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肠系膜淋巴管插管大鼠模型:在评估肠道淋巴药物转运中的应用

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DOI:

10.3791/52389

2015年3月6日

本文内容

摘要

本文介绍一种在大鼠中对肠系膜淋巴管进行插管的技术,该技术可实现对经肠道给药后通过淋巴系统转运的脂质和药物进行定量分析。该技术可进一步用于评估肠系膜淋巴液中液体、免疫细胞、肽类、蛋白质以及亲脂性分子的浓度和/或转运情况。

摘要

肠淋巴系统在液体运输、脂质吸收和免疫功能中发挥关键作用。淋巴液直接从小肠通过一系列淋巴管和淋巴结流动,最终汇入肠系膜上淋巴管。因此,对肠系膜淋巴管进行插管即可收集来自肠道的肠系膜淋巴液。肠系膜淋巴液包含细胞成分(99%为淋巴细胞)、水相成分(液体、肽类和蛋白质,如细胞因子和肠道激素)以及脂蛋白成分(脂质、亲脂性分子和载脂蛋白)。因此,肠系膜淋巴管插管模型可用于测定多种物质经由淋巴系统从肠道转运的浓度和速率。这些成分在应对不同刺激时发生的变化(例如, 饮食、抗原、药物)以及疾病中(例如, 炎症性肠病、艾滋病、糖尿病等疾病状态下的淋巴转运情况也可被测定。目前研究兴趣不断扩展的一个领域是,淋巴转运在口服亲脂性药物及其前体药物吸收过程中的作用,这些药物可与肠道脂质吸收途径相关联。本文详细描述了一种经手术插管大鼠肠系膜淋巴管的模型,该模型可在肠道给药后的数小时内,用于评估脂质和药物通过淋巴系统的转运速率与程度。该方法亦可便捷地用于测定淋巴液中的其他参数。我们详细阐述了在建立这一复杂外科手术模型过程中可能遇到的困难,并提供了失败与成功实验的代表性数据,以指导如何确认实验成功以及如何解读所获得的数据。

引言

淋巴液从小肠通过一个单向过程流出,该过程起始于每个小肠绒毛内的单个乳糜管1。乳糜管对液体、大分子和细胞具有相对通透性,因此淋巴液的形成始于这些物质进入乳糜管。乳糜管内的初始淋巴液随后经由淋巴微血管网络、集合(传入)淋巴管、一系列肠系膜淋巴结,最终流向结后(传出)淋巴管。在淋巴结内,淋巴液流经一系列髓质窦,在此与淋巴结内定居的免疫细胞发生物质交换,同时也与从血液进入淋巴结的物质进行交换。所有从小肠流出的淋巴液最终汇入输出支的肠系膜上淋巴管,随后进入乳糜池。乳糜池还收集来自尾部外周组织、肠道、肝脏和腰部区域的淋巴液,并与纵隔及身体头端部分的淋巴液汇合后共同进入胸导管。胸导管将淋巴液直接排入静脉系统,位置在左侧颈内静脉与锁骨下静脉的交汇处。本文所述的实验方案可直接从肠系膜上淋巴管收集淋巴液,从而便于分析经由肠淋巴系统从小肠直接进入全身循环的各种因子。

肠淋巴系统承担的主要生理功能包括维持体液平衡、促进脂质及亲脂性分子的吸收,以及介导适当的免疫应答。1肿瘤细胞和病毒亦可通过肠淋巴管传播2-4 在多种炎症性和代谢性病理过程中,淋巴系统内会发生关键性改变5-7. 对肠系膜淋巴管进行插管以收集肠系膜内的淋巴液,可实现对肠道淋巴系统中大量液体流动的分析,同时可定量测定多种细胞和分子的浓度及其转运速率。针对不同刺激因素所引起的这些物质浓度或转运变化的分析(例如, 饮食、抗原、药物)以及疾病....

