Method Article

Gedeeltelijke gal Duct afbinding in de muis: een gecontroleerde Model van gelokaliseerde obstructieve cholestase

DOI:

10.3791/56930

⸱

March 28th, 2018

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Surgery, Jichi Medical University, 2Department of Surgery, University of Pittsburgh School of Medicine, 3Department of Pediatrics, University of Pittsburgh School of Medicine, 4Department of Pathology, University of Pittsburgh School of Medicine, 5Pittsburgh Liver Research Center, University of Pittsburgh, 6McGowan Institute for Regenerative Medicine, University of Pittsburgh

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren we gedeeltelijke gal duct afbinding als een chirurgische model van lever schade en regeneratie van knaagdieren.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bij knaagdieren is volledige gal duct afbinding (cBDL) van de Galgang een gevestigde chirurgische techniek voor het bestuderen van obstructieve cholestase en gal duct proliferatie. Maar, op lange termijn experimenten kunnen leiden tot hogere morbiditeit en mortaliteit. Bij select muis stammen met onderliggende leveraandoening, kunnen zinvolle vergelijkingen worden gemaakt zelfs met Afbinding van een enkele kwab van de lever, waardoor dieren schaden en kosten kan verminderen. Hier beschrijven we gedeeltelijke gal duct afbinding (pBDL) in de muis, waarin alleen de linker hepatische koker van de gal is afgebonden, biliaire obstructie in de linker kwab, maar niet de resterende lobben veroorzaken. Met zorgvuldige microchirurgische techniek kunnen pBDL experimenten kosteneffectief, aangezien de unligated kwab als een interne controle op de ligaturen lobben, dient wanneer onderworpen aan dezelfde voorwaarden in hetzelfde dier. In tegenstelling tot cBDL is een aparte sham bediende controlegroep niet nodig. pBDL is zeer nuttig om direct vergelijken gelokaliseerd versus systemische effecten van cholestase en andere componenten van de ingehouden Gal. pBDL andere doelen kan ook worden gebruikt als een nieuwe methode te onderzoeken van de mechanismen gerelateerd aan medicijnen en cel migratie.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Chirurgische modellen van acute lever schade en herstel, zoals gedeeltelijke hepatectomy of Galgang afbinding (cBDL), hebben gebruikt voor decennia in knaagdieren lever regeneratie en pathobiology1,2te gaan studeren. In cBDL, is de Galgang (die wegloopt alle gal in de lever wordt geproduceerd) afgebonden, resulterend in obstructieve cholestase, ontsteking en fibrose in de eerste 2-3 weken na de operatie, met eventuele progressie naar cirrose3. Gal duct proliferatie, transdifferentiatie en inductie van resident lever voorlopercellen zijn ook kenmerken van cBDL4,5. Hoewel cBDL specifieke mechanismen van obstructieve cholangiopathy, die goed gekarakteriseerd met reproduceerbare resultaten in wild-type muizen en in deze stammen met normale levers6,7,8 belicht, de procedure kan technisch veeleisende in sommige transgene muismodellen van leverziekten, vereisen meer dieren dan verwacht als gevolg van de hogere morbiditeit en mortaliteit van biliaire obstructie na verloop van tijd. Deze techniek is ook gunstig voor de studie van transgene muizen met onderliggende lever ziekte, die de stress langdurig cursus experimenten na cBDL anders niet zou kunnen tolereren.

pBDL bieden een redelijk alternatief om te helpen overwinnen sommige van deze uitdagingen. Eerste pBDL studies in wild-type muizen gericht te onderscheiden van lokaal optreden en systemische bemiddelaars van ontsteking9. In pBDL, de belangrijkste biliaire samenvloeiing van de rechter en linker hepatische galwegen boven de Galgang is zorgvuldig gevisualiseerd op de Hilus en alleen de linker hepatische koker van de gal is afgebonden voor het genereren van een gelokaliseerde obstructieve cholestase. pBDL biedt verschillende voordelen aan het cBDL. In pBDL fungeert de unligated rechter kwab als een identiek gecompenseerde interne controle voor de ligaturen linker kwab, onderworpen aan dezelfde systemische effecten, zoals voedingstoestand of circulerende factoren. Hoewel systemische pro-inflammatoire mediatoren aanwezig waren, Osawa et al. waargenomen minder fibrose en necrose in de lobben van de unligated, maar meer ontstekingscellen en transformerende groeifactor-β expressie in de ligaturen kwab9.

