Describimos un modelo murino de íleo postoperatorio generado por manipulación intestinal. Se evaluó la función del tránsito gastrointestinal, los cambios patológicos y la activación de las células inmunitarias 24 h después de la cirugía.
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Describimos un modelo murino de íleo postoperatorio generado por manipulación intestinal. Se evaluó la función del tránsito gastrointestinal, los cambios patológicos y la activación de las células inmunitarias 24 h después de la cirugía.
La mayoría de los pacientes experimentan íleo postoperatorio (IOP) después de la cirugía, lo que se asocia con un aumento de la morbilidad, la mortalidad y el tiempo de hospitalización. La POI es una consecuencia del daño mecánico durante la cirugía, lo que resulta en la interrupción de la motilidad en el tracto gastrointestinal. Los mecanismos de la POI están relacionados con una sensibilidad neuronal aberrante, un deterioro de la función de la barrera epitelial y un aumento de la inflamación local. Sin embargo, los detalles siguen siendo enigmáticos. Por lo tanto, los modelos murinos experimentales son cruciales para dilucidar la fisiopatología y el mecanismo de la lesión por POI y para el desarrollo de nuevas terapias.
Aquí, presentamos un modelo murino de POI generado a través de la manipulación intestinal (IM) que es similar a la cirugía clínica; Esto se logra mediante el daño mecánico del intestino delgado masajeando el abdomen de 1 a 3 veces con un hisopo de algodón. La IM retrasó el tránsito gastrointestinal a las 24 h de la cirugía, evaluado por sonda nasogástrica de dextrano FITC y detección fluorescente del tracto digestivo segmentario. Además, se investigó la inflamación tisular de la submucosa y la infiltración de células inmunitarias mediante tinción con hematoxilina y eosina y citometría de flujo. La presión adecuada del IM y un efecto hiperémico en el intestino son críticos para el procedimiento. Este modelo murino de POI se puede utilizar para estudiar los mecanismos del daño intestinal y la recuperación después de la cirugía abdominal.
El íleo postoperatorio (IOP) es un síndrome que plantea un reto importante en el campo de la salud humana, especialmente en el manejo de los pacientes sometidos a cirugía abdominal. Caracterizada por una recuperación tardía de la motilidad gastrointestinal, la IOP contribuye a estancias hospitalarias prolongadas y a un aumento de los costos de atención médica, sin embargo, no existe una definición, etiología o tratamiento establecidos1. Investigaciones recientes han arrojado luz sobre el papel fundamental de las células inmunitarias en la progresión de la POI 2,3,4, pero se requiere más investigación para dilucidar los mecanismos subyacentes involucrados.
En este protocolo, introducimos un modelo murino de POI inducido por cirugía intraabdominal, que imita de cerca el impacto de la cirugía abdominal en el tracto digestivo. Nuestro objetivo era proporcionar un método estandarizado para modelar POI en ratones, permitiendo a los investigadores investigar su fisiopatología y explorar nuevas intervenciones terapéuticas.
La justificación del desarrollo y la utilización de esta técnica radica en la necesidad de contar con modelos preclínicos fiables para estudiar la POI. Los enfoques tradicionales para estudiar la POI a menudo carecen de relevancia traslacional o no logran captar la compleja interacción de los factores que contribuyen a la afección. Al introducir un modelo murino que replica de cerca el escenario clínico, los investigadores pueden investigar con mayor precisión los mecanismos subyacentes a la POI y probar posibles intervenciones terapéuticas en un entorno experimental controlado.
En comparación con las técnicas alternativas, el modelo murino de POI presentado en este protocolo ofrece varias ventajas. Inicialmente, integramos nuestros hallazgos experimentales con los avances recientes para establecer un protocolo estandarizado y reproducible para inducir POI en animales de experimentación. Este protocolo facilita la evaluación consistente de la función del tránsito gastrointestinal. En segundo lugar, el empleo de la tinción histológica y la citometría de flujo permitió evaluar la hinchazón del tejido, la proliferación y la activación de las células inmunitarias, lo que proporcionó información valiosa sobre los procesos inflamatorios subyacentes a la POI5.
