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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все эксперименты на животных были утверждены Landesamt für Natur, Umwelt унд Verbraucherschutz (LANUV) в соответствии с немецким Законом о защите животных.
Материалы 1 и Экспериментальная установка
- Уход за животными
- Используйте женщина или мужчина мышей из любого штамма весом от 20 до 25 г и размещения их в соответствии с местным законодательством по уходу за животными.
- Поток мышей с особой чау для грызунов и применять люцерны без чау по крайней мере, за три дня до флуоресценции экзамены, чтобы минимизировать Эндолюминальная автофлуоресценции.
- Обеспечить в автоклаве питьевой воды вволю.
- Индукционная острого DSS-индуцированной колит
- Приготовьте 3% (вес / объем) сульфат декстрана натрия (DSS, молекулярная масса: 36,000-50,000 Da) раствор путем растворения 3 г DSS в 100 мл воды в автоклаве. Предложение это решение в качестве эксклюзивного питьевой водой мыши свободном и расчета 5 мл DSS-решения на мышь / день. Поток продолжениерол мышей с автоклавного воды без DSS вволю 9.
- Индукционная колоректального рака
- Растворите мутагенного azoxymethane (ОСО) (ВНИМАНИЕ! Может вызывать рак и генетические нарушения!) В стерильном изотоническом растворе до получения конечной концентрации 1 мг / мл. Нанесите одну дозу 10 мг ОСО за кг массы тела внутрибрюшинно с использованием 1 мл шприц (30 г) 10.
- Вызов мыши (за исключением контрольных мышей) с повторяющимися циклами 3% (м / о) DSS от дня 0 до 7, 14 дней до 21, днем от 28 до 35 и день 42 до 49, чтобы вызвать воспалительный приводом колоректального канцерогенеза. Поток мышей с автоклавного воды только в промежутке между этими проблемами (см рисунок 4А для детальный график). Поток контрольных мышей с автоклавного воды в течение всего эксперимента.
- Подготовка флуоресценции эндоскопии (FE)
- Использование флуоресцеин-Isothiocyanat (FITC) - декстран (молекулярная масса 70000 Да; ФИТЦ: Глюкоза = 1: 250) для Deteводств толстой аденомы путем визуального повышения дисплазии связанные узором сосудистой.
- Администрирование 60 мг FITC-конъюгированного декстран разбавленный в 100 мкл PBS внутривенно 5 мин до флуоресценции эндоскопического обследования.
- Анестезия
- Обеспечить непрерывную подачу изофлуран для анестезии (1,5 LO 2 / мин; 1,5-2 объемных% изофлуран [2-хлор-2-(дифторметокси) -1,1,1-трифтор-этан]). Используйте специальный ветеринарный анестезиологического оборудования с маску жестко контролировать анестезии.
- Подготовка клизмы
- Закапывание 2 мл клизмы жидкости (содержание: гидрофосфата натрия 1,5% (вес / объем) и дигидрофосфат натрия 11% (вес / объем)) в толстую кишку, если значительное фекальные загрузки есть подозрение, что может скрывать вид.
2 Технически оборудование
- Используйте ветеринарный станцию эндоскопическое, что разработана и утверждена для использования малых животных эндоскопии. Подключите гореrkstation к блок камеры, ксеноновой источника света, воздушного насоса и с обычным монитором ПК для белого света эндоскопии. Затем подключите камеру и миниатюрный жесткий телескоп (1,9 мм внешний диаметр, 10 см длины; рисунок 5).
- Используйте эндоскопа оболочку с работы канала (рисунок 5D) для применения щипцы для биопсии или трубкой инжекции. Используйте оболочку, не работая канал для диагностического колоноскопии.
- Настройте параметры источника света для флуоресцентной эндоскопии для возбуждения подержанные индикаторов (например, 490 нм для FITC-конъюгированного декстрана). Кроме того, интегрировать соответствующий полосовой фильтр между телескопом и камерой (например, 525 нм для FITC-конъюгированного декстрана).