Meer recentelijk, pBDL heeft is opnieuw gedefinieerd om te studeren lever parenchymal effecten van ingehouden gal10. Met behulp van hetzelfde dier voor interne controle (unligated "sham") en experimentele groepen, helften pBDL effectief het aantal dieren per experiment, dat op zijn beurt rendabeler is nodig. De muizen tolereren de effecten van pBDL veel beter, zodat het ideale moment cursus experimenteren (≥2 weken) kunnen worden bereikt in de ligaturen kwab. Bovenal pBDL directe Intrahepatische effecten van obstructieve cholestase kan onderscheiden en behouden van gal componenten in de ligaturen kwab, in vergelijking met de unligated controle kwab. PBDL is over het algemeen een aantrekkelijke methode kwab-specifieke effecten van gelokaliseerde cholestase in de lever te bestuderen.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle procedures werden uitgevoerd overeenkomstig ethische richtlijnen van institutionele Animal Care en gebruik van het Comité van de Universiteit van Pittsburgh.

1. de basistechnieken en gemeenschappelijke Procedures

  1. Autoclaaf alle microchirurgische apparatuur voor gebruik.
  2. Om te voorkomen dat het doden van de muis door anesthesie, haar ademhaling patroon nauwkeurig te controleren.
  3. Touch organen en darmen zo min mogelijk om te voorkomen beschadiging van organen en veroorzaakt bloeden. Druk op bloeden punten met NAT katoenen wissers of gaas sponzen.
  4. Gebruik natte katoenen wissers voor zachte manipulatie van organen. Natte, niet-geweven gaas sponzen worden gebruikt in twee maten, 3.5 x 3.5 cm en 6.0 × 6.0 cm. Gebruik kleinere degene te trekken van de hele lever. Gebruik de grotere laten teruglopen van de kleine en grote darmen.

2. prechirurgische voorbereiding

  1. Gebruik mannelijke c57/b6 muizen, 8-12 weken leeftijd (bij lichaamsgewicht is ongeveer 20-35 g) voor de gedeeltelijke gal duct afbinding.
  2. Laat de muizen vrije toegang tot water en voedsel tot inductie van de anesthesie.