En el contexto más amplio de la literatura, el establecimiento de un modelo murino de POI contribuye a la expansión del cuerpo de investigación destinado a comprender la fisiopatología de esta afección. Al tender un puente entre la ciencia básica y la práctica clínica, los modelos preclínicos desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas para la POI6. Además, la disponibilidad de modelos animales estandarizados mejora la reproducibilidad y la comparabilidad de los resultados de la investigación en diferentes laboratorios. Sin embargo, este modelo de POI se basa en la estimulación mecánica durante el procedimiento quirúrgico. Otras formas de íleo inducido por estimulación pueden no ser adecuadas para este modelo. Además, los investigadores deben tener en cuenta factores como las regulaciones de bienestar animal, las consideraciones éticas y la disponibilidad de recursos al planificar experimentos con este modelo.
En resumen, la introducción de un modelo murino de POI significa un avance notable en la investigación preclínica sobre esta condición debilitante. Además, empleamos la tinción de H&E y la citometría de flujo para evaluar la hinchazón del tejido y la proliferación y activación de las células inmunitarias. El establecimiento de un modelo murino de POI facilitaría el descubrimiento de los mecanismos de POI y promovería el desarrollo de nuevas terapias para el POI.
El cuidado de los animales y los procedimientos experimentales se llevaron a cabo de acuerdo con los Principios Rectores en el Cuidado y Uso de los Animales (China) y fueron aprobados por el Comité de Revisión de Ética del Hospital de la Amistad de Beijing (NO. 20-2056). Para el estudio se utilizaron ratones C57BL/6 (8-12 semanas de edad).
1. Preparación para la cirugía
2. Anestesia
3. Cirugía
4. Ensayo de tránsito gastrointestinal
5. Inclusión de parafina y tinción con hematoxilina y eosina (HE)
6. Aislamiento de células inmunitarias y citometría de flujo
En este protocolo, la POI fue inducida quirúrgicamente por manipulación intestinal (IM), que es similar al efecto de la cirugía clínica. En el grupo simulado, se realizó una incisión sin el IM. Los ratones POI fueron sacrificados 24 horas después de la cirugía POI junto con ratones de control simulados. La función crítica del tracto digestivo, la función de tránsito del contenido, se detectó por sonda nasogástrica de FITC-dextrano. El modelo POI se consideró exitoso porque la intensidad de FITC aumentó en la parte proximal del intestino delgado (Figura 2B). Se calcularon las medias de GC para cuantificar la disfunción del tránsito del MI e indicar la consistencia de la operación (Figura 2C).
La tinción HE indicó la morfología de diferentes segmentos del tracto digestivo (Figura 3). La submucosa y la capa de músculo liso del duodeno y el íleon se hincharon 24 h después de la inducción de la IOP (Figura 3A,B). En comparación con las de ratones simulados, la tinción HE del duodeno reveló un aumento de la infiltración de células inmunitarias en ratones POI (Figura 3A).
El análisis citométrico de flujo multicolor es el método central para analizar la proporción, el estado y la función de las células inmunitarias. El tejido intestinal se digirió con colagenasa y desoxirribonucleasa y se separó en una suspensión unicelular para la citometría de flujo. Se utilizó la estrategia de compuerta para determinar las proporciones de linfocitos T CD3 y subpoblaciones relacionadas entre los LPL (Figura 4A). El marcador de activación y adhesión CD69 y la expresión de los linfocitos T CD4, los linfocitos T CD8 y los linfocitos T gd están regulados al alza en ratones POI (Figura 4B)7. Del mismo modo, la proporción de la subpoblación CD44+ PD-1+ (marcador de activación, diferenciación terminal y agotamiento) mostró una tendencia creciente (Figura 4C)7. Además de los linfocitos, las proporciones de subconjuntos de células mieloides (neutrófilos, células dendríticas y macrófagos) también aumentan después de la cirugía IM (Figura 4D)8.

