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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).
L'endometriosi è una malattia cronica, dolorosa malattia la cui eziologia rimane sconosciuta. Inoltre, il trattamento di endometriosi può richiedere la rimozione laparoscopica delle lesioni, e / o croniche gestione farmaceutica del dolore e dei sintomi infertilità . Il costo associato con endometriosi è stato stimato a 22 miliardi di dollari all'anno negli Stati Uniti 1. Per ulteriormente la nostra comprensione dei meccanismi alla base di questa malattia enigmatica, i modelli animali sono stati impiegati. Primati sviluppano spontaneamente endometriosi e quindi modelli di primati più simili alla malattia nelle donne. Modelli di roditori, tuttavia, sono più convenienti e facilmente reperibili 2. Il modello che abbiamo descritto qui comporta un trasferimento autologo di tessuto uterino al mesentere intestinale (Figura 1) ed è stato sviluppato nel ratto 3 e poi trasferito al mouse 4. L'obiettivo del modello roditore autologo di endometriosi chirurgicamente indotta è quella di imitarela malattia nelle donne. Noi e altri hanno già dimostrato che l'alterato pattern di espressione genica osservata nelle lesioni endometriosiche da topi o ratti rispecchia quella osservata nelle donne con la malattia 5,6. Uno dei vantaggi del realizzare l'intervento nel topo è che l'abbondanza di ceppi di topi transgenici disponibile può aiutare i ricercatori a determinare il ruolo di specifici componenti importanti nella creazione e la crescita di endometriosi. Un modello alternativo in cui vengono introdotti asportati frammenti umani endometriale al peritoneo di topi immunocompromessi è anche ampiamente utilizzato, ma è limitata dalla mancanza di un normale sistema immunitario che si ritiene essere importante per l'endometriosi 2,7. È importante sottolineare che il modello murino di endometriosi indotta chirurgicamente è un modello versatile che è stato utilizzato per studiare come il sistema immunitario 8, 9,10 ormoni e fattori ambientali influenzano 11,12 endometriosi così come gli effetti dell'endometriosi sulla Fertility 13 e il dolore 14.
1. Pianificazione per animali vivi chirurgia
2. Preparare l'area chirurgica per la chirurgia di animali vivi
3. Anestetizzare e preparare il mouse per un intervento chirurgico
4. Legatura uterina
5. Preparare gli impianti endometriosici da utero asportato
6. Sutura impianti endometriosici in cavità peritoneale
7. Sham ambulatori
8. La chiusura della ferita chirurgica
9. Recuperare animali
10. Assistenza post-operatoria
11. Autopsia e l'escissione del tessuto
Rappresentante Risultati
Lesioni endometriosiche nel modello murino di endometriosi indotta chirurgicamente morfologicamente ed istologicamente simili a quelli osservati indonne. L'analisi istologica di endometriosi in donne e il modello di topo indica che le lesioni endometriosiche contengono ghiandole endometriali e stroma (Figura 2A). Lesioni endometriosiche nei topi contengono anche macrofagi carichi di emosiderina, che sono una caratteristica comune di endometriosi nelle donne (Figura 2B) 19.
Lesioni endometriosiche rimosso dai topi tre giorni post-induzione appaiono infiammate e emorragiche (Figura 3A). Dopo 2-4 settimane di lesioni endometriosiche crescita nel modello del mouse sono simil-cistica, pieno di liquido e circondato da aderenze peritoneali (Figure 3B e 3C). Rispetto al peso lesione a induzione, fluido riempito le lesioni sono state 306% e 862% più grande a uno e due mesi di post-induzione e lesioni sono stati incisi 51% e 172% più grande, rispettivamente (Figure 4A e 4B). Abbiamo ottenuto fluido coerente riempito e incisi pesi lesione endometriosica a un mese di post-induzione in cinque diversi esperimenti (Figura 5). A un mese di post-influido produzione riempito (7,44 ± 3,75 mg) e incisi (2,92 ± 1,23 mg) peso lesione endometriosica erano significativamente correlati (coefficiente di correlazione di Pearson = 0,669, p <0,001).
Età del mouse non ha influito dimensione della lesione per topi da tre a dieci mesi di età . Né il pieno di liquido o incisi peso lesioni endometriosiche a un mese di post-induzione è risultata significativamente correlata con l'età dell'animale (r = -0,136, p = 0,380 er = -0,063, p = 0,698, rispettivamente).