- Вставьте гибкие щипцы биопсии (3 Чарр., 28 см) через рабочий канал эндоскопа, чтобы получить биопсии.
- Введение гибкой трубки впрыска (0,96 мм) через рабочий канал для местного, intramucosal или внутрипросветногоТ О диагностических или терапевтических агентов.
- Используйте нагреваемый стол экспертизы с температурой 42 ° С. Это предотвращает мышей становится гипотермия во время обследования.
3 Анестезия животных
- Поместите мышь в небольшом, но герметичной коробки и управлять изофлуран (100% (объем / объем), 5% по объему, 3 л / мин). Подождите, пока мышь не теряет сознание.
- Трансфер мыши на гинекологическое кресло для эндоскопии. Продолжить ИФ вдыхания через маску с дозы 100% объем / объем, 1,5% об, 1,5 л / мин. Всегда наносите глазную мазь, чтобы предотвратить сухость глаза в то время как под наркозом.
- Оценивать эффективность анестезии, проверять рефлексы. Проверьте 'оборот вокруг рефлекс': если достаточно анестезии, мыши укладки на спине не должно развернуться. Проверьте 'пальцы рефлекс': когда анестезия является адекватной, мягкий щипать в между пальцами животного не должно приводить к выводу ноги (стадиихирургическое толерантность).
4 колоноскопия
- Положите под наркозом мыши склонны / на спине на гинекологическое кресло.
- Администрирование 2 мл клизмы через застегнутой канюли в прямую кишку, если значительная фекально загрузка подозревал, что может скрывать вид. Подождите мышей к дефекации после введения клизмы. Вставьте эндоскопа очень тщательно, чтобы избежать перфорации.
- Открыть оба клапана оболочки с одним из них соединен с воздушным насосом. Уплотнение другой клапан указательным пальцем обойтись воздух. Накачайте толстой кишки с воздухом, медленно и осторожно, особенно в случае биопсии или инъекции.
- Авансовые эндоскоп лишь постольку, поскольку правой ободочной изгиба, чтобы избежать перфорации (4-5 см от заднего прохода).
- Диагностический колоноскопия
- Осмотрите слизистую оболочку для воспалительных или злокачественных изменений, потянув назад эндоскоп. Медленно нажать назад, чтобы оценить всей окружности кишки. Оценка внутрипросветный годовыхthologies использующие соответствующие установленным системы скоринга по мере необходимости.
- Чтобы гарантировать одинаковую эндоскопическое положение для получения изображения во время повторяющихся визуализации раневых областях, обратите внимание на расстояние между мышиного анусом и поражения слизистой оболочки. Кроме того, использование кончика щипцы для биопсии в качестве спейсера для достижения идентичного расстояние между эндоскопом и области раны во время захвата изображения. Размер раны связана с размером эндоскопа оболочкой, которая включает 3 мм.
ПРИМЕЧАНИЕ: Место эндоскоп в одинаковом положении с помощью оптической сравнению с фото документации предыдущих экзаменов. Мера поражения в том же углу и расстоянию в каждом следить эндоскопическое исследование.
- Биопсия процедура
- Возьмите биопсии с помощью двух следователей. Введем биопсийных щипцов тщательно через рабочий канал, пока кончик пинцетом не видно на мониторе на второй следователя. Открытие и закрытие щипцы тщательнонедействительными перфорация.
- Перемещение щипцы на сайт патологии.
- Процедура инъекций
- Выполните процедуру впрыска с помощью двух следователей. Предварительно заполнения гибкой трубки впрыска (0,96 мм) полностью с агентом для введения. Нажмите трубку через рабочий канал до тех пор, канюлю (30 г) не видна на экране монитора до второго исследователя. Подготовьте тонкую шприц и аккуратно управлять требуемое количество диагностического или терапевтического средства. Объемы инъекций следует 50 мкл максимум.
