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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).
La endometriosis es una enfermedad crónica y dolorosa, cuya etiología permanece desconocida. Además, el tratamiento de la endometriosis puede requerir la extirpación laparoscópica de lesiones y / o la gestión farmacéutica crónica del dolor y los síntomas de la infertilidad. El costo asociado con la endometriosis ha sido estimada en 22 mil millones de dólares por año en los Estados Unidos 1. Para avanzar en nuestra comprensión de los mecanismos subyacentes a esta enigmática enfermedad, los modelos animales han sido empleados. Los primates desarrollan espontáneamente endometriosis y por lo tanto, los modelos de primates más se asemejan a la enfermedad en las mujeres. Modelos de roedores, sin embargo, son más rentables y de fácil acceso 2. El modelo que se describe aquí implica una transferencia autóloga del tejido uterino en el mesenterio intestinal (Figura 1) y se desarrolló por primera vez en la rata 3 y luego a la del ratón 4. El objetivo del modelo de roedores autólogo de endometriosis quirúrgicamente inducido es para imitarla enfermedad en las mujeres. Nosotros y otros han demostrado previamente que el patrón de expresión de genes alterado observado en las lesiones de endometriosis de los ratones o las ratas espejos que se observa en las mujeres con la enfermedad 5,6. Una de las ventajas de realizar la cirugía en el ratón es que la abundancia de cepas de ratones transgénicos disponibles puede ayudar a los investigadores para determinar el papel de determinados componentes importantes en el establecimiento y crecimiento de la endometriosis. Un modelo alternativo en el que extirpar los fragmentos de endometrio humano se introducen en el peritoneo de los ratones inmunodeprimidos también es ampliamente utilizado, pero está limitada por la falta de un sistema inmune normal que se cree que es importante en la endometriosis 2,7. Es importante destacar que el modelo de ratón de la endometriosis inducida quirúrgicamente es un modelo versátil que se ha utilizado para estudiar cómo el sistema inmune 8, 9,10 hormonas y los factores ambientales afectan a 11,12 endometriosis, así como los efectos de la endometriosis en fertility 13 y el dolor 14.
1. La planificación de la cirugía de animales vivos
2. Prepare el área quirúrgica para la cirugía de animales vivos
3. Anestesiar y preparar el ratón para la cirugía
4. La ligadura del útero
5. Prepare los implantes endometriales desde el útero extirpado
6. Sutura implantes endometriales en la cavidad peritoneal
7. Sham cirugías
8. Cierre de la herida quirúrgica
9. Recuperar animales
10. Cuidados post-operatorios
11. Necropsia y la escisión del tejido
Resultados representante
Las lesiones de endometriosis en el modelo de ratón de la endometriosis inducida quirúrgicamente morfológicamente e histológicamente similares a los observados enlas mujeres. El análisis histológico de la endometriosis en las mujeres y el modelo de ratón indican que las lesiones de endometriosis contienen glándulas endometriales y estroma (Figura 2A). Las lesiones de endometriosis en ratones también contienen macrófagos cargados de hemosiderina, que son una característica común de la endometriosis en las mujeres (Figura 2B) 19.
Las lesiones de endometriosis retirado de los ratones tres días después de la inducción, aparecen inflamados y hemorrágicos (Figura 3). Después de dos a cuatro semanas de las lesiones de crecimiento del endometrio en el modelo de ratón son de aspecto quístico, llena de líquido y rodeada de adherencias peritoneales (Figuras 3B y 3C). En comparación con el peso de la lesión en la inducción, el líquido llenó las lesiones fueron de 306% y 862% mayor a uno y dos meses después de la inducción y lesiones lanceado fueron 51% y más del 172%, respectivamente (Figuras 4A y 4B). Hemos obtenido el líquido consistente y lleno de reventado pesos endometriósicos lesión en un mes posterior a la inducción de más de cinco experimentos diferentes (Figura 5). Un mes después de la defluidos de producción llena (7,44 ± 3,75 mg) y reventado (2,92 ± 1,23 mg) de peso lesión de endometriosis, se correlacionó significativamente (coeficiente de correlación de Pearson = 0,669, p <0,001).