L'utero topo subisce cambiamenti nelle dimensioni, ritenzione di liquidi, la proliferazione cellulare e l'aspetto a causa della influenza degli ormoni steroidei durante il ciclo di estro. Abbiamo confrontato il peso lesioni endometriosiche al peso dei rimanenti corno uterino intatte dagli animali nelle diverse fasi di estro. Non abbiamo trovato una correlazione significativa tra il peso dell'utero e pieno di liquido o incisi l endometriosicapeso esion a un mese induzione post (r = -0,046, p = 0,765 er = 0,232, p = 0.155, rispettivamente).
Il pattern di espressione genica osservata nelle lesioni endometriosiche di topi rispecchia da vicino quella riportata nelle donne con la malattia 5. Da tre giorni post-induzione geni che regolano il rimodellamento della matrice extracellulare, l'adesione cellulare e l'angiogenesi sono altamente sovraregolati e molti di questi geni rimangono sovraregolati attraverso un mese di crescita.
Figure e tabelle

Figura 1. Induzione chirurgica di endometriosi da autologo trasferimento tessuto uterino nel topo. Il corno sinistro dell'utero è legatura, asportato, e aperto longitudinalmente per esporre l'endometrio. Tre 2 mm 2 biopsie vengono preparate e ciascuno è suturato alla un'arteria nella cascata arteriosa del mesente intestinalery. Di un mese di post-induzione le lesioni endometriosiche sono pieno di liquido e circondato da aderenze.

Figura 2 sezione ematossilina e eosina macchiato di una lesione dell'endometrio dal modello murino di endometriosi ad un mese di post-induzione dimostrando (A) la presenza di ghiandole endometriali e stroma;. Barra di scala = 50 micron e (B), macrofagi carichi di emosiderina, alcuni dei quali sono indicati da frecce; barra di scala = 20 micron.

Figura 3. Lesioni endometriosiche nel modello murino seguenti eutanasia, o tre giorni dopo l'induzione (A) o un mese di post-induzione (B e C).

Figura 4. Lesioni endometriosiche dai topi indotta chirurgicamente di avere itdometriosis sono stati asportati e pesati uno o due mesi dopo l'induzione. I dati sono media ± SEM. I dati sono stati log trasforma e lettere diverse indicano un significato all'interno di ogni pannello da ANOVA seguito da Confronti meno unilaterale di Fisher significativi mulitple Differenza. (A) come cisti, il liquido delle lesioni endometriosiche piene (N = 10, 7 o 5 per induzione, un mese o due mesi di post-induzione, rispettivamente). (B) incisi lesioni endometriosiche (N = 10, 8 o 7 per induzione, un mese o due mesi di post-induzione rispettivamente).

Figura 5. Lesione endometriosica peso bagnato con il liquido e incisi a un mese di post-induzione da cinque esperimenti separati. I dati sono media ± SEM. I topi N = 10, 6, 8, 7 e 7 per fluidi lesioni piene e 0, 7, 10, 8, e 8 per le lesioni incisi nell'esperimento 1, 2, 3, 4 e 5, rispettivamente.
Tabella 1. Osservazione della Fase Estrus da citologia vaginale e l'aspetto visivo delle ovaie e dell'utero e induzione.
Aspetto di ovaie e utero sarà tempo dipendente. I seguenti sono basate sul sacrificio circa 8:00 del mattino di ogni giorno del ciclo. Inoltre, le osservazioni sono soggettive e confrontando le ovaie e le corna uterine sarà una stima migliore di corna uterine solo. Queste osservazioni hanno lo scopo di integrare le informazioni ottenute dal quotidiano letture citologia vaginale.

Tabella 2. Confronto della chirurgia nel topo e nel ratto.
