Ein Maus-Modell der teilweisen Darmverschluss
5. März 2018
Darm Hindernisse sind eine teilweise oder vollständige Blockierung des Darms, die starke Bauchschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, und verhindert den Durchgang von Stuhl verursachen können. Dieses Verfahren zum Erstellen von Darm teilweise Obsructions bei Mäusen ist zuverlässig bei der Untersuchung der Mechanismen, die krankhaften Zellwachstum und Tod im Darm.
Das übergeordnete Ziel dieses chirurgischen Eingriffs ist es, zuverlässig und konsistent Darmverschlüsse bei Mäusen herzustellen, die die Untersuchung der molekularen und phänotypischen Veränderungen im Magen-Darm-Gewebe erleichtern, die als Reaktion auf die Obstruktionen auftreten. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen im gastrointestinalen Bereich zu beantworten, die sich mit den zellulären Mechanismen befassen, die den phänotypischen Veränderungen zugrunde liegen, die sich aus einem Darmverschluss ergeben. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie zuverlässig, replizierbar und kostengünstig ist.
Die Implikation dieser Technik erstreckt sich auf die Therapie von Darmverschluss, da sie phänotypische Zustände nachahmt, die bei menschlichen Pathologien beobachtet werden, die durch Darmverschluss verursacht werden. Dieses Verfahren wird von Se Eun Ha, einem Postdoktoranden, und Lai Wei, einem Doktoranden, beide aus unserem Labor, demonstriert. Nachdem Sie bestätigt haben, dass Sie nicht auf das Einklemmen der Zehen reagieren, tragen Sie Salbe auf die Augen des Tieres auf und legen Sie die Maus auf ein Wärmekissen.
Entfernen Sie die Haare vom Bauch mit Enthaarungscreme und reinigen Sie die freiliegende Haut mit 70% Ethanol. Desinfizieren Sie die Operationsstelle mit Povidon-Jod-Lösung und bedecken Sie das Tier mit einem 25 x 50 Zentimeter großen sterilen Papier mit einer 2,5 x 2,5 Zentimeter großen Öffnung für den Operationsbereich. Befestigen Sie das Tuch mit sterilen Streifen an den Grenzen der Öffnung und der Haut und verwenden Sie eine Skalpellklinge mit der Nummer 15, um einen drei Zentimeter langen Hautschnitt zu machen.
Trennen Sie mit einer Pinzette und einer chirurgischen Schere vorsichtig die Haut von der muskuloperitonealen Schicht, ohne das Gewebe zu schneiden, und lokalisieren Sie die Linea alba. Schneiden Sie dann mit einer Mikrozange und einer Schere zwei Zentimeter entlang der Linea alba, um die intraperitoneale Höhle freizulegen und den Blinddarm vorsichtig zu lokalisieren. Bewegen Sie mit der Mikrozange langsam und sanft den Blinddarm, den proximalen Dickdarm und das Ileum aus der intraperitonealen Höhle auf das sterile Tuch und befeuchten Sie das Darmgewebe sofort mit 0,9 % steriler, mit Kochsalzlösung getränkter Gaze.
Lokalisieren Sie das Mesenterium zwischen dem Ileum und dem proximalen Dickdarm und machen Sie einen einen Zentimeter langen Schnitt im Mesenterium parallel zum und knapp unter dem Ileum, wobei Sie darauf achten, dass keine Gefäße durchtrennt werden. Schneiden Sie in Längsrichtung, um das Mesenterialgefäß zu öffnen, und verwenden Sie eine Mikrozange, um einen autoklavierten, sterilisierten Silikonring in geeigneter Größe zu öffnen. Führen Sie ein Ende des Rings durch den Einschnitt und bringen Sie das Ende des Rings in Kontakt mit dem ersten Ende, um das Instrument wieder in seine ursprüngliche Form zu bringen.
Vergewissern Sie sich, dass der Ring das Ileum vollständig umgibt, und verschließen Sie den Ring mit einer Naht. Die Schnitte im Mesenterium sollten groß genug sein, damit der Ring passt, aber klein genug, dass keine Blutgefäße eingeschnitten werden. Achten Sie auch darauf, dass der Ring auf dem Ileum und nicht auf dem Dickdarm platziert ist.
Bringen Sie den Darm vorsichtig wieder an seine ursprüngliche anatomische Position zurück und verwenden Sie eine resorbierbare Naht in einem einfachen Endlosstich, um die muskuloperitoneale Schicht entlang der Linea alba zu schließen. Reinigen Sie alle Blutungen mit 0,9 % steriler, mit Kochsalzlösung getränkter Gaze und verwenden Sie eine neue Nylonnaht und einen einfachen Endlosstich, um die Haut zu schließen. Desinfizieren Sie dann die Wundstelle mit Povidon-Jod und injizieren Sie Antibiotika, bevor Sie das Tier in ein Wärmetor mit Überwachung setzen, bis es vollständig liegt.