3. gedeeltelijke gal Duct afbinding operatie

  1. Anesthetize de muis door de invoering van het dier in een inductie-kamer met een mix van 1,5-2,0% Isofluraan en 1 L/min zuurstof. Het dier nauwgezet volgen door het observeren van de ademhalingsfrequentie. Wanneer de ademhalingsfrequentie van het dier één adem per seconde is, is de muis goed narcose. Omdat de voorste ledematen terugtrekking reflex verdwijnt sneller, knijpen de hind-limb voet alsook om te bevestigen de volledige afwezigheid van de terugtrekking reflex. Ogen moeten worden gesmeerd met een oogheelkundige smerende agent om te voorkomen dat de cornea ulcera. Opmerking dat eerste dosis van de pijnstiller kan pre-operatively worden gegeven om te voorkomen dat de stimulatie van pijnreceptoren.
  2. Scheren van de buikwand met Tondeuses en plaatst u de muisaanwijzer op de chirurgische tafel onder de chirurgische Microscoop. Herstellen van alle ledematen aan de tabel met de tape. Isofluraan inhalatie gebruiken om de muis onder algemene verdoving.
    1. Aanpassen van de vaporizer Isofluraan en gebruiken van 2.0-3.0% Isofluraan voor inductie.
  3. Met behulp van steriele wissers, het desinfecteren van de buikwand eerst met 0.3-0,5 mL Povidon-jodium toegepast topicaal, gevolgd door 70% ethanol. Dier moet worden bedekt met een steriele draperen.
  4. Maak een lange middellijn abdominale insnijding van de xiphoid aan het schaambeen met de schaar en pincet Adson. Na het maken van de abdominale incisie, verminderen Isofluraan aan 0.8-1.0% voor onderhoud.
  5. Bloot de buikholte met behulp van een Micro-oprolmechanisme. Houd de xiphoid met een mug Tang en trekken naar de kop van de muis. Corrigeer de verlostang mosquito in plaats met behulp van zachte klei.
  6. 1-2 mL verwarmde (37 ° C) inboezemen gesteriliseerde-fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) in de buikholte te voorkomen verwonden van de buikorganen. Houd de dunne darmen met NAT katoenen wissers en zachtjes trekken ze naar het hoofd van de muis. Snijd de ligamenten tussen de dunne darmen en het retroperitoneum te voorkomen verwonden van de dunne darmen (figuur 1A).
  7. Wikkel de kleine en grote darmen met een spons nat, niet-geweven gaas. Plaats ze op de caudal kant van de buikholte. Darmen verpakt in steriele gaas kunnen worden geplaatst op het steriele gedrapeerd veld om verontreiniging te voorkomen.
  8. Zachtjes de hele lever naar de xiphoid intrekken met behulp van een kleine natte nonwoven gaas spons bloot de hepatische Hilus en hepato-duodenale ligament (figuur 1B).
  9. Controleer om te bevestigen de anatomie van de hepatische Hilus. De Galgang ligt aan de ventrale zijde van de ader van de portal. Locaties van het recht en de linker hepatische gal buis, die in de belangrijkste biliaire samenvloeiing op de hepatische Hilus afwateren bevestigen.
  10. Identificeren van de linker hepatische gal koker die wegloopt van de linker kwab, en het omringen met een 10-0 nylon hechtdraad met de botte kant van een hechtdraad naald (figuur 2A). Voorkomen verwonden het portal vein, hepatische slagader en lever oppervlak.
  11. De linker gal-duct met 10-0 nylon afbinden. (Figuur 2B).
  12. Plaats de kleine en grote darmen in dezelfde positie als voor de operatie met behulp van NAT katoenen wissers.
  13. Bevestigen, er is geen intestinale torsie en intra-abdominale bloeding en sluit de spieren en de huid in twee lagen met 4-0 vicryl. Gevlochten hechtdraad (Vicryl) werd gebruikt voor de sluiting van de huid, maar monofilamenten is de voorkeur aan het verminderen van de kans op infectie.
    Opmerking: Sluit fascia door voortdurende hechtdraad van xiphoid aan pubis, en sluit de huid door voortdurende hechtdraad vanaf pubis aan xiphoid.
  14. Verdoving na het sluiten van de incisie stoppen.

4. postoperatieve behandeling en Follow-Up

  1. Net na de operatie, knijp de dorsale huid van de muis en injecteren Buprenex (0,1 mg/kg) en Cefazolin (100 mg/kg) subcutaan, gevolgd door Buprenex injectie elke 12 h voor 3 dagen, en Cefazolin elke 24 h gedurende 3 dagen respectievelijk11,12 ,,13. Opmerking dat eerste dosis van de pijnstiller kan pre-operatively worden gegeven om te voorkomen dat de stimulatie van pijnreceptoren. Cefazolin en andere peri-operatieve antibiotica zijn alleen nodig voor immuun-onderdrukt dieren, zoals die welke worden gebruikt in studies van de transplantatie.
    Opmerking: Als de operatie is succesvol uitgevoerd, de muis meestal herstelt binnen 30 min. activiteit van de muizen zal bijna hetzelfde als de preoperatieve conditie.
  2. Controleer de muizen dagelijks op tekenen van nood.
    1. Offeren de muizen door de cervicale dislocatie onder narcose te bevoorraden levers, kuit en andere weefselsteekproeven op bepaalde tijdstippen (dat wil zeggen, 7, 14, 21 dagen) na pBDL.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Voor dit typische experiment, werd pBDL uitgevoerd in drievoudige PiZ transgene muizen, die de lever ziekten bij de mens gevonden in alpha-1 antitrypsin (A1AT) deficiëntie recapituleren. De PiZ muis overexpresses een transgenic bestaande uit meerdere genomic fragmenten van DNA die de codering regio's van de mutant menselijk A1AT-gen en de promotor, samen met de introns en ~ 2 kilobases van upstream- en downstream flankerende gebieden14, bevatten