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方案

本研究方案已获得当地动物伦理委员会批准,并按照澳大利亚和新西兰研究与教学动物护理委员会(ANZCCART)的指南进行。在开展任何动物实验操作之前,须通过当地机构/组织获得相应的许可。对于所有动物手术操作,必须确保由经过适当培训的操作人员在无菌条件下进行,并根据需要使用麻醉剂、镇痛剂和抗生素,以确保实验符合伦理要求并取得成功结果。

1. 手术前一天的准备工作

  1. 如有需要,于手术前一晚对大鼠进行禁食。确保大鼠可自由饮水。
  2. 准备将要给予大鼠的溶液。
    1. 准备一种再水化溶液,例如无菌生理盐水或林格氏液。
    2. 根据需要准备麻醉剂溶液。本实验中使用的麻醉剂为 “鸡尾酒1”(Cocktail 1),其配制方法为:将1.9 ml的100 mg/ml氯胺酮、0.5 ml的100 mg/ml赛拉嗪、0.2 ml的10 mg/ml乙酰丙嗪和2.5 ml生理盐水混合;以及“鸡尾酒2”(Cocktail 2),由1 ml的100 mg/ml氯胺酮和0.1 ml的10 mg/ml乙酰丙嗪组成。注意:可选用吸入式异氟烷或七氟烷,因其可提供更长时间的外科麻醉深度。
    3. 可选地,准备含有药物的制剂,例如脂质乳剂。应进行适当的稳定性研究,以确保制剂在储存和给药期间保持稳定。
      注意:由于淋巴药物转运研究的目的通常是评估药物转运效率与制剂及所用药物之间的关系,因此每次研究中所用制剂和药物的具体....

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结果

通过肠给药后利用肠系膜淋巴管插管模型定量测定脂质和药物经淋巴系统转运的累积程度及速率的代表性实验结果如图4图5所示。在本实验中,将200 µg模型亲脂性药物卤泛群与含40 mg油酸(包括2–5 µCi 14C-油酸)、7.1 mg单油酸甘油酯溶于5.6 ml含5 mM牛磺胆酸钠的磷酸盐缓冲液(pH 6.9)的制剂中,持续2小时给予大鼠十二指肠。制剂给药后,以2.8 ml/hr的速度向十二指肠内输注生理盐水,对大鼠进行再水化。淋巴液连续收集10小时,每小时更换一次收集管。该制剂的配制及实验操作均依据先前报道的方案进行,该方案所用制剂包含所有相同组分,但不含单油酸甘油酯43

图4所示,在这些实验条件下,成功插管大鼠的平均淋巴流速为0.4 - 1.3 ml/hr。在部分大鼠中,插管后前1 - 3小时的淋巴流速略低,随后逐渐升高。这在淋巴插管后较为常见。如图4所示,一次失败实验的淋巴流速也包含在图中。在此情.......

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讨论

大鼠肠系膜淋巴管插管模型可直接定量分析各种细胞和分子(如脂质和药物)从肠道向淋巴液的转运浓度与速率,以及在不同物质(饮食、抗原、药物、制剂)刺激下这些参数发生的变化。 等等。)10,27 和疾病(癌症、病毒、结肠炎、胰岛素抵抗, 等等。)5-7收集到的淋巴液成分还可用于其他实验。例如,细胞可进行培养44,经分离的脂蛋白以及含有标记物(包括药物、放射性标记物和荧光探针)的淋巴液或其组分(如脂蛋白或细胞)。随后可将这些标记物重新输注至受体动物体内,以更直接地评估其功能、代谢、清除和/或组织分布模式45-47大鼠淋巴管插管模型相较于其他模型具有多项优势 体外, 原位, 计算机模拟,以及 体内 引言中所述的模型。最重要的是,插管法是唯一能够直接获取淋巴液中全部组分体积的方法。由经验丰富的操作者实施时,该模型具有稳健性、可重复性,且实验成功率较高 >80% 的成功率可以实现。然而,该手术技术在初期较难掌握,尤其是在不熟悉该技术的实验室中。