- Вставьте иглу в submocosa под углом 15-30 градусов. Лицо скос в направлении слизистой. Слизистая показывает характерный подъема знак после успешной инъекции.
- Флуоресценции эндоскопии (FE)
- Администрирование 60 мг FITC-конъюгированного декстран разбавленный в 100 мкл PBS внутривенно до флуоресценции эндоскопическое исследование.
- Проверьте оптимальную точку времени между инъекциейВаш флуоресцентного меченного атома и процесс создания образа, который зависит от индикаторного фармакологии. Настройка параметров системы полосового фильтра согласно возбуждения и длине волны излучения трейсера используется. Выполнение флуоресценции эндоскопии для неспецифических индикаторов объема крови (например, FITC) сразу после внутривенной инъекции флуоресцентного красителя для оценки сосудистого рисунка на поверхности слизистой оболочки.
- Рассмотрим визуализации через несколько часов после индикаторного применения в случае целевых индикаторов или «умных датчиков" для обеспечения лучшего персонажа к фона соотношении.
- Выполните Структура и документирование результатов.
5 после колоноскопии
- Отделите мышь в свободном клетке и положить его на бумажное полотенце, чтобы защитить мышь от аспирации мусор. Теплый мышь с квартала красных лампы для предотвращения переохлаждения. Соблюдайте мышь и не оставляйте без присмотра, пока он не пришел в достаточносознание поддерживать грудины лежачее положение. После того, как в полном сознании, поместите курсор обратно в соответствующей клетке.
- В конце эксперимента, место мыши в небольшом, но герметичной коробки и управлять CO 2 (100% (об / об), 100% по объему, 3 л / мин). Подождите, пока мышь не теряет полную сознание и перестает дышать. Отправка мыши на шее перелома. Выполните животе лапаротомии и эксплантата двоеточие. Откройте двоеточие продольно и промойте его для дальнейшего гистологического или молекулярной оценки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
В естественных условиях мониторинга кишечной заживления ран
Во время рутинной эндоскопии, слизистой раны были вызваны механическим миниатюрными щипцы для биопсии с диаметром 3-французски (равна 1 мм; Рисунок 1А). Впоследствии, ранозаживляющее контролировали ежедневных эндоскопических обследований и количественно измерения площади остаточной раны, используя программное обеспечение для редактирования изображений, например, ImageJ (Рисунок 1В). Индивидуальный окончания рана со временем выражается частное от деления фактической площади раны / начальный области раны. Например, на 3 день после ранения поколения, 41% ± 4,1% от площади раневой было обнаружено, тогда как на 7-й день рана полностью зажила, как правило, (рисунок 1С). Кроме того, в конце эксперимента, раны могут быть резекции для гистологической оценки экс виво. Изображенные представительные образы гематоксилином и эозином (H & E) -stained раны кровати в Дау 0 и день 5 (Рисунок 1D).
Эндоскопия наведением intramucosal инъекционная терапия
Для intramucosal применения фармакологических средств, гибкая трубка (диаметр 0,96 мм) с помощью канюли, прикрепленной к концу (30 г) был введен в рабочий канал эндоскопа (фиг.2А). После intramucosal размещения иглы, максимум 50 мкл тщательно вводили. Показателем успешной intramucosal применения, снятие слизистой оболочки толстой кишки может быть легко наблюдается макроскопически (Рисунок 2B, C).