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Ci sono diversi parametri critici che dovrebbero essere notato durante l'esecuzione l'induzione chirurgica di endometriosi nei topi. In primo luogo, l'endometriosi è una malattia estrogeno-dipendenti e come tale questo tipo di chirurgia deve essere eseguita nell'animale intatto o in alternativa negli animali ovariectomizzati integrato con estrogeni 20. In secondo luogo, la sutura biopsie endometriali alla cascata arteriosa deve essere eseguita con estrema cura. Abbiamo scoperto che usando solo due nodi relativamente sciolto con un tiro ciascuno mantiene la biopsia al posto evitando la legatura delle scorte di sangue per l'intestino e conseguente necrosi dei tessuti e la morte degli animali. Si consiglia di praticare sui topi diversi prima dell'esperimento reale per assicurare che le suture sono posti in maniera abbastanza sicura che il tessuto non si perde, ma non troppo stretto da provocare necrosi intestinale. In terzo luogo, è molto importante per mantenere il tessuto intestinale idratata con PBS sterile contenente penicillina e streptomicina durante la surgery. In quarto luogo, gli sforzi dovrebbero essere adottate per garantire che le dimensioni dell'impianto endometriosiche è coerente. A tal fine si usa un 2 millimetri biopsia per creare impianti endometriosici di dimensioni regolari da asportato tessuto uterino.
Ci sono varie modifiche che possono essere fatte a questo protocollo per soddisfare le singole esigenze e questioni scientifiche del ricercatore. Uno riguarda la modifica potenziale per il profilo ormonale dell'animale. Sistema di espressione genica e proteica nelle lesioni endometriosiche, rimanendo intatta corno uterino e del sistema immunitario possono essere direttamente influenzati dai tempi di raccolta in relazione alla fase del ciclo di estro. Ci sono diversi approcci per il controllo per la fase di estro, al momento della raccolta, ognuno con i suoi vantaggi e svantaggi. Per esempio, intatto, gli animali in bicicletta possono essere sincronizzati con il trasferimento di urina intrisa di biancheria maschile nella gabbia femminile tre giorni prima di induzione o la raccolta in modo tale che gli animali sono chirurgicamente induCED e raccolti durante la stessa fase estro 15. Se gli animali vengono usati in bicicletta intatto, ciclicità estro deve essere monitorato giornalmente con l'esame di citologia vaginale 17. Questo ha il vantaggio di essere più fisiologicamente rilevanti, ma sincronicità ciclo di raggiungere non è al 100% di successo. In alternativa, gli animali intatti possono essere sincronizzati con gonadotropine esogene amministrazione 21,22. Mentre un po 'più precisi, questo metodo crea livelli di estrogeni più alti del normale. Un altro approccio è stato quello di ovariectomize animali e restituire un livello costante di ormoni esogeni sia attraverso una capsula silastic, mini-pompa osmotica, o iniezioni quotidiane 4,8. Questo metodo ha il vantaggio di ottenere un profilo uniforme ormone in molti animali, ma è svantaggioso perché gli animali non sono in bicicletta.
Ambulatori Sham può essere eseguita per valutare quali effetti sono il risultato di subire l'intervento chirurgico rispetto agli effetti attributable all'endometriosi. In chirurgia farsa del corno sinistro dell'utero viene rimosso e suture sono disposte intorno le arterie nella cascata delle arterie del mesentere intestinale, ma non gli impianti endometriosici vengono suturati 5,8,23. In alternativa, il grasso rimosso dal corno uterino asportato può essere suturato al mesentere intestinale 3,14. Abbiamo recentemente riferito che ci sono differenze relativamente pochi espressione genica misurata con microarray di cDNA tra finzione e utero intatto il restante corno uterino da animali indotta chirurgicamente di avere l'endometriosi 5. Inoltre, utilizzando quantitativa real-time PCR per sette endometriosi geni associati, abbiamo scoperto che l'espressione aptoglobina solo era significativamente differente nei uteri di finzione e topi endometriosi. Lee et al. tuttavia, ha riferito l'espressione differenziale dei cinque geni nell'utero di topi indotti ad avere l'endometriosi rispetto ai controlli farsa 23. Questo suggerisce che la presenza del endometriosiche lesions può causare alterata espressione genica in utero ectopico.
Il momento del prelievo dei topi indotta chirurgicamente di avere l'endometriosi deve essere determinato dalla domanda di ricerca particolare. Raccolta dei topi tre giorni post-induzione permette di valutare la critica, gli eventi all'inizio della creazione di endometriosi tra cui il primo e l'infiltrazione dei neutrofili machrophage e produzione di citochine, come è stato riportato in precedenza 8. Abbiamo dimostrato che le lesioni endometriosiche raccolto tre giorni dopo l'induzione sono piccoli, hemorraghic, e hanno notevolmente modificato l'espressione genica rispetto al restante corno uterino 4. Con due settimane post-induzione lesioni endometriosiche sono ben stabiliti e spesso formate cisti strutture simili. Nel topo, le lesioni endometriosiche continuano ad aumentare di dimensioni, come valutato dal peso del pieno di liquido e incisi lesioni (figura 4) così come da volume della lesione determinata dalla lunghezza, larghezza e massimalht misurazioni attraverso due mesi dopo l'induzione 9.
