Мышиный Эндоскопия для<em> В Vivo</em> Мультимодальные изображений канцерогенеза и оценки кишечной заживления ран и воспаления
Summary
Малые методы визуализации животных позволяют серийные диагностических исследований и лечебных вмешательств в естественных условиях. В последнее время сфера применения значительно расширились, и в настоящее время включает в себя оценку развития толстой опухоли, ранозаживляющим и мониторинг воспаления. Этот протокол иллюстрирует эти разнообразные возможности применения мышиного эндоскопии.
Abstract
Мышиные модели широко используются для изучения патогенеза заболеваний человека и оценить диагностические процедуры, а также терапевтические вмешательства доклинического. Тем не менее, в силе оценка патологических изменений часто требует гистологического анализа, а когда выполняется экс виво, требует гибель животного. Поэтому в обычных экспериментальных условиях, внутри отдельных последующих экзаменов редко возможно. Таким образом, развитие мышиного эндоскопии в живом мышей позволяет следователям впервые в как непосредственно визуализировать слизистую оболочку ЖКТ, а также повторить процедуры для наблюдения за изменениями. Многочисленные приложения для в естественных условиях мышиной эндоскопии существуют, в том числе изучения воспаления кишечника или заживления ран, получения слизистой биопсии неоднократно, и локально управлять диагностические или терапевтические агенты, используя миниатюрные впрыска катетеры. Совсем недавно, молекулярная визуализация расширила диагностики мо изображенийспособы воздействия, позволяющие конкретной обнаружение различных молекул-мишеней с использованием специфических photoprobes. В заключение, мышиный эндоскопия стала новой передовой технологии для диагностики экспериментальных в естественных изображений и может существенно повлиять на доклинических исследований в различных областях.
Introduction
Модели на животных значительно обогатили наше понимание многочисленных кишечных патологий. Лаборатория мыши (Mus Musculus) возник как простой модели животных в биомедицинских исследованиях в связи с его обильным генетической и геномной информации и легко доступны в трансгенных и нокаут штаммов. В дополнение к повышению патогенез заболевания понимание, модели на животных также важно использовать для тестирования лекарств-кандидатов, а также доклинические диагностических или терапевтических вмешательств. Однако, несмотря на разнообразие моделей мышей, имитирующих человеческую болезнь, многие диагностические и интервенционные Варианты, которые обычно используются в уходе за больным не доступны для мышей. Соответственно, стратегии наблюдения, чтобы следить за ходом мышиного болезни или влияния терапевтических вмешательств часто ограничиваются косвенных наблюдений или посмертного анализа. В то время как неинвазивные процедуры для мышей мониторинга жизнеспособность как показателей активности заболевания, Цюйantification потери веса или усиления, крови, мочи и кала анализ, это лишь косвенные показатели и смещены в результате межэтнических индивидуальной изменчивости. Кроме того, посмертно анализирует предотвратить продольные наблюдения в повторяющихся временных точках. Сложные методы визуализации для контроля активности заболевания у мышей только недавно был введен 1,2. Хотя эти методы визуализации позволяют повторяющихся анализов, они только предоставляют наглядный и часто неточное представление о кишечнике, не позволяют визуализацию прямой слизистой или разрешить диагностические или терапевтические вмешательства, такие как приобретение биопсии или местного и intramucosal применения лекарств-кандидатов.
Недавно, эндоскопические системы высокого разрешения для использования в живых мышей были разработаны 3,4. Впервые эти эндоскопические методы позволяют непосредственно наблюдать внутрипросветных толстой патологий заболеваний, таких как заживление ран или воспаления кишечника обеспечения OBJСтатус ective, в режиме реального времени позволяет продольные исследования в той же животного на повторяющихся временных точках. Помимо позволяя повторных биопсий в отдельной мыши, эндоскопические системы также могут быть использованы для терапевтически влиять явное опухоль или локализованную воспаление, позволяя прямое применение вещества в интересующей области. Кроме того, в качестве терапевтических и контрольные вещества могут быть доставлены непосредственно в области, представляющей интерес, это может быть выполнено в той же мыши, за исключением между индивидуальной изменчивости. Эти системы уже были использованы для оценки толстой воспаления, заживления ран, лапароскопических биопсии печени и ортотопической индукции опухолей печени 8 и развития опухоли с использованием различных систем оценки, таких как мыши эндоскопического индекса тяжести колит (MEICS) 5-7. MEICS состоит из пяти параметров для оценки воспаления: утолщение стенки толстой кишки, изменения сосудистого рисунка, наличие фибрина, зернистостью MUCOSаль поверхность, и стул консистенции.