In diesem Experiment war der Dünndarm acht Tage nach der partiellen Obstruktionsoperation teilweise gefüllt und aufgebläht und 13 Tage nach der partiellen Obstruktionsoperation vollständig gefüllt und aufgebläht, verglichen mit scheinoperierten Kontrolltieren. Darüber hinaus war die Bildung von Kotpellets im Dickdarm von Mäusen an den Tagen acht und 13 nach partieller Obstruktionsoperation im Vergleich zu Kontrolltieren reduziert. Die glatte Muskelschicht des Ileums direkt stromaufwärts des Rings war acht Tage nach der partiellen Obstruktionsoperation hypertrophiert, wobei an Tag 13 eine weitere Hypertrophie beobachtet wurde.
Die glatten Muskelzellen wuchsen acht und 13 Tage nach der partiellen Obstruktionsoperation in allen drei Gewebeschichten mit progressiv schnelleren Raten, wie durch immunchemische Analysen beurteilt wurde, während die interstitiellen Zellen von Cajal in den intra- und intermuskulären Schichten degenerierten. Alpha-positive Zelluntergruppen mit Thrombozyten-abgeleiteten Wachstumsfaktor-Rezeptoren, auch bekannt als PDGFR-alpha-Zellen, wurden dynamisch in den intermuskulären Schichten von Mäusen mit partieller Obstruktion ummodelliert, wobei das Wachstum acht Tage nach der Operation beobachtet wurde und bis zum Tag 13 degeneriert war. Darüber hinaus gingen neuronale Zellen auch in den inter- und intramuskulären Regionen von Mäusen mit partieller Obstruktion sowohl an den Tagen acht als auch 13 nach der Operation signifikant verloren.
Sobald diese Technik gemeistert ist, sollte sie innerhalb von 30 Minuten abgeschlossen sein, um das Überleben der Maus zu sichern. Bei diesem Eingriff ist es wichtig, das Gewebe schnell und schonend zu behandeln. Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Methoden wie gastrointestinale Trendtests durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen darüber zu beantworten, wie Obstruktionen die Darmperistaltik verändern.
Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher auf dem Gebiet der Magen-Darm-Forschung, um die Folgen von Darmverschluss bei Mäusen zu erforschen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie schnell und richtig einen Ring um das Maus-Ileum legen, um einen teilweisen Darmverschluss zu erzeugen. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit chirurgischen Instrumenten und Nadeln äußerst gefährlich sein kann, also treffen Sie die richtigen Vorsichtsmaßnahmen.
Achten Sie auch darauf, sterile Handschuhe zu tragen und aseptische Techniken zu üben, während Sie diesen Eingriff durchführen.
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Übersicht
Dieser Artikel stellt ein chirurgisches Verfahren vor, das darauf ausgelegt ist, bei Mäusen Darmobstruktionen zu erzeugen, was für die Untersuchung molekularer und phänotypischer Veränderungen im gastrointestinalen Gewebe unerlässlich ist. Die Methode ist zuverlässig, reproduzierbar und kosteneffizient und stellt somit ein wertvolles Werkzeug für Forscher auf diesem Gebiet dar.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Gastrointestinale Forschung
- Pathologische Studien
- Tiermodelle
Hintergrund
- Darmverschlüsse können zu schwerwiegenden Gesundheitsproblemen führen.
- Das Verständnis der Mechanismen einer Obstruktion kann therapeutische Ansätze unterstützen.
- Diese Studie zielt darauf ab, menschliche Pathologien in einer kontrollierten Umgebung nachzubilden.
- Das Verfahren wird von erfahrenen Forschern demonstriert.
Zweck der Studie
- Zuverlässige intestinale Obstruktionen bei Mäusen hervorrufen.
- Die zellulären Mechanismen untersuchen, die an gastrointestinalen Reaktionen beteiligt sind.
- Phänotypische Veränderungen erforschen, die aus Obstruktionen resultieren.
Verwendete Methoden
- Erzeugung von Darmobstruktionen bei Mäusen.
- Überwachung molekularer und phänotypischer Veränderungen.
- Anwendung von postoperativen Versorgungstechniken.
- Bewertung der Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der Methode.
Hauptergebnisse
- Das Verfahren erzeugt systematisch Darmverschlüsse.
- Es wurden signifikante Veränderungen im gastrointestinalen Gewebe beobachtet.
- Die Methode ist als kosteneffektiv und zuverlässig validiert.
- Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der Pathologien menschlicher Darmverschlüsse bei.
Schlussfolgerungen
- Diese chirurgische Technik ist ein wertvolles Instrument für die gastrointestinale Forschung.