Figura 1: Modelo murino de íleo postoperatorio. (A) Esquema del modelo murino de íleo postoperatorio. (B) Fijación del ratón después de la anestesia y el afeitado. (C) La incisión fue expuesta y cubierta con una gasa médica estéril. (D) Los tubos intestinales se exprimieron fuera de la cavidad abdominal a través de la incisión abdominal y se expusieron colocándolos sobre gasas estériles. (E) Todo el intestino delgado se expuso a un hisopo de algodón estéril humedecido. (F) La capa muscular se cerró con sutura quirúrgica. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Ensayo de tránsito gastrointestinal para la evaluación de la función del tracto digestivo. A las 22,5 h después de la cirugía, los ratones simulados o POI fueron administrados con solución de FITC-dextrano y sacrificados 90 minutos después. (A) El tracto digestivo se dividió en 15 segmentos y se numeró de acuerdo con la posición fisiológica. (B) Intensidad de FITC de cada segmento del tracto digestivo de ratones simulados y POI. (C) Se calcularon los centros geométricos del FITC-dextrano administrado y se muestran como gráficos de violín. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Tinción representativa de HE del intestino delgado de ratones POI. Tinción HE de secciones transversales del duodeno (A) y del íleon (B) de ratones simulados y POI. Barras de escala: 100 μm o 25 μm (imagen ampliada del recuadro). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Análisis citométrico de flujo representativo de células inmunitarias del intestino delgado de ratones POI. (A) Estrategia de activación por citometría de flujo para poblaciones de células T de tejidos del intestino delgado de ratones POI 24 horas después de la cirugía. (B) Las proporciones del marcador activo de células T CD69+ en las células T CD4, las células T CD8 y las células T gd del intestino delgado de ratones simulados y POI. (C) Las proporciones de marcadores activos CD44+ PD-1+ entre las células T CD4, las células T CD8 y las células T gd en el intestino delgado de ratones simulados y POI. (D) Las proporciones de neutrófilos (Ly6G+ CD11b+), células dendríticas (CD11c+ MHC-II+) y macrófagos (CD11b+ F4/80+) entre las células inmunitarias vivas CD45+ Aqua- del intestino delgado de ratones simulados y POI. El número de cada panel representa el porcentaje de los respectivos tipos de celda. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El éxito de la cirugía depende de varios pasos críticos. En primer lugar, mantener la consistencia durante la cirugía intestinal intramural (IM) es imperativo para inducir una lesión extensa en el intestino delgado. La presión adecuada aplicada durante el procedimiento IM y el efecto hiperémico resultante en el intestino son cruciales para el éxito quirúrgico. La observación de todo el tracto digestivo volviéndose rosado y mostrando manchas hemorrágicas rojas después de frotar con un hisopo de algodón sirvió como indicador de una operación exitosa. Además, asegurarse de que el valor medio de GC permanezca en aproximadamente 5 después de la cirugía indica que el modelo fue exitoso en comparación con el de los ratones operados simuladamente. El examen microscópico de la hinchazón del tejido en la submucosa y la infiltración de células inmunitarias, como lo demuestra la tinción de HE, también sirve como un paso crítico para validar la gravedad de la IOP.
Es posible que sea necesario modificar el protocolo para optimizar los resultados o solucionar los desafíos encontrados. Por ejemplo, para mostrar con precisión los cambios morfológicos en el epitelio intestinal, se recomienda incrustar el tejido intestinal junto con su contenido utilizando el fijador de Carnoy9. Este protocolo de inclusión único garantiza una fijación rápida, que es esencial para preservar la morfología del tejido. Sin embargo, si los objetivos del investigador se centran en el epitelio o en la lámina propia, es aconsejable emplear la técnica de laminación suiza mejorada para la inclusión de cera en la preparación del tejido intestinal10. Esta técnica comprime el espacio intermedio del tejido intestinal y asegura una dirección consistente de las vellosidades, lo que facilita la inclusión de todo el intestino delgado en una muestra incrustada en cera.
A pesar de su utilidad, el protocolo tiene limitaciones. Una limitación es la dependencia de modelos animales, que pueden no replicar completamente la complejidad de la fisiopatología humana. Además, las variaciones en la técnica quirúrgica y las respuestas individuales de los ratones pueden introducir variabilidad en los resultados. De acuerdo con nuestro estudio reciente, el uso de un operador consistente es un principio importante para reducir la variabilidad dependiente del operador. Además, Van et al. introdujeron un dispositivo de fabricación propia capaz de aplicar un peso específico al intestino, asegurando una presión constante sobre el IM en diferentes ratones11. De hecho, este enfoque resulta valioso para mantener la coherencia del modelo.