Edad del ratón no afectan al tamaño de la lesión de los ratones entre tres y diez meses de edad. Ni el lleno de líquido o reventado de peso lesión de endometriosis, un mes después de la inducción se correlacionó significativamente con la edad del animal (r = -0,136, p = 0,380 y r = -0,063, p = 0,698, respectivamente).
El útero de ratón pasa por cambios en el tamaño, la retención de líquidos, la proliferación celular y la apariencia debido a la influencia de las hormonas esteroides durante el ciclo estral. Se comparó el peso de las lesiones de endometriosis con el peso de los restantes cuerno uterino intacto de animales en diferentes etapas de celo. No se encontró una correlación significativa entre el peso uterino y llena de líquido o de l lanced endometriosisesion peso en un mes después de la inducción (r = -0,046, p = 0,765 y r = 0,232, p = 0,155, respectivamente).
El patrón de expresión génica observados en las lesiones de endometriosis de ratones refleja en gran proporción a las mujeres con la enfermedad 5. Por tres días después de la inducción de genes que regulan la remodelación de la matriz extracelular, la adhesión celular y la angiogénesis son muy upregulated y muchos de estos genes permanecen upregulated a través de un mes de crecimiento.
Figuras y tablas

Figura 1. Inducción quirúrgico de la endometriosis mediante transferencia autólogo tejido uterino en el ratón. El cuerno uterino izquierdo se liga, eliminado, y abre longitudinalmente para exponer el endometrio. Tres de 2 mm 2 biopsias se preparan y se sutura a cada una arteria en la cascada de la mesente arterial intestinalry. Un mes después de la inducción de las lesiones de endometriosis son llenas de líquido y rodeada por adherencias.

Figura 2 sección hematoxilina y eosina de una lesión endometrial de la modelo de ratón de la endometriosis, un mes después de la inducción demostrando (A) la presencia de glándulas endometriales y estroma;. Barra de escala = 50 micras y (B) los macrófagos cargados de hemosiderina, algunos de los cuales se indican con flechas, la barra de escala = 20 micras.

Figura 3. Las lesiones de endometriosis en el modelo de ratón después de la eutanasia, ya sea tres días después de la inducción (A) o un mes después de la inducción (B y C).

Figura 4. Las lesiones de endometriosis de ratones inducida quirúrgicamente a tener enendometriosis fueron extirpados y pesado en uno o dos meses después de la inducción. Los datos son la media ± SEM. Los datos de registro se transformó y letras distintas indican significación dentro de cada panel por ANOVA de una vía seguida por menos significativo de un solo lado de Fisher comparaciones diferencia Mulitple. (A) como quiste, el líquido llenó las lesiones de endometriosis (N = 10, 7 o 5 para la inducción, un mes o dos meses después de la inducción, respectivamente). (B) reventado las lesiones de endometriosis (N = 10, 8 o 7 para la inducción, un mes o dos meses después de la inducción, respectivamente).

Figura 5. Endometriósicos peso húmedo lesión con líquido y reventado un mes después de la inducción de cinco experimentos diferentes. Los datos son la media ± SEM. Ratones N = 10, 6, 8, 7 y 7 para el fluido de las lesiones y lleno de 0 7, 10, 8, y 8 para las lesiones reventado en el experimento 1, 2, 3, 4 y 5, respectivamente.
Tabla 1. La observación de la etapa del celo por la citología vaginal y el aspecto visual de ovarios y el útero y de inducción.
Aparición de ovario y el útero se depende del tiempo. A continuación, se basa en el sacrificio de alrededor de las 8:00 am de la mañana de cada día del ciclo. Además, las observaciones son subjetivas y comparación de los ovarios y los cuernos uterinos será una mejor estimación de los cuernos uterinos solamente. Estas observaciones tienen el propósito de complementar la información obtenida de las lecturas diarias de la citología vaginal.

Tabla 2. La comparación de la cirugía en el ratón y la rata.
