يصف هذا البروتوكول نهجا جديدا لنمذجة التهاب البنكرياس الانسدادي المزمن ، والذي يتضمن تصور قناة البنكرياس والتخثير الكهربائي لقناة البنكرياس للتسبب في انسداد قناة البنكرياس.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول نهجا جديدا لنمذجة التهاب البنكرياس الانسدادي المزمن ، والذي يتضمن تصور قناة البنكرياس والتخثير الكهربائي لقناة البنكرياس للتسبب في انسداد قناة البنكرياس.
التهاب البنكرياس المزمن (CP) هو حالة التهابية شديدة يمكن أن تدمر البنكرياس وتؤدي إلى مرض السكري وتزيد من خطر الإصابة بسرطان البنكرياس ، مما يؤثر بشدة على نوعية حياة المرضى. معالجة الشلل الدماغي هو محور بحث حاسم في أمراض الجهاز الهضمي. قمنا بتطوير نموذج حيواني جديد للتغلب على قيود الفئران الموجودة ، باستخدام الفئران الذكور C57BL / 6 البالغة من العمر 8 أسابيع.
بعد تعريض البنكرياس من خلال جراحة البطن على الفئران المخدرة ، قمنا بتثبيت القناة الصفراوية المشتركة بالقرب من الكبد لمنع الميثيلين الأزرق من دخولها. تم إدخال شعيرات دموية في القناة الصفراوية لحقن الصبغة ، وبعد تلطيخ قناة البنكرياس. بعد تصور قناة البنكرياس ، تم اختيار البنكرياس للتخثير الكهربائي في 2/3 الأوسط والسفلي من الموضع بين القناة الصفراوية المشتركة والشريان البنكرياس الاثني عشر العلوي. تم إنهاء التخثير الكهربائي عندما تعذر التعرف على محلول التلوين الأزرق. ثم تم إغلاق البطن ، وعادة ما يتم رفع الفئران. في 7 و 14 و 21 و 28 يوما بعد الجراحة ، تم فحص البنكرياس باستخدام تلطيخ HE ، وتلوين ماسون ، والكيمياء المناعية ، وتم تحليل مصل الدم بحثا عن المعلمات الكيميائية الحيوية. تطابق علم الأمراض بعد 14 يوما بشكل وثيق مع خصائص التهاب البنكرياس المزمن ، كما فعلت المعلمات الكيميائية الحيوية في المصل.
التهاب البنكرياس المزمن (CP) هو اضطراب التهابي تدريجي شديد ، يؤدي إلى تدمير البنكرياس ويظهر على شكل آلام في البطن واضطرابات في الجهاز الهضمي. بمرور الوقت ، يمكن أن يسبب داء السكري ويزيد من خطر الإصابة بسرطان البنكرياس. وبالتالي فإن إنشاء النموذج الحيواني للشلل الأنظف وتطوير استراتيجيات علاجية فعالة أمر بالغ الأهمية.
تنتج خلايا البنكرياس الخارجية وتفرز عددا كبيرا من الإنزيمات الهضمية. عندما تتعطل تنظيم العضيات وتوازن البروتين ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تنشيط غير صحيح للتربسينوجين داخل الخلايا ، مما يؤدي في النهاية إلى تلف الخلايا الأسينارية وتطور التهاب البنكرياس1.
أظهرت الدراسات السابقة أن نماذج الفئران ، خاصة تلك الناتجة عن حقن السيرولين المتكررة2 والربط الجراحي لقنوات البنكرياس3،4 ، كانت مفيدة في دراسة CP. يمكن أن يؤدي Cerulein إلى التهاب البنكرياس الحاد الذي قد ينتقل إلى حالة مزمنة ، لكن افتقاره إلى انسداد قناة البنكرياس المحددة يحد من أهميته السريرية في محاكاة التهاب البنكرياس الانسدادي. على الرغم من أن الربط الجراحي يحاكي بشكل أفضل الطبيعة الانسدادية للشلل الدماغي البشري ، إلا أنه شديد التوغل ، ويصعب إجراؤه ، وغالبا ما يؤدي إلى تأثيرات جهازية شديدة ، مما يعيق دراسة أمراض الأقنية الموضعية.