Este protocolo representa una valiosa contribución al campo al proporcionar un método estandarizado para inducir POI a través de la cirugía IM en ratones. Al dilucidar los pasos críticos y ofrecer modificaciones para la incrustación de tejidos y el aislamiento de células inmunitarias, este protocolo mejora la reproducibilidad y la fiabilidad en el modelado de POI. El uso de la citometría de flujo 7,8 para el análisis de células inmunitarias permite una investigación exhaustiva de la respuesta inmunitaria subyacente a la patogénesis de la POI, complementando las técnicas existentes y ampliando nuestra comprensión de este complejo síndrome.
El protocolo presentado aquí es prometedor para futuras investigaciones preclínicas centradas en la comprensión y el tratamiento de la POI. Mediante el perfeccionamiento de las técnicas quirúrgicas y la optimización de los métodos de procesamiento de tejidos, los investigadores pueden explorar más a fondo los mecanismos subyacentes al desarrollo de POI e identificar nuevos objetivos terapéuticos. Además, la compatibilidad del protocolo con la citometría de flujo permite un perfil inmunitario en profundidad, lo que abre vías para investigar intervenciones inmunomoduladoras destinadas a aliviar los síntomas de la IOP. En general, el protocolo sienta las bases para avanzar en nuestro conocimiento de la POI y desarrollar estrategias terapéuticas específicas para mejorar los resultados de los pacientes.
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecemos al Centro de Animales de Laboratorio, al Instituto de Investigación Clínica de Beijing y al Hospital de la Amistad de Beijing por brindar atención a los animales. Este trabajo contó con el apoyo del Programa Nacional de Investigación y Desarrollo de Tecnologías Clave (No. 2015BAI13B09), la Fundación de Ciencias Naturales de Beijing (No. 7232035), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No. 82171823, 82374190) y Jóvenes Académicos Distinguidos del Hospital de la Amistad de Beijing (No. yyqcjh2022-4).
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 1 M HEPES | Thermo 15630080 | ||
| APC anti-ratón I-A/I-E (MHC-II) | Biolegend | 107614 | |
| APC anti-ratón TCRb | Biolegend | 109212 | |
| APC/Cy7 anti-ratón CD4 Biolegend | 100414 | ||
| APC/Cy7 anti-ratón Ly6G | Biolegend | 127624 | |
| Brilliant Violet 421 anti-ratón CD69 | Biolegend | 104545 | |
| Violeta Brillante 421 anti-ratón F4/80 | Biolegend | 123132 | |
| Violeta Brillante 785 anti-ratón/humano CD44 | Biolegend | 103041 | |
| BUV395 anti-ratón CD8a | BD | 563786 | |
| BUV737 anti-ratón CD3e | BD | 612771 | |
| Colagenasa IV | Sigma-Aldrich | C5138 | |
| Microscopio de cultivo | CKX53 | Olympus | |
| Desoxirribonucleasa I de páncreas bovino (DNasa I) | Sigma-Aldrich | DN25-5G | |
| DL-Dithiothreitol solución | Sigma-Aldrich | 43816-10ML | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | EDS-100G | |
| FITC anti-ratón CD45 | Biolegend | ||
| FITC-dextrano (70 kWM) | Sigma-Aldrich | FD70-100MG Ensayo de | tránsito gastrointestinal |
| kit de tinción HE | solarbio | G1120 | |
| PE anti-ratón CD11b Biolegend | 101208 | ||
| PE anti-ratón PD-1 Biolegend | 114118 | ||
| PE/Cy7 anti-ratón CD11c | Biolegend | 117318 | |
| Percoll | GE (Farmacia) | 17-0891-01 | |
| Symphony A5 Citómetro de flujo | BD-Detección | y clasificación de células inmunitarias | |
| Tribromoetanol | Sigma-Aldrich | T48402 | Anestesia |
| Varioskan LUX | Thermo | N16699 | Lector de microplacas multimodo |
| Zombie Aqua Kit de viabilidad fijable | Biolegend | 423102 | Fluorescente tinte de viabilidad |
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