В естественных условиях оценки экспериментального колита
После индукции колита у мышей показал потерю веса от 3-й день с максимальной потерей массы тела на 19% происходит в день 7 (фиг.3А). В дополнение к ежедневной измерения веса тела, активности болезни контролировали с помощью повторных эндоскопии и макроскопические количественная оценка воспаления мышиного эндоскопической показателя тяжести колита (MEICS). В соответствии с потерей массы тела, MEICS оценка была увеличена на 7-й день после начала DSS, указывающей массовый воспалительного повреждения слизистой оболочки толстой кишки, который был мелиорированной на 13 день (фиг.3В). Для экс естественных корреляции гистологического повреждения, воспалительные изменения из толстой H & E-окрашенных срезов были количественно в соответствии с Dieleman Оценка 11. В 7-й день после DSS начала, гистологическое ущерб был значительно выше в DSS обработанных мышей по сравнению с контрольной группой, отраженными от эпителиального денудации, слизистой изъязвления, а также повышение инфильтрации нейтрофилов и была значительно улучшена в день 13 (Фиг.3С, E). Кроме того, гистологическое исследование слизистой оболочки биопсий, полученных регулярно во время эндоскопических обследований, подтвердили продвинутой стадии колита на 7-й день (Рисунок 3F-H).
Приблизительно через 80 дней после индукции АОМ опухоли, и трех циклов DSS (фиг.4А), различные толстой опухоли (фиг.4С), а также макроскопические признаки хронического воспаления, такие как гранулированный слизистой оболочки (Фиг.4В) 10 наблюдались эндоскопически. Гистологическая оценка колоректального опухолей по H & E окрашивания показал аденомы с и без полноценных ЦИН. Таким образом, АОМ-DSS-модель напоминает идеальную модель для изучения молекулярных процессов канцерогенеза 12, а также для оценки новых диагностических устройств 13. Флуоресценции изображений, ориентированные на конкретные молекулы позволяет в молекулярной визуализации естественных с 'фотографические методы' 14,15. Чтобы продемонстрировать возможности FE, мы использовали FITC, широко используемый флуорохрома. Для конкретного FITC обнаружения, система полосовой фильтр в сочетании с лИсточник IGHT условии волны конкретных возбуждения нужны (490 нм; Рисунок 4D). Для точного обнаружения FITC-определенной длины волны излучения (525 нм), второй полосовой фильтр был помещен между головке камеры и эндоскопа (4E) Рис. FE без индикаторного применения не обнаружили никакого специфического сигнала и не взаимодействие с толстой ткани или фекального автофлуоресценции (Рисунок 4F, G). В отличие от этого, сразу же после внутривенного применения FITC-декстрана, флуорохромом можно было наблюдать на слизистой оболочки толстой кишки и может быть использовано для оценки повышенной васкуляризации в регионах хронического воспаления (рисунок 4H), а также злокачественные слизистой оболочки (рисунок 4I). Соответственно, количественная оценка интенсивности флуоресценции с помощью программного обеспечения для редактирования изображений, показал значительно возросшее поглощение флуорохрома в злокачественной ткани по сравнению с не-пораженной слизистой оболочки толстой кишки (Рисунок 4K).
"Jove_content" FO: Keep-together.within-странице = "всегда"> 
Рис.1 Эндоскопическая мониторинг эпителиальных заживление ран в естественных условиях, а также количественного и гистологических заживления ран. После поколение толстой ран, раневой границы и закрытия раны могут быть легко обнаружены. Область раны (белые стрелки) оценивается во время ежедневных последующих эндоскопии количественно следуют эпителиальных заживление ран (А - С) Пример естественных условиях, раны иссекают и Н & Е-окрашивали для гистологического анализа заживления ран (D).. Весы определяются изображенной масштабной линейки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Re 2 "FO: контент-ширина =" 5 дюймов "SRC =" / файлы / ftp_upload / 51875 / 51875fig2highres.jpg "ширина =" 500 "/>
