Techniques d'imagerie de petits animaux permettent examens diagnostiques de série et les interventions thérapeutiques in vivo. Récemment, le champ des applications a considérablement élargi et comprend actuellement évaluation du développement de la tumeur du côlon, la cicatrisation des plaies et la surveillance de l'inflammation. Ce protocole illustre ces diverses applications potentielles de l'endoscopie murin.
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Article de méthode
Murin endoscopie pour In Vivo Guérison multimodale d'imagerie de la cancérogenèse et de l'évaluation de la plaie intestinale et l'inflammation
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Dans cet article
Résumé
Résumé
Des modèles de souris sont largement utilisés pour étudier la pathogenèse des maladies humaines et d'évaluer les procédures de diagnostic ainsi que des interventions thérapeutiques précliniques. Cependant, l'évaluation convenable d'altérations pathologiques nécessite souvent l'analyse histologique, et lorsqu'elle est effectuée ex vivo, nécessite la mort de l'animal. Par conséquent, dans les paramètres expérimentaux classiques, les examens de suivi intra-individuelles sont rarement possible. Ainsi, le développement de l'endoscopie murin chez la souris en direct permet aux enquêteurs pour la première fois à la fois de visualiser directement la muqueuse gastro-intestinale et aussi répéter la procédure à suivre pour les modifications. De nombreuses applications pour in vivo murin endoscopie existent, y compris l'étude de l'inflammation intestinale ou la cicatrisation des plaies, obtenir des biopsies de la muqueuse à plusieurs reprises, et à administrer localement des agents diagnostiques ou thérapeutiques utilisant des cathéters d'injection miniatures. Plus récemment, l'imagerie moléculaire a étendu l'imagerie diagnostique modalités permettant la détection spécifique de molécules cibles distinctes à l'aide de fractions photosensibles spécifiques. En conclusion, l'endoscopie murin a émergé comme une technologie de pointe roman expérimental pour diagnostic en imagerie in vivo et peut avoir un impact significatif sur la recherche préclinique dans divers domaines.
Introduction
Les modèles animaux ont considérablement enrichi notre compréhension de nombreuses pathologies intestinales. La souris de laboratoire (Mus musculus) est apparue comme un modèle animal de choix dans la recherche biomédicale en raison de son information génétique et génomique abondante et est facilement disponible dans les souches transgéniques et knock-out. En plus d'améliorer la compréhension des maladies pathogenèse, les modèles animaux sont également important utilisés pour tester des médicaments candidats ainsi que des interventions diagnostiques ou thérapeutiques précliniques. Cependant, malgré la diversité des modèles de souris mimant la maladie humaine, de nombreuses options de diagnostic et d'intervention qui sont couramment utilisés dans les soins aux patients ne sont pas disponibles pour les souris. En conséquence, les stratégies de surveillance pour surveiller le cours de la maladie murine ou l'effet des interventions thérapeutiques sont souvent limitées à des observations indirectes ou poster analyse mortem. Bien que les procédures non invasives existent pour les souris de contrôle vitalité comme activité de la maladie indices, quantification de perte ou gain de poids, le sang, l'urine et les matières fécales des analyses, ce ne sont que des indicateurs indirects et sont biaisées par la variabilité inter-individuelle. En outre, les analyses post-mortem empêcher les observations longitudinales à des moments répétitifs. Techniques d'imagerie sophistiquées pour surveiller l'activité de la maladie chez les souris n'ont été que récemment introduit 1,2. Bien que ces techniques d'imagerie permettent des analyses répétitives, ils ne donnent qu'une vue descriptif et souvent imprécis sur l'intestin, ne pas permettre une visualisation directe de la muqueuse ou permettre des interventions diagnostiques ou thérapeutiques tels que l'acquisition d'une biopsie ou une application topique et intramucosale de candidats-médicaments.