- Sie ermöglicht die Untersuchung zellulärer Mechanismen unter kontrollierten Bedingungen.
- Die Implikationen reichen bis hin zu potenziellen therapeutischen Strategien bei Darmobstruktionen.
Häufig gestellte Fragen
Exemplarische Branchenrelevanz
Dieses chirurgische Modell ermöglicht es Biopharma-Forschern, die Hypertrophie der Darmmuskulatur und zelluläre Umbauprozesse in einer kontrollierten in-vivo-Umgebung zu untersuchen und unterstützt so die mechanistische Risikominderung therapeutischer Zielstrukturen bei obstruktiven gastrointestinalen Erkrankungen. Indem es die bei menschlicher Darmobstruktion beobachteten phänotypischen Veränderungen nachbildet, liefert das Modell einen prädiktiven Wert für die Zielstrukturvalidierung und die Entwicklung von Assays in frühen Entdeckungsphasen. Seine Zuverlässigkeit und die geringe Sterblichkeitsrate verbessern die translationale Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen im Zusammenhang mit einer Hypertrophie der glatten Darmmuskulatur und einer Degeneration der Interstitiellen Zellen von Cajal.
- Operativer Wert: Unterstützt die funktionelle Zielvalidierung, indem pathologische Veränderungen in PDGFRα+ Zellsubgruppen und neuronalen Zellen während des Fortschreitens einer Obstruktion modelliert werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet validierte biologische Systeme mit quantifizierbaren Messgrößen für Hypertrophie und zelluläre Degeneration zur anschließenden Wirkstoffprüfung vor.
- Operationaler Wert: Liefert reproduzierbare Messgrößen für Darmdilatation und Hypertrophie zu definierten Zeitpunkten (8 und 13 Tage nach der Operation) zur Standardisierung von Assays.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Modelliert krankheitsrelevante Gewebeumbildungen einschließlich Veränderungen von glatten Muskelzellen, Interstitial-Zellen des Cajal, PDGFRα+-Zellen und Neuronen, die mit menschlichen Darmobstruktionen assoziiert sind.
- Operationeller Wert: Ermöglicht aufgrund der Durchführung von Längsschnittuntersuchungen über einen Zeitraum von zwei Wochen nach der Obstruktion eine kontinuierliche präklinische Bewertung zellulärer Mechanismen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das Modell integriert sich in die Entdeckungskette von der Testung der Zielhypothesen über die Identifizierung von Leitstrukturen bis hin zur präklinischen Wirksamkeitsbewertung, insbesondere für therapeutische Wirkstoffe, die auf den Magen-Darm-Trakt abzielen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die mechanistische Risikominimierung, indem sie die Beteiligung von Signalwegen bei der glatten Muskelhypertrophie und dem Zellverlust während einer Obstruktion klärt.
- Screening: Stellt gewebebasierte Assays mit quantifizierbarer Hypertrophie und zellulärer Degeneration bereit, um eine zuverlässige Wirkstoffbewertung zu ermöglichen.
- Analytik: Ermöglicht die Messung der Dicke der glatten Muskulatur, der Dynamik PDGFRα+ positiver Zellen sowie des Neuronenverlusts als quantitative Endpunkte.
- Translationale Forschung: Verbindet entdeckte Mechanismen mit der präklinischen Validierung durch eine zeitabhängige, der menschlichen Erkrankung nachempfundene phänotypische Progression.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare chirurgische Plattform für mehrere Kampagnen zur Zielstrukturbestätigung in therapeutischen Bereichen des Magen-Darm-Trakts.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Vorhersagbare Sicherheit beim Target-Engagement durch Modellierung zellulärer Umbaumechanismen bei Obstruktion.
- Operativer Wert: Standardisiertes chirurgisches Vorgehen mit geringer Letalität und reproduzierbarer Darmdilatation über verschiedene Kohorten hinweg.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen, indem biologische Unschärfen bei der Validierung gastrointestinaler Targets reduziert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht die risikoadjustierte Priorisierung von Wirkstoffen basierend auf deren Auswirkungen auf obstructioninduzierte Hypertrophie und zellulären Umbau.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in mikrochirurgischen Techniken und im Umgang mit Darmgewebe.
- Benötigt sterile chirurgische Instrumente, Silikonringe, Nähte und Ausrüstung zur postoperativen Überwachung.
- Setzt standardisierte postoperative Versorgungsprotokolle voraus, einschließlich Analgesie, Antibiotikatherapie und Wärmeunterstützung, um das Überleben sicherzustellen.
- Erfordert Anpassungen je nach Mausstamm und gezielter Darmabschnitt.
- Zu den praktischen Einschränkungen gehören die Notwendigkeit chirurgischer Präzision, um vaskuläre Schäden zu vermeiden, sowie die korrekte Platzierung der Ringe am Ileum.