В этом протоколе, мы описали использование жесткой эндоскопии в мышиных моделях заживления ран кишечника, воспаление и рак толстой кишки. Во-первых, мы демонстрируем эндоскопическую оценку заживления ран и толстой воспаления, а также продольную оценку колит деятельности и изучение канцерогенеза в мышиной толстой кишки. Помимо описательной использования мыши эндоскопии, мы предоставляем подробные инструкции по использованию эндоскопической аппаратуры для получения биопсии, и актуальным и intramucosal применение различных компонентов интерес (например, лекарств-кандидатов или опухолевых клеток). Наконец, мы демонстрируем использование мышиного флуоресценции эндоскопии, в которой работает сложные методы молекулярной визуализации, в обстановке толстого кишечника.
Protocol
Representative Results
Discussion
Эпителиальные заживление ран представляет собой непрерывный процесс. Непрерывная физиологическая отшелушивание поверхностных клеток в слизистой желудка происходит требуя частой регенерации эпителиальных клеток 16. Следовательно, нарушение заживления ран имеет огромное влия?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Соня Dufentester и Эльке Weber для экспертной технической помощи. Мы благодарим Faekah Gohar за корректуру рукопись и Стефан Брукнер для поддержки медицинской информатики. Эта работа была поддержана междисциплинарного гранта от Else-крон-Fresenius-Stiftung (2012_A94). Д. Bettenworth поддержали исследовательского общения с факультета медицины, Westfälische Вильгельма Universität Мюнстера. М. Брюкнер был поддержан угловое положение "Gerok" от Немецкого исследовательского (DFG SFB1009B8). Благодарим Хайке Blum для иллюстрации мышь.
Materials
| Name | Company | Catalogue Number | Comment |
| Reagents | |||
| Alfalfa-free diet | Harlan Laboritories, Madison, USA | 2014 | |
| Azoxymethane (AOM) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | A5486 | |
| Bepanthen eye ointment | Bayer, Leverkusen, Germany | 80469764 | |
| Dextran sulphate sodium (DSS) | TdB Consulatancy, Uppsala, Sweden | DB001 | |
| Eosin | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | E 4382 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | E 9884 | |
| Falcon Tube 50ml | BD Biosciences, Erembodegem, Belgium | 352070 | |
| Florene 100V/V | Abbott, Wiesbaden, Germany | B506 | |
| Fluorescein-Isothiocyanat (FITC)–dextrane | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | FD4-250MG | |
| Haematoxylin | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | HHS32-1L | |
| Isopentane (2- Methylbutane) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | M32631-1L | |
| Methylene blue | Merck, Darmstadt, Germany | 1159430025 | |
| O.C.T. Tissue Tek compound | Sakura, Zoeterwonde, Netherlands | 4583 | |
| Omnican F – canula | Braun, Melsungen, Germany | 9161502 | |
| Phosphate buffered saline, PBS | Lonza, Verviers, Belgium | 4629 | |
| Sodium Chloride 0,9% | Braun, Melsungen, Germany | 5/12211095/0411 | |
| Standard diet | Altromin, Lage, Germany | 1320 | |
| Tissue-Tek Cryomold | Sakura, Leiden, Netherlands | 4566 | |
| Vitro – Clud | R. Langenbrinck, Teningen, Germany | 04-0002 | |
| Equipment | |||
| AIDA Control | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 096020 | |
| Bandpass filter | Semrock, Rochester, USA | HC 716/40 | |
| Bandpass filter | Semrock, Rochester, USA | HC 809/81 | |
| Biopsy Forceps, 3 Fr., 28cm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61071ZJ | |
| Dell Monitor | Dell, Frankfurt am Main, Germany | U2412Mb | |
| Examination Sheath, 9 Fr. | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61029D | |
| Examination Sheath, 9 Fr. | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61029C | |
| Fiber Optic Light Cable, 3.5mm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69495NL | |
| Fluorescein Blue Filter System | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20100032 | |
| Fluorescein Barrier Filter | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20100033 | |
| Foot switch | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20010430 | |
| HOPKINS Telescope, 1.9mm, Length 10cm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 1830231 | |
| SCB D-light P | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 133720 | |
| SCB tricam SL II | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 2230 20 | |
| Tubing set instruments VETPUMP II | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69811 | |
| Tricam PDD PAL | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20221037 | |
| UniVet Porta | Groppler Medizintechnik, Deggendorf, Germany | BKGM 0451 | |
| Vetpump 2 | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69321620 |
Referencias
- Bettenworth, D., et al. Translational 18F-FDG PET/CT imaging to monitor lesion activity in intestinal inflammation. Journal of nuclear medicine : official publication, Society of Nuclear Medicine. 54, 748-755 (2013).