Come accennato in precedenza, il modello chirurgico di endometriosi è stata sviluppata nel ratto ed è ancora ampiamente utilizzato 3. Quando si esegue questa chirurgia nel ratto abbiamo apportare le seguenti modifiche al protocollo, come riassunto nella tabella 2. Nel ratto, tutti i punti di sutura utilizzati sono di dimensioni 4-0 e può e deve essere legato più strettamente. Inoltre, abbiamo sei sutura 5 mm 2 impianti endometriosici nel mesentere intestinale della cavità peritoneale.
In questo protocollo viene descritto l'uso di un anestetico per via inalatoria, isoflurano. In alternativa, combinata anestetici iniettabili composto da ketamina e Domitor (medetomidina cloridrato) o un altro agonista alfa-2 può essere utilizzato, anche se il tempo di recupero è alquanto più lungo. La ketamina, somministrate a 75 mg / kg per iniezione intraperiotneal, è un agente anestetico dissociativo con il minimo dolore acuto alleviare le proprietà di un° è un farmaco Tabella III che richiedono una licenza DEA e l'inventario dettagliato di droga. Domitor, somministrate a 1 mg / kg, è un agonista alfa-2 adrenergici, ed è rapidamente reversibile con Antisedan (cloridrato atipamezolo) amministrazione. Domitor è un sedativo che fornisce il rilassamento muscolare e di sollievo dal dolore. Domitor e ketamina possono essere preparati in anticipo in combinazione in PBS con tecnica sterile. Antisedan, l'agente di retromarcia dei Domitor, possono essere preparati in PBS, in combinazione con buprenorfina e deve essere somministrato a 1 mg / kg di peso post-operatoria. La buprenorfina è anche una Tabella III droga e alternative includono il non-steroidei anti-infiammatori Banamine (flunixin meglumina) e il ketoprofene.
Come tutti i modelli ci sono alcune limitazioni associate con l'induzione chirurgica di endometriosi nei roditori. È più importante che i roditori non hanno un ciclo mestruale e quindi non sviluppano spontaneamente endometriosi. Nel tentativo di rendere il mod roditorifisiologicamente più simili alla condizione negli esseri umani alcuni ricercatori hanno scelto di iniettare autologhe o omologhe frammenti di tessuto uterino di animali singenici nella cavità peritoneale direttamente senza sutura 24,25 el. Nei topi, il tessuto iniettato forme di lesioni endometriosiche, cisti, come, invece, il metodo di iniezione di induzione non sembra funzionare come nei ratti il tessuto non riesce ad attaccare e invadere nella cavità peritoneale 3.
Il modello di roditore è stato ampiamente usato per studiare l'eziologia, la patologia, e fattori di rischio di endometriosi 2,8,26-29 nonché di esplorare nuove terapie 14,30-34. Il modello roditore di endometriosi indotta chirurgicamente mostra molte somiglianze con la malattia negli esseri umani, tra cui riduzione della fertilità e fecondità e gene alterato ed espressione della proteina 5,6,35,36. Nel loro insieme, con i loro costi relativamente bassi e pronta disponibilità , il modello di roditore chirurgicamente induendometriosi CED è un ottimo modello per l'endometriosi nelle donne.
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Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Un ringraziamento speciale a Chris Kassotis e Audrey Bailey per la revisione critica di questo manoscritto e il Dr. Scott Korte, Giuseppe Beeman, Alison Curfman, Paul Kimball, Bridget Neibreggue, Jacob Redel, Amy Schroder, Maija Steinberg, e Stacey Winkeler per la loro assistenza per l'ottimizzazione di questo modello nel nostro laboratorio. Il finanziamento è stato fornito dalla formazione di Grant Clinica Biodetectives (NIH T90) (Kep), Università del Missouri Scienze della Vita Undergraduate Research Program Opportunità , MU Research Council, MU Assegni di ricerca Board e NIH R21HD056441 (SCN).
| 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 |