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披露

作者无任何利益冲突披露。

致谢

感谢澳大利亚研究理事会(ARC)和国家健康与医学研究理事会(NHMRC)提供的资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
无菌生理盐水Baxter HealthcareAHB 1307任何品牌均可使用。示例如 Baxter 100 ml 生理盐水袋,每箱 50 袋
70% 乙醇水溶液任何任何品牌均可使用
氯己定葡萄糖酸盐溶液(Microshield 4)利文斯通国际JJ60243L任何品牌均可使用。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&&CAT=6&和;搜索
=JJ60243L
聚维酮碘溶液利文斯通国际BU0510任何品牌均可使用。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&CAT=6&和;搜索
=BU0510
Ilium Ketamil(氯胺酮 100 mg/ml)PROVET 维多利亚 KETA I 1http://www.provet.com.au/
Ilium Xylazil(赛拉嗪 100 mg/ml)PROVET 维多利亚 TRO-3828http://www.provet.com.au/
ACP 10 注射液(乙酰丙嗪 10 mg/ml)PROVET 维多利亚 VTG-DACP010020http://www.provet.com.au/
戊巴比妥钠PROVET 维多利亚 24529任何品牌均可使用,此处示例为 Lethabarb® 325 mg/ml 戊巴比妥钠,Virbac Animal Health。http://www.provet.com.au
肝素(35000 I.U. 溶于 35 mL)Sigma Pharmaceuticals337220http://sigmaco.com.au/
乙二胺四乙酸二钠盐二水合物Sigma-AldrichE1644任何品牌均可使用。此处示例为 Sigma 公司的 EDTA 二钠盐。 
聚乙烯(PE)导管,外径 0.96 mm × 内径 0.58 mm微管延长装置PE8050任何品牌均可使用。示例为PE导管(0.96 × 0.58 mm,30 m)
聚乙烯(PE)导管,外径 0.8 mm × 内径 0.5 mm微管延伸装置PE9658可使用任意品牌。示例为PE导管(0.8 × 0.5 mm,30 m)
尺子任何任何品牌均可使用
标记物任何任何品牌均可使用
香烟打火机任何任何品牌均可使用
兽医用粘合剂任何任何品牌均可使用
23 号针头利文斯顿国际DN23GX0.75LV任何品牌均可使用。示例如下:Livingstone 一次性针头,无菌,23GX0.75英寸,100支/盒。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&和 CAT=
6&&search=DN23GX0.75LV
25号针头利文斯通国际DN25GX1.0LV任何品牌均可使用。示例如下:Livingstone 一次性针头,无菌,25G×1.0英寸,100支/盒。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&CAT=6&和;搜索=
DN25GX1.0LV
1 ml 注射器利文斯通国际T3SS01TA任何品牌均可使用。示例如下:Terumo 1 ml Slip Tuberculin 注射器,每盒100支。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&CAT=6&和;搜索
T3SS01TA
10 ml 注射器利文斯顿国际T3SS10SA任何品牌均可使用。此处示例为 Terumo 10 ml Slip 注射器,每盒100支。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&CAT=6&和;搜索
T3SS10SA
纱布块利文斯顿国际GSC075任何品牌均可使用,并裁剪至所需尺寸。示例:纱布敷料,棉质填充,7.5 cm × 7.5 cm,8 层。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&CAT=6&和;搜索
GSC075
棉签利文斯顿国际CTAST075DP任何品牌均可使用。示例:Livingstone 棉签塑料双头,75 mm,100 支/包。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&CAT=6&和;搜索
=CTAST075DP
加热垫拉特克WT1任何能够将温度维持在37°C的品牌均可使用。此处示例为Ratek加热板。
手术灯哈佛仪器72-0215 与 72-0267任何品牌均可使用。示例为 Harvard Apparatus V-Lux 1000 冷光源,配备黑色分叉式鹅颈导光管,光纤直径 4.7 mm(每臂)。http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/product_11051_10001_50601_
-1_HAI_ProductDetail 和  http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/product_11051_10001_35487_
-1_HAI_ProductDetail___
手术显微镜蔡司495005-0014-000任何品牌均可使用。此处示例为 Zeiss 体视显微镜 Stemi 2000-C,配备 S Double Spot 支架和 KL 300 LED。https://www.micro-shop.zeiss.com/?l=en&p=us&f=e&&i=10143
丝线缝合利文斯通国际DTSK163019F4任何品牌均可使用。此处示例为  