لمعالجة هذه القيود ، تم اقتراح نموذج جديد للشلل الأنظف الانسدادي من خلال التخثير الكهربائي. على غرار مبدأ ربط قناة البنكرياس ، فإنه يسد قناة البنكرياس ولكنه أسهل في الأداء وله معدل نجاح أعلى. اقترح الباحثون أن الاستئصال بالترددات الراديوية في قناة البنكرياس الرئيسية للخنازير هو طريقة آمنة وفعالة لإحداث ضمور البنكرياس5 ، مما يشير أيضا إلى أن قطع قناة البنكرياس الرئيسية بالتخثير الكهربائي عالي التردد قد ينتج عنه تأثيرات مماثلة. تتضمن هذه التقنية ثقب قناة البنكرياس الرجعية وحقن محلول الميثيلين الأزرق لتلوين الأقنية ، متبوعا بالتخثير الكهربائي للحث على انسداد القنوات الموضعي (الشكل 1). يعجل هذا النهج بالالتهاب والتليف ، مما يحاكي الشلل الدماغي الانسدادي البشري ، مع تجنب الاستجابة الالتهابية المنتشرة والمضاعفات الجهازية. بالمقارنة مع النماذج التقليدية ، يوفر نموذج التخثير الكهربائي العديد من المزايا: فهو يستهدف قناة البنكرياس على وجه التحديد ، ويقلل من التباين ، ويخفف من المضاعفات الجهازية. إنه يوفر نهجا أكثر تحديدا للمرض وقابلا للتكرار وتنوعا لفهم الآليات التي يقوم عليها انسداد الأقنية في الشلل الدماغي ودوره في تطور المرض.
تمت الموافقة على جميع التجارب على الموصوفة من قبل لجنة استخدام ورعايتها بالجامعة الطبية البحرية. تأكد من أن جميع المواد الجراحية معقمة.
1. شق البطن
2. تحديد موقع البنكرياس وتعريضه
3. تتبع موقع الجراحة
4. تحريض إجراء التخثير الكهربائي
5. الحفاظ على على قيد الحياة
6. طرق التحليل
تم تقسيم إلى مجموعة تحكم (فقط حقن الميثيلين الأزرق للتخثر الكهربائي) ومجموعة التخثر الكهربائي ، ما مجموعه 20 فأرا في كل مجموعة. كان معدل الوفيات 0٪ في المجموعة الضابطة و 15٪ في مجموعة التخثر الكهربائي. بلغت نسبة نجاح بناء النموذج (عدد الفئران النموذجية الحية) 71٪. في كل مجموعة ، تم اختيار عشرات للتقييم المرضي. تم اختيار ثلاثة فئران في كل مجموعة بشكل عشوائي في اليوم 7 و 14 و 21 و 28 من أجل تلطيخ HE و Masson و Immuhistochemical Staining. يتم عرض عملية النمذجة في الشكل 1. بعد التتبع باستخدام الميثيلين الأزرق ، قمنا بالتخثير الكهربائي للموقع بين القناة الصفراوية المشتركة والشريان الأمامي العلوي للبنكرياس الاثني عشر على بنكرياس الفئران. إذا تم تحديد منطقة التخثير الكهربائي في الجزء الأوسط والسفلي من الموضع بمساحة أقل من الثلث ، فمن المحتمل ألا يلبي التأثير التوقعات. ومع ذلك ، إذا تجاوز 2/3 ، فمن المحتمل أن تموت الفئران في غضون 72 ساعة من التخثير الكهربائي ، والذي من المحتمل أن يكون بسبب التهاب البنكرياس الحاد الشديد الذي يحدث بعد انسداد قناة البنكرياس تماما.
من هذا ، نستنتج أنه في اليوم الرابع عشر بعد التخثير الكهربائي ، يمكن ملاحظة صورة نسيجية لالتهاب البنكرياس المزمن في بنكرياس الفئران (كما هو موضح في الشكل 1) ، والتي لم يتم حظرها تماما ولكنها تشكلت بعد انسداد جزئي لقناة البنكرياس. أظهر النسيج في اليوم 7 وذمة طفيفة في الأنسجة ، ولم تظهر الأنسجة دليلا على التهاب البنكرياس المزمن. في اليوم 14 ، أظهر تلطيخ أنسجة البنكرياس أن خلايا البنكرياس كانت مبعثرة. في اليوم الحادي والعشرين ، تعافت درجة التهاب الخلايا الأسينارية في أنسجة البنكرياس تدريجيا. كانت هناك علامات على انعكاس التغيرات المرضية في الأنسجة في اليوم 28 (الشكل 2). قد يكون هذا بسبب عدم كفاية التخثير الكهربائي لقناة البنكرياس أثناء عملية التخثير الكهربائي ، بالإضافة إلى التأثير التعويضي لقناة البنكرياس المتبقية بعد انسداد قناة البنكرياس الجزئي.