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Hay varios parámetros críticos que deben tenerse en cuenta al realizar la inducción quirúrgica de la endometriosis en ratones. En primer lugar, la endometriosis es una enfermedad estrógeno dependiente y, como tal, esta cirugía se debe realizar en animales intactos o, alternativamente, en los animales suplementados con ovariectomizadas estrógenos 20. En segundo lugar, la sutura de la biopsia endometrial a la cascada arterial debe realizarse con extremo cuidado. Hemos encontrado que el uso de sólo dos nudos relativamente flexible con un tiro cada uno mantiene la biopsia en el lugar, mientras que la prevención de la ligadura del suministro de sangre al intestino y posterior necrosis de los tejidos y la muerte de los animales. Recomendamos encarecidamente la práctica de varios ratones antes del experimento real para asegurarse de que las suturas se colocan con seguridad suficiente para que el tejido no se pierde, pero no demasiado fuerte como para causar necrosis intestinal. En tercer lugar, es muy importante para mantener el tejido intestinal hidratado con agua estéril a la penicilina y la estreptomicina que contiene PBS durante el surgery. Cuarto, los esfuerzos se deben tomar para asegurar que el tamaño del implante del endometrio es consistente. Para este efecto se utiliza una biopsia en sacabocados de 2 mm para crear implantes endometriales de un tamaño consistente de tejido extraído del útero.
Hay varias modificaciones que se pueden hacer a este protocolo para adaptarse a las necesidades individuales y las cuestiones científicas del investigador. Uno se refiere a la posible modificación del perfil hormonal de los animales. Sistema de expresión de genes y proteínas en las lesiones de endometriosis, permaneciendo cuerno uterino intacto e inmune pueden estar directamente influenciados por el momento de la recogida en relación con la etapa del ciclo estral. Existen varios enfoques para el control de la etapa de celo en el momento de la recolección, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. Por ejemplo, los animales intactos, el ciclismo se puede sincronizar mediante la transferencia empapados de orina camas macho en la jaula hembra de tres días antes de la inducción o como colección de animales que se ubican quirúrgicamente induced y recogidos durante la misma etapa de estro 15. Si los animales intactos en bicicleta se utilizan, la ciclicidad del estro debe ser revisado diariamente por el examen de citología vaginal 17. Esto tiene la ventaja de ser fisiológicamente más relevantes, pero lograr la sincronía del ciclo no es 100% exitosa. Por otra parte, los animales intactos puede ser sincronizado por la administración exógena de gonadotropina 21,22. Mientras que algo más preciso, este método crea mayores niveles de estrógeno de lo normal. Otro enfoque ha sido ovariectomize animales y devolver un nivel constante de hormonas exógenas sea a través de una cápsula de silastic, bombas mini-osmóticas, o inyecciones diarias de 4,8. Este método tiene la ventaja de obtener un perfil hormonal uniforme a través de muchos animales, pero es una desventaja porque los animales no son el ciclismo.
Sham cirugías se pueden realizar para evaluar los efectos que son el resultado de someterse a la cirugía frente a los efectos attributable a la endometriosis. En las cirugías farsa el cuerno uterino izquierdo se retira y las suturas se colocan alrededor de las arterias en la cascada arterial del mesenterio intestinal, pero no los implantes endometriósicos se suturan 5,8,23. Por otra parte, la grasa extraída de cuerno uterino extirpado puede ser suturados al mesenterio intestinal 3,14. Recientemente hemos informado de que hay relativamente pocas diferencias en la expresión génica, medida por cDNA microarray entre el útero y la farsa intacta cuerno uterino resto de los animales inducida quirúrgicamente a tener endometriosis 5. Además, el uso cuantitativo PCR en tiempo real durante siete genes relacionados con la endometriosis, se encontró que la expresión de haptoglobina sólo fue significativamente diferente en el útero de la farsa y ratones endometriosis. Lee et al. Sin embargo, informó de la expresión diferencial de los cinco genes en el útero de ratones inducidos a tener endometriosis en comparación con los controles sham 23. Esto sugiere que la presencia de la endometriosis Lesions puede causar la expresión de genes alterados en el útero eutócico.
El momento de la recogida de los ratones inducida quirúrgicamente a tener endometriosis debe ser determinado por la pregunta de investigación particular. Colección de ratones tres días después de la inducción, permite evaluar los eventos críticos, a principios de la creación de la endometriosis incluyendo el recuento de neutrófilos inicial y la infiltración machrophage y la producción de citoquinas como se ha informado previamente 8. Hemos demostrado que las lesiones de endometriosis recogidos tres días después de la inducción, son pequeños, hemorrágico, y han alterado de manera significativa la expresión de genes en relación con el resto de cuerno uterino 4. Por dos semanas después de la inducción-las lesiones de endometriosis están bien establecidos y con frecuencia han formado un quiste-como las estructuras. En el ratón, las lesiones de endometriosis siguen aumentando de tamaño, según la evaluación de peso del fluido de llenado y reventado las lesiones (figura 4), así como por el volumen de la lesión determinada por la longitud, anchura y saniht mediciones a través de dos meses después de la inducción-9.