3/8 圆弧反切丝线缝合线 3/0 规格 19 毫米。http://www.livingstone.com.au/?PG=search_result&&CAT=6&和;搜索
=DTSK163019F4
手术刀片精细科学工具(FST)10020-00任何品牌均可使用。此处示例为 FST 手术刀片 #20。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=191
手术刀柄精细科学工具(FST)10004-13任何品牌均可使用。此处示例为 FST 手术刀柄 #4。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=298&CategoryId=51
1 把小型手术剪刀精细科学工具(FST)14060-09任何品牌均可使用。示例如下:FST精细剪刀,9 cm,21 mm切割刃,尖头,直型。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=40&&CategoryId=17
2 把带锯齿弯头镊子精细科学工具(FST)11001-13任何品牌均可使用。此处示例为FST 13 cm标准型镊子,带弯曲尖端(2.8×1.4 mm)。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=405&&CategoryId=32
1 把虹膜剪精细科学工具(FST)15000-08任何品牌均可使用。此处示例为 FST Vannas 弹簧剪刀 - 2.5 mm 刃口,直型。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=17&&CategoryId=16 
1 把直齿尖镊子精细科学工具(FST)11650-10任何品牌均可使用。此处示例为 FST Graefe 10 cm 直型镊,锯齿状尖端,规格 1 × 0.99 mm。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=390&&CategoryId=32
1 把带光滑尖直细头的镊子精细科学工具(FST)11251-10任何品牌均可使用。此处示例为FST Dumont #5直头镊,长度11 cm,尖端尺寸0.08 × 0.04 mm。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=335&&CategoryId=29
1 把带光滑细弯镊尖的镊子精细科学工具(FST)11063-07任何品牌均可使用。此处示例为FST精细镊子(9 cm,光滑尖端,0.4 × 0.3 mm)。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=360
2 把止血钳精细科学工具(FST)13010-12任何品牌均可使用。并非所有操作者都会使用止血钳。示例为FST 12 cm显微蚊式止血钳,带20 mm长×1.3 mm宽的直头锯齿状尖端。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=377&&CategoryId=33
1 个缝合针持针器精细科学工具(FST)12001-13任何品牌均可使用。此处示例为FST 13cm Hasley持针器,其头部长度为16 mm,宽度为1.9 mm。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=254&&CategoryId=70
1 个动脉夹精细科学工具(FST)18050-28任何品牌均可使用。此处示例为 FST Bulldog Serrefines 直型,长 28 mm,钳口尺寸 9×1.6 mm,中等夹持压力。http://www.finescience.ca/Special-Pages/Products.aspx?ProductId=270&&CategoryId=82
油酸Sigma AldrichO1008必要时可使用任意品牌,此处示例为99%纯度的油酸。http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/o1008?lang=en®ion=AU
14C-油酸珀金 NEC317050UC 任何品牌均可使用。此处示例为 Oleic Acid, [1-14C]-, 50µCi (1.85 MBq)。http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/NEC317050UC
牛磺胆酸钠Sigma AldrichT4009任何品牌均可使用。此处示例为牛磺胆酸钠盐水合物 ≥95%(薄层色谱). http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/t4009?lang=en&®ion=AU
卤泛群葛兰素史克Halofantrine 由葛兰素史克(Glaxo Smith Kline)慷慨赠予
磷酸二氢钠Sigma Aldrich71507任何品牌均可使用。此处示例为分子生物学用 BioXtra 级磷酸二氢钠一水合物, >99.5%。http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/71643?lang=en&®ion=AU
磷酸氢二钠Sigma Aldrich71643任何品牌均可使用。此处示例为分子生物学用BioUltra级磷酸氢二钠二水合物, >99%。http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/71507?lang=en&®ion=AU

参考文献

  1. Barrowman, J. A., Tso, P. Gastrointestinal lymphatics. Comprehensive Physiology. , 1733-1777 (2010).
  2. Karaman, S., Detmar, M. Mechanisms of lymphatic metastasis. J Clin Invest. 124 (3), 922-928 (2014).
  3. Mossel, E. C., Ramig, R. F.

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