- Lewis, J. S., Achilefu, S., Garbow, J. R., Laforest, R., Welch, M. J. Small animal imaging. current technology and perspectives for oncological imaging. European journal of cancer. 38, 2173-2188 (2002).
- Huang, E. H., et al. Colonoscopy in mice. Surgical endoscopy. 16, 22-24 (2002).
- Becker, C., et al. In vivo imaging of colitis and colon cancer development in mice using high resolution chromoendoscopy. Gut. 54, 950-954 (2005).
- Becker, C., Fantini, M. C., Neurath, M. F. High resolution colonoscopy in live mice. Nature protocols. 1, 2900-2904 (2006).
- Neurath, M. F., et al. Assessment of tumor development and wound healing using endoscopic techniques in mice. Gastroenterology. 139, 1837-1843 (2010).
- Pickert, G., et al. STAT3 links IL-22 signaling in intestinal epithelial cells to mucosal wound healing. The Journal of experimental medicine. 206, 1465-1472 (2009).
- Shapira, Y., et al. Utilization of murine laparoscopy for continuous in-vivo assessment of the liver in multiple disease models. Plos one. 4, e4776 (2009).
- Wirtz, S., Neufert, C., Weigmann, B., Neurath, M. F. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nature protocols. 2, 541-546 (2007).
- Neufert, C., Becker, C., Neurath, M. F. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nature protocols. 2, 1998-2004 (2007).
- Dieleman, L. A., et al. Chronic experimental colitis induced by dextran sulphate sodium (DSS) is characterized by Th1 and Th2 cytokines. Clinical and experimental immunology. 114, 385-391 (1998).
- Gao, Y., et al. Colitis-accelerated colorectal cancer and metabolic dysregulation in a mouse model. Carcinogenesis. 34, 1861-1869 (2013).
- Foersch, S., Neufert, C., Neurath, M. F., Waldner, M. J. Endomicroscopic Imaging of COX-2 Activity in Murine Sporadic and Colitis-Associated Colorectal Cancer. Diagnostic and therapeutic endoscopy. 2013, 250641 (2013).
- Bremer, C., Ntziachristos, V., Weissleder, R. Optical-based molecular imaging: contrast agents and potential medical applications. European radiology. 13, 231-243 (2003).
- Keller, R., Winde, G., Terpe, H. J., Foerster, E. C., Domschke, W. Fluorescence endoscopy using a fluorescein-labeled monoclonal antibody against carcinoembryonic antigen in patients with colorectal carcinoma and adenoma. Endoscopy. 34, 801-807 (2002).
- Jones, M. K., Tomikawa, M., Mohajer, B., Tarnawski, A. S. Gastrointestinal mucosal regeneration: role of growth factors. Frontiers in bioscience : a journal and virtual library. 4, 303-309 (1999).
- Mertz, H. R., Walsh, J. H. Peptic ulcer pathophysiology. The Medical clinics of North America. 75, 799-814 (1991).
- Pantelis, D., et al. The effect of sealing with a fixed combination of collagen matrix-bound coagulation factors on the healing of colonic anastomoses in experimental high-risk mice models. Langenbeck’s archives of surgery / Deutsche Gesellschaft fur Chirurgie. 395, 1039-1048 (2010).
- Burk, R. R. A factor from a transformed cell line that affects cell migration. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 70, 369-372 (1973).
- Msaki, A., et al. The role of RelA (p65) threonine 505 phosphorylation in the regulation of cell growth, survival, and migration. Molecular biology of the cell. 22, 3032-3040 (2011).
- Zigmond, E., et al. Utilization of murine colonoscopy for orthotopic implantation of colorectal cancer. PloS one. 6, e28858 (2011).
- Foersch, S., et al. Molecular imaging of VEGF in gastrointestinal cancer in vivo using confocal laser endomicroscopy. Gut. 59, 1046-1055 (2010).
- Mitsunaga, M., et al. Fluorescence endoscopic detection of murine colitis-associated colon cancer by topically applied enzymatically rapid-activatable probe. Gut. 62, 1179-1186 (2013).