Como se mencionó anteriormente, el modelo quirúrgico de la endometriosis se desarrolló por primera vez en la rata y sigue siendo ampliamente utilizado 3. Al realizar esta cirugía en la rata que hacer las siguientes modificaciones en el protocolo, que se resumen en la Tabla 2. En la rata, todas las suturas utilizadas son de tamaño 4-0 y puede y debe estar vinculada con más fuerza. Además, se sutura seis 5 mm 2 implantes endometriósicos en el mesenterio intestinal de la cavidad peritoneal.
En este protocolo se describe el uso de un anestésico inhalado, el isoflurano. Por otra parte, en combinación inyectable compuesto anestésico de la ketamina y Domitor (clorhidrato de medetomidina) u otro agonista alfa-2 puede ser usado, aunque el tiempo de recuperación es un poco más largo. La ketamina, administrada a 75 mg / kg por vía intraperiotneal, es un agente anestésico disociativo con dolor agudo mínimo para aliviar las propiedades de unsegunda es una droga de la Lista III que requieren un permiso de la DEA y el inventario detallado de drogas. Domitor, administrada a 1 mg / kg, es un agonista alfa-2 adrenérgicos y es fácilmente revertido con Antisedan (clorhidrato de atipamezol) de la administración. Domitor es un sedante que proporciona la relajación muscular y el alivio del dolor. Domitor y la ketamina se puede preparar con anticipación, en combinación con PBS utilizando una técnica estéril. Antisedan, el agente de marcha atrás de Domitor, se pueden preparar en PBS en combinación con buprenorfina y debe ser administrada a 1 mg / kg después de la operación. La buprenorfina es un fármaco de la Lista III y las alternativas incluyen los antiinflamatorios no esteroideos-inflamatorios banamina (flunixina meglumina) y ketoprofeno.
Al igual que con todos los modelos hay ciertas limitaciones asociadas con la inducción quirúrgica de la endometriosis en los roedores. La principal es que los roedores no tienen un ciclo menstrual y por lo tanto no desarrollan espontáneamente endometriosis. En un esfuerzo para que el Ministerio de Defensa de roedoresmás fisiológicamente similar a la condición de los seres humanos, algunos investigadores han optado por inyectar autóloga o fragmentos de tejido uterino de los animales mediante inoculación en la cavidad peritoneal directamente sin necesidad de sutura 24,25 el. En ratones, el tejido inyectado forma un quiste-como las lesiones de endometriosis, sin embargo, el método de inyección de la inducción no parece funcionar en ratas que el tejido no se adhieren y la invasión en la cavidad peritoneal 3.
El modelo de roedores ha sido ampliamente utilizado para estudiar la etiología, patología y factores de riesgo de endometriosis 2,8,26-29, así como para explorar nuevas terapias 14,30-34. El modelo de roedor de la endometriosis inducida quirúrgicamente demuestra muchas similitudes con la enfermedad en humanos, incluyendo reducción de la fertilidad y la fecundidad y el gen alterado y expresión de la proteína 5,6,35,36. En su conjunto, con sus costos relativamente bajos y la disponibilidad, el modelo de roedores de la cirugía induced endometriosis es un excelente modelo para la endometriosis en las mujeres.
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No hay conflictos de interés declarado.
Un agradecimiento especial a Chris Kassotis y Audrey Bailey para la revisión crítica de este manuscrito y al Dr. Scott Korte, Beeman Joseph, Curfman Alison, Kimball Pablo, Neibreggue Bridget, Redel Jacob, Schröder Amy, Steinberg Maija y Winkeler Stacey por su ayuda en la optimización de de este modelo en nuestro laboratorio. El financiamiento fue proporcionado por la capacitación clínica Biodetectives Grant (NIH T90) (KEP) de la Universidad de Missouri Ciencias de la Vida Programa de Licenciatura de Investigación de Oportunidades, MU Consejo de Investigación, Becas de investigación MU Junta y los 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 |