أظهر تلطيخ ماسون أن درجة التليف في مجموعة العمليات كانت أكثر حدة بشكل ملحوظ من تلك الموجودة في مجموعة العمليات الصورية. كانت درجات الكيمياء المناعية لتلطيخ col-1 و (أكتين العضلات الملساء ألفا) SMA أعلى (الشكل 3). لوحظ وجود التهاب البنكرياس المزمن في أنسجة البنكرياس عن طريق التحليل المرضي في اليوم 14 ، وتمت مقارنة التغييرات قبل وبعد تلطيخ HE فقط في التحليل المرضي بعد ذلك. من خلال تحليل المؤشرات الكيميائية الحيوية في المصل ، وجد أن تركيزات الأميليز والبيليروبين وحمض الهيالورونيك في الدم أعلى في مجموعة التخثر الكهربائي منها في المجموعة الضابطة ، مما يشير إلى بدء التهاب البنكرياس المزمن (الشكل 4).

الشكل 1: رسم تخطيطي لالتهاب البنكرياس المزمن الانسدادي الناجم عن التخثير الكهربائي في الفئران. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تلطيخ الهيماتوكسيلين يوزين لأنسجة البنكرياس بمرور الوقت. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: تلطيخ الهيماتوكسيلين يوزين وماسون والكيمياء المناعية للبنكرياس. الاختصارات: Col-1 = ألفا -1 نوع 1 الكولاجين ؛ SMA = أكتين العضلات الملساء ألفا. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: النتائج التمثيلية للمؤشرات الكيميائية الحيوية في المصل للفئران في فترات مختلفة. (أ) تركيز حمض الهيالورونيك في الدم (ميكروغرام / لتر). (ب) تركيز البيليروبين في الدم (مليمول / لتر). (ج) تركيز الأميليز في الدم (U / dL). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يتم تحديد خطر وشدة التهاب البنكرياس من خلال كل من العوامل الوراثية والبيئية6. العلاج الكامل لالتهاب البنكرياس السريري هو هدف في أمراض الجهاز الهضمي ، حيث يكون إنشاء نماذج حيوانية هو الخطوة الأولى. توجد طرق مختلفة لإنشاء هذه النماذج ، ولكل منها مزاياها وعيوبها7،8،9،10،11.
استخدم الجراحون التخثير الكهربائي عالي التردد لإجراء الاستئصال الحراري الداخلي (ETHA) في قناة البنكرياس الرئيسية لتقليل إفراز إفرازات البنكرياس ، وبالتالي تقليل حدوث ناسور البنكرياس بعد الجراحة (POPF) بعد استئصال البنكرياس (PD) 12. يشير هذا إلى أن طريقة الاستئصال الحراري المسببة لضمور البنكرياس قد تم تنفيذها في الممارسة السريرية. قمنا بتطوير نموذج جديد لالتهاب البنكرياس الانسدادي باستخدام الميثيلين الأزرق لتصور قناة البنكرياس والتخثر الكهربائي بدقة.
تم اختيار الفئران الذكور C57BL / 6 البالغة من العمر 8 أسابيع لهذه التجربة. إناث الفئران لديها دورة إنجابية ، وقد يكون لمستويات الهرمونات في الجسم تأثير على البيانات التجريبية. في عمر 8 أسابيع ، كانت الفئران في مقتبل العمر مع أعضاء الجسم الناضجة ومؤشر صحة الحياة الجيدة ، وكانت الفئران الذكور من نفس العمر أقوى في الحجم. في شهر واحد بعد الجراحة من الملاحظة ، أخذنا عينات من بنكرياس الفأر في 7 و 14 و 21 و 28 أيام. النتائج التي تم الحصول عليها في 14 يوما تتوافق مع الخصائص المرضية لالتهاب البنكرياس.
هناك العديد من المحاذير لهذا النهج. أولا ، يجب تثبيت القناة الصفراوية المشتركة في أقرب وقت ممكن من نقير الكبد لتسهيل حقن الصبغة في قناة البنكرياس. ثانيا ، يجب الانتباه إلى سرعة ووقت حقن صبغة الميثيلين الزرقاء في قناة البنكرياس. لا يمكن رؤية قناة البنكرياس بمحلول صبغي قليل جدا ، وسيؤدي الكثير من محلول الصبغة إلى إعاقة تحديد موقع قناة البنكرياس الرئيسية في المجال الجراحي. ثالثا ، تم إنهاء التخثير الكهربائي عندما يتعذر رؤية محلول التلوين الأزرق. في هذه التجارب ، يتم إجراء الجراحة في المنطقة المشار إليها بصبغة الميثيلين الزرقاء ، لأن منطقة بنكرياس الفأر التي يتم تخثرها كهربائيا ستكون مختلفة ، ولهذا السبب يتم استخدام صبغة الميثيلين الزرقاء لتتبع قناة البنكرياس. رابعا ، يجب إيقاف أي نزيف على البنكرياس أثناء الجراحة على الفور. في الوقت نفسه ، يجب استخدام سكين التخثير الكهربائي لقطع البنكرياس. إذا كان سكين التخثير الكهربائي عالقا في البنكرياس لأي سبب من الأسباب ، فيجب تمديد وقت التخثير الكهربائي. هذه هي الطريقة الأكثر شيوعا لمنع حدوث مضاعفات خطيرة بعد الجراحة الناجمة عن تسرب البنكرياس.