Рисунок 2 эндоскопии наведением intramucosal инъекционной терапии. Под визуальным контролем, кончик иглы (A) мягко помещают в слизистой оболочке толстой кишки и 50 мкл растворенных веществ вводят (B). Впоследствии, отмеченные слизистой подъема может быть признан (звездочка) без признаков острого кровотечения (C). Весы определяются изображенной масштабной линейки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок оценка 3 Эндоскопическая курса экспериментальной DSS колита. Курс колита было оценитьд изменением массы тела, эндоскопические исследования, а также гистологическое исследование воспаленных толстой секции и эндоскопических биопсии. В соответствии с массивной потерей массы тела и повышения гистологического повреждения на день 7 (A, C, E; увеличение 10X), эндоскопические исследования и гистологического исследования полученных биопсий изображенных признаки тяжелого воспаления (B, D, G, H; увеличения 5X и 10X), тогда как на 13-й день после DSS начать воспалительные изменения были значительно улучшены. Весы определяются изображенной масштабной линейки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Fiфигура 4 FE колоректального опухолей. После индукции колоректального канцерогенеза по ОСО и циклического управления DSS для 11 недель (А), белый свет эндоскопии обнаружена гранулированный слизистой индикативных хронического колита (B) и многочисленных внутрипросветных поражений (C), которые были диагностированы как аденомы с высокой интраэпителиальной неоплазии по H & E окрашивание экс естественных (G). В то время как визуализация хронического воспаления (H) и опухолей (I) был легко можно с помощью FE направлены FITC, FE без индикаторного применения не позволяют сделать окончательные обнаружение опухоли (F, G). Соответственно, количественная оценка интенсивности флуоресценции была значительно увеличена в злокачественной ткани по сравнению с не-пораженной слизистой оболочки толстой кишки, показали серого профилей (Е, F). Для переключения в режим флуоресценции при белом свете colonoscopY, определенный полосовой фильтр дополнительно подключен к холодной света источника, чтобы обеспечить определенную длину волны возбуждения (например, 490 нм для FITC, D). Этот фильтр облегчает переключение (белая стрелка) между белого света и флуоресценции режимах (D). Чтобы захватить определенную длину волны излучения (например, 525 нм для FITC), второй полосовой фильтр расположен между эндоскопом и камерной головки с помощью байонетного соединение (E). Весы определяются изображенной масштабной линейки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 5 Экспериментальная установка эндоскопической рабочей станции. Эндоскопическая рабочая станция (
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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 влияние на несколько заболеваний, включая желудочно-кишечных язв и утечки 17 анастомоза 18. Оценка молекулярной фоне, а также потенциальные кандидаты наркотиков, чтобы стимулировать эпителиальных исцеление может быть полностью выполнена только в системах клеточных культур в пробирке 19,20. Таким образом, более сложные экспериментальные установки, такие как мыши колоноскопии с поколением определенных слизистой ран биопсией щипцов необходимы для того, чтобы достоверную оценку в естественных условиях желудочно-кишечного заживления ран и для оценки возможных взаимодействий между воспаления кишечника и заживление ран процессов.
Кроме того, инъекционной иглы могут быть использованы для лOcal intramucosal администрация диагностических красителей или потенциальных кандидатов наркотиков. Это может быть достигнуто с помощью гибкой трубки (диаметр 0,96 мм) с помощью иглы, прикрепленной к концу может быть введен через рабочий канал. Учитывая, что тестовый агент, а также контроль плацебо могут быть доставлены в отдельных воспалительных или опухолевых поражений в пределах того же животного, этот подход обеспечивает преимущество в надежности по сравнению с традиционными экспериментальных условиях. Еще одно применение местных инъекций является имплантация человека или мышиных опухолевых клеток генерировать ортотопической опухоли у мышей толстой кишки 21.
Мышиные модели колита необходимы для выяснения патофизиологии, а также для оценки потенциальных терапевтических агентов доклинического. Поэтому, точный мониторинг течения заболевания имеет первостепенное значение. Обычно, тяжести заболевания обычно оценивается по косвенным параметров, таких как масса тела, haemoccult испытаний, а также анализакрови и кала. В отличие от этого, прямое определение тяжести колита часто ограничивается гистологический анализ вскрытии, который требует гибель животного. Тем не менее, мышиный колоноскопия предлагает прямой визуализации слизистой оболочки толстой кишки живых мышей. Кроме того, прямой и повторяющиеся мониторинга особенностей колита можно, что является необходимым условием в экспериментальных моделях с неоднородной начала заболевания, например, ИЛ-10 у мышей с дефицитом или в модели transfercolitis в RAG-дефицитных мышей. Следовательно, мышиный эндоскопическая индекс колит, 6, которая позволяет объективно количественное воспаление слизистой оболочки и серийные последующих осмотров и того же животного.