Récemment, des systèmes endoscopiques à haute résolution pour une utilisation dans des souris vivantes ont été développés 3,4. Pour la première fois ces techniques endoscopiques permettent une visualisation directe des endoluminaux pathologies de maladies du côlon comme la cicatrisation et l'inflammation intestinale fournir objstatut cace, en temps réel permettant d'études longitudinales chez le même animal à des moments répétitifs. En plus de permettre des biopsies répétées en particulier une souris, des systèmes endoscopiques peuvent également être utilisés pour agir sur le plan thérapeutique d'une tumeur ou une inflammation localisée distinct en permettant une application directe de la substance de la zone d'intérêt. En outre, en tant que substances thérapeutiques et de commande peuvent être fournis directement à la zone d'intérêt, ce qui peut être réalisé de la même souris, à l'exclusion de la variabilité inter-individuelle. Ces systèmes ont été utilisés pour l'évaluation de l'inflammation du colon, la cicatrisation des plaies, des biopsies du foie laparoscopiques et induction orthotopique de tumeurs hépatiques 8 et le développement de la tumeur à l'aide de divers systèmes de marquage tel que l'indice endoscopique murin de colite gravité (MEICS) 5-7. MEICS est constitué de cinq paramètres pour évaluer l'inflammation: épaississement de la paroi du côlon, des changements de la vascularisation, de la présence de la fibrine, la granularité des Mucossurface al, et des selles de consistance.
Dans ce protocole, nous décrivons l'utilisation de l'endoscopie rigide dans des modèles murins de la cicatrisation de la plaie intestinale, l'inflammation et le cancer du côlon. Tout d'abord, nous démontrons l'évaluation endoscopique de la cicatrisation des plaies et l'inflammation du côlon, ainsi que l'évaluation de l'activité longitudinal de la colite et de l'étude de la cancérogenèse du côlon murin. Au-delà de l'usage descriptif de l'endoscopie murin, nous fournissons des instructions détaillées sur l'utilisation de l'instrumentation endoscopique pour obtenir des biopsies, et l'application topique et intramucosale des différentes composantes d'intérêt (par exemple, des candidats médicaments ou des cellules tumorales). Enfin, nous avons démontré l'utilisation de la souris endoscopie par fluorescence, qui utilise des techniques d'imagerie moléculaire sophistiquées, dans le cadre des tumeurs colorectales.
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Protocole
Toutes les expériences sur les animaux ont été approuvés par le Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV) conformément à la loi allemande de protection des animaux.
1. Matériel et configuration expérimentale
- Les soins aux animaux
- Utilisez des femmes ou des souris mâles de souche tout pesant 20 à 25 g et les héberger conformément à la législation de protection des animaux.
- Nourrir les souris avec chow spécial pour les rongeurs et appliquer nourriture sans luzerne au moins trois jours avant la fluorescence des examens afin de minimiser l'auto-fluorescence endoluminale.
- Fournir autoclave boire de l'eau ad libitum.
- L'induction de la colite induite par le DSS-aiguë
- Préparation d'un 3% (p / v) de sulfate de dextrane sodique (DSS, poids moléculaire: 36,000-50,000 Da) solution en dissolvant 3 g de DSS dans l'autoclave 100 ml d'eau. Proposer cette solution comme l'eau potable exclusif à des souris ad libitum et calculer 5 ml de solution par DSS-souris / jour. Flux suiterol souris avec de l'eau à l'autoclave sans DSS ad libitum 9.
- L'induction du cancer colorectal
- Dissoudre azoxyméthane mutagène (AOM) (ATTENTION! Peut provoquer le cancer et des dommages génétiques!) Dans une solution saline isotonique stérile pour obtenir une concentration finale de 1 mg / ml. Appliquer une dose unique de 10 mg par kg de poids AOM intra-péritonéale à l'aide d'une seringue de 1 ml (30 G) 10.
- souris de défi (à l'exclusion des souris témoins) avec des cycles répétitifs de 3% (p / v) DSS du jour 0 à 7, jour 14 à 21, 28 à 35 jours et le jour 42 à 49 pour induire inflammatoire entraîné la cancérogenèse colorectale. Nourrir les souris avec de l'eau en autoclave que entre ces défis (voir la figure 4A pour un calendrier détaillé). Nourrir les souris témoins avec de l'eau autoclavée pendant toute l'expérience.
- Préparation d'endoscopie par fluorescence (FE)
- Utilisez la fluorescéine Isothiocyanat (FITC) - dextran (poids moléculaire 70 000 Da; FITC: Glucose = 1: 250) pour detection de adénome colique par l'amélioration visuelle de modèle vasculaire de la dysplasie associée.
- Administrer 60 mg conjugué au FITC dextran dilués dans 100 ul de PBS par voie intraveineuse 5 min avant l'examen fluorescence endoscopique.
- Anesthésie
- Fournir un approvisionnement en continu de l'anesthésie à l'isoflurane (1,5 LO 2 / min, de 1,5 à 2% en volume d'isoflurane [2-chloro-2-(difluorométhoxy) -1,1,1-trifluoro-éthane]). Utiliser un équipement d'anesthésie vétérinaire spécial avec un masque à contrôler étroitement l'anesthésie.
- Préparation de lavement
- Instiller 2 ml de lavement liquide (contenu: hydrogénophosphate disodique 1,5% (p / v) et de sodium dihydrogénophosphate 11% (p / v)) dans le côlon si le chargement fécale importante soupçonne que peut obscurcir la vue.
2. Équipement Technique
- Utilisez un poste de travail endoscopique vétérinaire qui est élaboré et approuvé pour l'utilisation de l'endoscopie petit animal. Connectez le workstation à une unité de la caméra, une source de lumière au xénon, une pompe à air et à un moniteur de PC classique pour la lumière blanche endoscopie. Ensuite, connectez l'appareil photo et le télescope rigide miniature (diamètre extérieur 1,9 mm, 10 cm de longueur; Figure 5).
- Utilisation gaine de l'endoscope avec le canal de travail (figure 5D) pour l'application de la pince à biopsie ou tube d'injection. Utilisez la gaine sans canal de travail pour la coloscopie diagnostique.
- Configurez les paramètres de la source de lumière pour endoscopie de fluorescence pour exciter traceurs utilisés (par exemple, 490 nm pour le dextran conjugué au FITC). De plus, l'intégration d'un filtre passe-bande approprié entre le télescope et la caméra (par exemple, 525 nm pour le dextrane conjugué à FITC).
- Insérer une pince à biopsie flexibles (3, 28 Charr. Cm) à travers le canal opérateur de l'endoscope afin d'obtenir des biopsies.
- Présentez tube d'injection flexible (0,96 mm) à travers le canal de travail pour une application topique, intramucosale ou endoluminale undministration d'agents diagnostiques ou thérapeutiques.
- Utilisez une table d'examen pouvant être chauffé à une température de 42 ° C. Cela empêche les souris de devenir hypothermie lors de l'examen.
3. anesthésie des animaux
- Passer la souris dans une boîte étanche, mais petite et administrer l'isoflurane (à 100% (v / v), 5% en volume, 3 L / min). Attendez jusqu'à ce que la souris perd conscience.
- Transférer la souris sur la table d'examen pour l'endoscopie. Continuer isoflurane inhalation au masque avec une dose de 100% v / v, 1,5% en volume, de 1,5 L / min. Toujours appliquer la pommade oculaire à prévenir la sécheresse oculaire sous anesthésie.
- Évaluer l'efficacité de l'anesthésie en vérifiant les réflexes. Cochez la case 'tour autour réflexe: si suffisamment anesthésié, une souris portant sur son dos ne doit pas tourner autour. Vérifiez les «orteils réflexe»: quand l'anesthésie est adéquate, pincement doux entre les orteils de l'animal ne doit pas conduire à un retrait de la jambe (stade detolérance chirurgicale).
4. coloscopie
- Poser souris anesthésiée sujettes / sur le dos sur la table d'examen.
- Administrer 2 ml de lavement via une canule boutonnée dans le côlon si le chargement fécale importante soupçonne que peut obscurcir la vue. Attendez que les souris de déféquer après l'administration du lavement. Insérez l'endoscope très soigneusement pour éviter la perforation.
- Ouvrir les deux soupapes de la gaine avec l'un d'eux étant relié à la pompe à air. Sceller l'autre vanne avec votre index pour distribuer l'air. Gonflez côlon avec de l'air, lentement et avec précaution, en particulier en cas de biopsie ou d'injection.
- Endoscope avancer que dans la mesure où l'angle colique droite pour éviter la perforation (4-5 cm de l'anus).
- Coloscopie diagnostique
- Examiner la muqueuse des altérations inflammatoires ou malignes tout en tirant l'endoscope. Tirez lentement à évaluer toute la circonférence de l'intestin. Évaluer intraluminale pathologies utilisant des systèmes de notation établies appropriées, au besoin.
- Pour garantir la position endoscopique identique pour l'acquisition des images au cours de la visualisation des zones répétitives de la plaie, la distance en mètres entre l'anus et le murine lésion de la muqueuse. En outre, en utilisant la pointe de la pince à biopsie comme un espaceur pour obtenir la distance identique entre l'endoscope et la zone de la plaie au cours de l'acquisition d'image. La taille de la plaie est liée à la taille de la gaine de l'endoscope, qui comprend 3 mm.
NOTE: La place endoscope en position identique par rapport optique avec photo documentation des examens précédents. lésions de mesure dans le même angle et la distance à chaque suivi examen endoscopique.
- Procédure de biopsie
- Prenez biopsies avec l'aide de deux enquêteurs. Introduire la pince à biopsie attentivement le canal de travail jusqu'à ce que la pointe de la pince est visible sur l'écran de la deuxième enquêteur. Pinces s'ouvrent et se ferment avec soin à unperforation vide.
- Déplacer la pince vers le site de la pathologie.
- Méthode d'injection
- Exécutez la procédure d'injection à l'aide de deux enquêteurs. Pré-remplissage du tube d'injection flexible (0,96 mm) complètement avec l'agent à administrer. Poussez tube à travers le canal de travail jusqu'à ce que la canule (30 G) est visible sur l'écran de la deuxième enquêteur. Préparer l'amende seringue et administrer doucement le montant demandé de l'agent diagnostique ou thérapeutique. Les volumes d'injection doivent être 50 au maximum ul.
- Insérez l'aiguille dans la submocosa à un angle de 15-30 degrés. Face à la biseau dans le sens de la muqueuse. La muqueuse montre un signe de levage caractéristique après injection réussie.
- Endoscopie de fluorescence (FE)
- Administrer 60 mg conjugué au FITC dextran dilués dans 100 ul de PBS par voie intraveineuse avant fluorescence examen endoscopique.
- Vérifiez le moment optimal entre l'injection dele traceur marqué fluorescent, et la procédure de formation d'image qui est fonction de la pharmacologie traceur. Configurer des paramètres de système de filtre passe-bande en accord avec la longueur d'onde d'excitation et d'émission du traceur utilisé. Procéder pour l'endoscopie par fluorescence des traceurs non spécifiques volume sanguin (par exemple, FITC) immédiatement après injection intraveineuse du colorant fluorescent pour évaluer le motif vasculaire de la surface de la muqueuse.
- Considérez imagerie plusieurs heures après l'application de traceur en cas de traceurs ciblées ou «sondes intelligentes» pour fournir une meilleure cible pour background-rapport.
- Effectuer photo et vidéo documentation des résultats.
5. post-coloscopie
- Séparer la souris dans une cage vide et le poser sur une serviette en papier pour protéger la souris de l'aspiration de la litière. Réchauffez la souris avec une lampe Redlight pour éviter l'hypothermie. Observez la souris et ne pas laisser sans surveillance jusqu'à ce qu'il ait retrouvé suffisammentconscience de maintenir décubitus sternal. Une fois tout à fait conscient, placez la souris vers sa cage respective.
- A la fin de l'expérience, le lieu souris dans une boîte étanche, mais petite et administrer CO 2 (100% (v / v), à 100% en volume, 3 L / min). Attendez jusqu'à ce que la souris perd conscience complète et cesse de respirer. Dispatch souris par fracture du col. Laparotomie abdominale et l'explantation du côlon. Ouvrez le côlon longitudinalement et le laver pour plus d'évaluation histologique ou moléculaire.
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Résultats
Dans le suivi in vivo de cicatrisation intestinale
Au cours de l'endoscopie de routine, les blessures des muqueuses ont été induites mécaniquement par des pinces miniatures biopsie d'un diamètre de 3 Français (égale à 1 mm; figure 1A). Par la suite, la cicatrisation des plaies a été surveillée par des examens quotidiens endoscopiques et quantifiée par mesure de la surface résiduelle de la plaie en utilisant un logiciel d'édition d'images, par exemple, Ima...
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Discussion
Épithéliale la cicatrisation est un processus continu. Exfoliation physiologique continue de cellules de surface dans la muqueuse gastro-intestinale se produit nécessitant une régénération fréquente des cellules épithéliales 16. Par conséquent, des problèmes de cicatrisation a un immense impact sur plusieurs maladies, y compris les ulcères gastro-intestinaux et les fuites 17 d'anastomose 18. Evaluation de fond moléculaire ainsi que des médicaments candidats potentiels pour stimuler...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n'ont rien à divulguer.
Remerciements
Nous remercions Sonja Dufentester et Elke Weber pour l'assistance technique d'experts. Nous remercions Faekah Gohar pour la relecture du manuscrit et Stefan Brückner pour le soutien de l'informatique médicale. Ce travail a été soutenu par une subvention interdisciplinaire de la Else-Kröner-Fresenius-Stiftung (2012_A94). D. Bettenworth a été soutenue par une bourse de recherche de la Faculté de médecine, Westfälische Wilhelms-Universität Münster. M. Brückner a été soutenu par une "Gerok" position de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG SFB1009B8) de rotation. Nous remercions Heike Blum à titre d'illustration de la bande dessinée de la souris.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Réactifs | |||
| Régime sans luzerne | Harlan Laboritories, Madison, États-Unis | 2014 | |
| Azoxyméthane (AOM) | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Allemagne | A5486 | |
| Bepanthen pommade oculaire | Bayer, Leverkusen, Allemagne | 80469764 | |
| Sulfate de dextran sodique (DSS) | TdB Consulatancy, Uppsala, Suède | DB001 | |
| Eosin | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Allemagne | E 4382 | |
| Acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Allemagne | E 9884 | |
| Falcon Tube 50 ml | BD Biosciences, Erembodegem, Belgique | 352070 | |
| Florene 100 V/V | Abbott, Wiesbaden, Allemagne | B506 | |
| Haematoxylin | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Allemagne | HHS32-1L | |
| Isopentane (2-méthylbutane) | Sigma-Aldrich, Deisenhofen, Allemagne | M32631-1L | |
| Bleu de méthylène | Merck, Darmstadt, Allemagne | 1159430025 | |
| O.C.T. Tissue Tek compound ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; | Sakura, Zoeterwonde, Pays-Bas | 4583 | |
| Omnican F - canula | Braun, Melsungen, Allemagne | 9161502 | |
| Saline tamponnée au phosphate, PBS | Lonza, Verviers, Belgique | 4629 | |
| Chlorure de sodium 0,9 % | Braun, Melsungen, Allemagne | 5/12211095/0411 | |
| Régime standard | Altromin, Lage, Allemagne | 1320 | |
| Tissue-Tek Cryomold | Sakura, Leiden, Pays-Bas | 4566 | |
| Vitro &ndash ; Clud ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; | R. Langenbrinck, Teningen, Allemagne | 04-0002 ; | |
| Equipment | |||
| AIDA Control | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 096020 | |
| Filtre passe-bande | Semrock, Rochester, USA | HC 716/40 | |
| Filtre passe-bande | Semrock, Rochester, USA | HC 809/81 | |
| Pince à biopsie, 3 Fr., 28 cm | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 61071ZJ | |
| Dell | Monitor Dell, Francfort-sur-le-Main, Allemagne | U2412Mb | |
| Gaine d’examen, 9 Fr.Karl | Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 61029D | |
| Gaine d’examen, 9 Fr.Karl | Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 61029C | |
| Câble d’éclairage à fibre optique, 3,5 mm | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 69495NL | |
| Bleu fluorescéine Système de filtration | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 20100032 | |
| Filtre barrière à la fluorescéine | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 20100033 | |
| Pédale de commande | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 20010430 | |
| Télescope HOPKINS, 1,9 mm, Longueur 10 cm | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 1830231 | |
| SCB D-light P ; | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 20 133720 | |
| SCB tricam SL II | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 20 2230 20 | |
| Instruments de tubulure VETPUMP II | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 69811 | |
| Tricam PDD PAL | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 20221037 | |
| UniVet Porta | Groppler Medizintechnik, Deggendorf, Allemagne | BKGM 0451 | |
| Vetpump 2 | Karl Storz - Endoskope, Tuttlingen, Allemagne | 69321620 |
Références
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Réimpressions et autorisations