ومع ذلك ، هناك عيوب لهذه الطريقة. تؤثر كفاءة المشغل بشكل مباشر على نتيجة التجربة ، ويؤثر توحيد الجراحة عبر الفئران المختلفة على معدل نجاح النموذج. يحاكي هذا النموذج تأثيرات حصوات المرارة أو انسداد قناة البنكرياس ، مما يؤدي إلى نوبات متكررة من التهاب البنكرياس الحاد ، والتي تسبب في النهاية التهاب البنكرياس المزمن. هذا يمكن أن يفسر ارتفاع مستويات البيليروبين. لذلك ، يمكن أيضا تطوير هذا النموذج كنموذج لالتهاب البنكرياس الحاد بناء على درجة التخثير الكهربائي. أظهرت التجارب المبكرة على بنكرياس الفئران بعد 3 أيام من التخثير الكهربائي خصائص التهاب البنكرياس الحاد ، لكن مضاعفات ما بعد الجراحة خفضت معدل نجاح النموذج لالتهاب البنكرياس الحاد. ومع ذلك ، لا يمكن استبعاد أن الحرارة الناتجة عن الكي الكهربائي أثناء عملية التخثير الكهربائي قد تكون قد انتشرت إلى القناة الصفراوية الرئيسية. إن مسألة كيفية إحداث التهاب البنكرياس الحاد بثبات من خلال التخثير الكهربائي تستحق الاستكشاف.
بالمقارنة مع طريقة حقن السيرولين التقليدية ، والتي تتطلب حقن متكررة على مدى عدة أسابيع ، فإن طريقة التخثير الكهربائي توفر الوقت وتكون أكثر ملاءمة. بينما يظهر حقن السيرولين ثباتا ممتازا وسهولة التشغيل ، يستغرق التخثير الكهربائي ~ 20 دقيقة ويوفر الوقت التجريبي اللاحق.
يهدف تطوير نماذج جديدة إلى دراسة التاريخ الطبيعي للمرض وتطوير العلاجات المستهدفة. يساعد نموذجنا الحيواني الجديد في محاكاة التهاب البنكرياس المزمن الناجم عن انسداد قناة البنكرياس في الفئران ، بما في ذلك التهاب البنكرياس بعد التنظير الصفراوي والبنكرياس (ERCP) 13.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل البرنامج العام للمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 81770642) ، والبرنامج العام للمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 82170657) ، ومشروع لجنة بودونغ الصحية في شنغهاي (المنحة رقم. PWYgf2021-08) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة تشجيانغ (LGF22H030014). تم ملء الألوان بمساعدة BioRender.com.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مشبك ميكروسكولار بقياس 16 مم | سترونغر، نينغبو، الصين | ||
| خياطة قابلة للامتصاص | مصنع يانغتشو جينهوان للأجهزة الطبية | 4-0 | - |
| الكاربروفين | شركة شنغهاي ماكلين للكيمياويات الحيوية المحدودة | C830557-5 جرام | - |
| الأنبوب الشعري | تايجون، الولايات المتحدة | AAQ(AAD)04091 | 0.25 × 0.3 مم |
| سكين التخثر الكهربائي | شركة شون يي للمعدات الطبية، المحدودة، نينغبو، الصين | شون يي بدي-ي-ديف-1 | |
| مقص العين | |||
| حقن هيدروكلوريد الكيتامين (Ketaset CIII) | شركة زويتيس. | S5564 | - |
| محلول تلوين الميثيلين الأزرق | سولاربيو، شنغهاي، الصين | G1303 | |
| غرزة بولي بروبيلين أحادية الخيط 4-0 غير الماصة | جينهوان، شنغهاي، الصين | ||
| المجهر التشغيلي | مورزيدر، قوانغدونغ، الصين | MSD203 | |
| ملقط العيون | |||
| مسحة الرأس المستديرة | أولغا شيرر، هواكسي ميديكال، الصين | ||
| إبرة الحقنة | مينانك، تشجيانغ، الصين | 0.25 مم | |
| ملقط الأنسجة | |||
| مقص الأنسجة | شركة شنغهاي بوكسين لتكنولوجيا الأدوات | ||
| حقن هيدروكلوريد زيلازين | باير للصحة الحيوانية | XYL-50-20 | - |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن