprenorphin vorbereitet werden und sollte bei 1 mg / kg postoperativ verabreicht werden. Buprenorphin ist auch eine Schedule III Droge und Alternativen beinhalten den nicht-steroidale Entzündungshemmer Banamine (Flunixin Meglumin) und Ketoprofen.
Wie bei allen Modellen gibt es gewisse Einschränkungen mit dem chirurgischen Induktion von Endometriose bei Nagetieren verbunden. In erster Linie ist, dass Nagetiere haben keine Menstruationszyklus und somit nicht spontan entwickeln Endometriose. In dem Bemühen, das Nagetier mod machenel mehreren physiologisch ähnlich dem Zustand beim Menschen einige Forscher dafür entschieden, autologen oder homologen injizieren Gebärmuttergewebe Fragmente aus syngenen Tieren in die Bauchhöhle direkt und ohne Naht 24,25 zu haben. In Mäusen, bildet das injizierte Gewebe zystenartige Endometrioseherde jedoch die Injektion Methode der Induktion scheint nicht in Ratten arbeiten, wenn das Gewebe nicht richtig aufsetzen und in den peritonealen Hohlraum 3 zu erobern.
Das Nagetier-Modell wurde ausgiebig genutzt, um die Ätiologie, Pathologie und Risikofaktoren der Endometriose 2,8,26-29 sowie neuartige Therapeutika 14,30-34 erkunden zu studieren. Das Nagetier Modell der chirurgisch induzierten Endometriose zeigt viele Ähnlichkeiten mit der Krankheit beim Menschen, einschließlich verringerter Fruchtbarkeit und der Fruchtbarkeit und veränderte Gen-und Proteinexpression 5,6,35,36. Zusammen mit ihrer relativ geringen Kosten und leichten Verfügbarkeit, das Nagetier Modell der chirurgisch indu Takenced Endometriose ist ein ausgezeichnetes Modell für die Endometriose bei Frauen.
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Keine Interessenskonflikte erklärt.
Besonderer Dank geht an Chris Kassotis und Audrey Bailey für die kritische Durchsicht des Manuskripts und Dr. Scott Korte, Joseph Beeman, Alison Curfman, Paul Kimball, Bridget Neibreggue, Jacob Redel, Amy Schröder, Maija Steinberg, und Stacey Winkeler für ihre Unterstützung bei der Optimierung dieses Modell in unserem Labor. Die Finanzierung wurde von der Clinical Biodetectives Training Grant (NIH T90) (KEP), University of Missouri Life Sciences Undergraduate Research Opportunities Program, MU Research Council, MU Research Board Zuschüsse und NIH R21HD056441 (SCN) zur Verfügung gestellt.
| 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 |