В контексте колоректального канцерогенеза, колоноскопия предлагает различные благоприятные возможности. Например, в отличие от неинвазивных методов, эндоскопии является первый подход, чтобы в естественных условиях определения размера опухолии числа опухолевых. Кроме того, использование флуоресцентных photoprobes направленные на определенные молекулы позволяет визуализации и количественного определения молекулярных процессов. В поступательном исследовании, проведенном Foersch соавт. специфическое нацеливание VEGF экспрессии в злокачественной слизистой оболочки толстой кишки было показано, что возможно и может быть использовано для определения характеристик поражения и прогнозирования реакции на лечение у пациентов человека с раком ободочной и прямой 22. Кроме того, информация в результате этого подхода молекулярной визуализации могут быть переведены для использования в человеческих пациентов. Это позволит живую характеристику подозрительных поражений при эндоскопии. Наконец, так называемые "смарт-зондов" увеличение специфичность этих индикаторов путем активации флуорофоров по ферментативных процессов в сторону целевого поражения 23.
При выполнении мышиный эндоскопии, определенные шаги данного протокола имеют особое значение. Например, разные моштаммы использование различаются по своей восприимчивости к анестезии и концентрации DSS. Поэтому этот протокол может потребоваться быть адаптированы к местным условиям. Кроме того, опыт в выполнении эндоскопические исследования и точное знание мышиной анатомии, необходимые для выполнения оптимального мышиный эндоскопию, которая является безопасной и целевая. Что касается возможных ограничений этой методики, мы отмечаем, что система эндоскопа используется жесткий, тем самым ограничивая процедуру для толстой кишки, насколько правой изгиба. Кроме того, большинство флуорохромы применимые для ИП в настоящее время оцениваются в отношении их профили безопасности и, следовательно, в то время как для исследованиях на мышах, которые еще не утверждены для использования на людях.
Ниже приведены важные шаги, касающиеся практических аспектов процедуры: (1), так как восприимчивость к DSS индуцированный колит может варьироваться от различных штаммов, индукция острой DSS колит может рисковать жизнью животных, если есть наречсский тяжесть колита. Поэтому, считают оценки нескольких концентрации DSS для выявления наиболее подходящей для отдельного штамма и конкретной DSS партии, используемой. Эндоскопическое обследование может быть трудно в присутствии больших внутрикишечного стула масс. Склонение дефекации до процедуры с использованием ректального применения 2 мл клизмы жидкости через застегнутой канюли улучшит видимость, если значительная фекально загрузка подозревал, что может скрывать вид. Если высокие темпы перфорации во время биопсии произойти, уменьшить подачу воздуха в толстую кишку до получения слизистой биопсии и уменьшить давление щипцы для биопсии в слизистой оболочке кишечника перед закрытием ветки.
Взятые вместе, в отличие от традиционных методов для оценки активности заболевания экспериментального колита или канцерогенеза косвенными параметров, таких как масса тела, возникновения фекального крови, анализа периферической крови или посмертного гистологического анализа, конецметоды oscopy основе включить живой мониторинг течения заболевания с возможностью выполнения биопсии под визуальным контролем. Кроме того, заживление ран и терапевтического воздействия местно применяемых лекарств-кандидатов может быть оценена в естественных условиях.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего раскрывать.
Acknowledgments
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 | Catalog Number | Comments |
| 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 50 ml | BD Biosciences, Erembodegem, Belgium | 352070 | |
| Florene 100 V/V | Abbott, Wiesbaden, Germany | B506 | |
| 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., 28 cm | 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, 3.5 mm | 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, 1.9 mm, Length 10 cm | 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 | |
References
- 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.
- 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.
- 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).