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hoewel cBDL de meest voorkomende experimentele techniek voor obstructieve cholestase is, kan het meerdere uitdagingen presenteren in knaagdieren. Afhankelijk van het aantal postoperatieve dagen nodig om te bereiken van een eindpunt, kunnen de dieren ervaren significante morbiditeit en mortaliteit naarmate de tijd vordert. De mate van weefsel schade en biliaire necrose wordt verder verergerd wanneer u werkt met sommige transgene muismodellen van leverziekte, waaruit abnormale lever parenchym en functie op basislijn. In ve...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen informatieverschaffing.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dr. Khan erkent subsidie ondersteuning van NIH/NICHD K12HD052892, de Alpha--1 Stichting, de Stichting Hillman en de Pittsburgh lever Research Center. Dr. Michalopoulos erkent subsidie ondersteuning van NIH/NIDDK P01DK096990. Wij waarderen de uitstekende en genereus technische bijstand van Anne Orr. Wij zijn ook dankbaar Dr David A. Geller voor het verstrekken van toegang tot de transplantatie/knaagdier microchirurgie lab.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Microscope-Leica Wild M650, 6–40× vergrotingLeica Microsystemsn/a
Tec 3 isofluraan trechtervulling verdamperGeneral Anesthetic Servicesn/a
Stevens Tenotomie SchaartjesAccurate Surgical & Scientific Instruments CorporationASSI.9193
Adson PincettenFine science tools11006-12
Mosquito klassieke delicate hemostatische pincettenCodman30-4472
Micro-retractorMurdock; Roboz Surgical InstrumentRS-6550
Niet-geweven gaas sponzenFisherband870-PC-DBL
Puritan 6” Kleine katoenen staaf met houten heftPuritan Medical Products Company868-WCS
Dumont SS Pincetten - Standaard Tips/Recht/Inox/13.5cmFine science tools11203-23
Dumont SS Pincetten - Standaard Tips/Gevlochten 45°/Inox/13.5cmFine science tools11203-25
Vannas Veerschaar - 3mm SnijrandFine science tools15000-00
MicronaaldhouderAesculap Surgical InstrumentsFD231R
Micro AROSuture, steriele 10-0 nylon naad, 70 µm, TAP puntenAROSurgical Instruments CorporationT4A10N07
4-0 VicrylEthiconJ662H
5-ml SpuitBD309646
Falcon weefselkweekschotel, 60 × 15 mmCorning353002
Isofluraan, United States Pharmacopeia (USP) vloeistof voor inhalatie, 250 mlPiramal HealthcareNDC 66794-017-25
Buprenex injecteerbaar (buprenorfinehydrochloride)Reckitt Benckiser PharmaceuticalsNDC 12496-0757-1
Cefazolin voor injectie, USPAPP PharmaceuticalsNDC 63323-238-61
PVP scruboplossing (povidoon-jood 7.5%)MedlineNDC 12496-0757-1
70% EthanolDecon Labs2716
Fosfaat gebufferde zoutoplossing zonder calcium of magnesiumLONZA17-516F
Sirius RedSigma365548
HematolxylinFisher (Richard-Allan Scientific)22-050-111 (7211)
EosineAnatech (Fisher)832 (NC9686037)
FormalineFisherSF100-20

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Higgins, G. M., Anderson, R. Experimental pathology of the liver - Restoration of the liver of the white rat following partial surgical removal. Arch Pathol. 12, 186-202 (1931).
  2. Cameron, G. R., Oakley, C. L. Ligation of the common bile duct. The Journal of Pathology and Bacteriology. 35 (5), 769-798 (1932).
  3. Kountouras, J., Billing, B. H., Scheuer, P. J. Prolonged bile duct obstruction: a new experimental model for cirrhosis in the rat. Br J Exp Pathol. 65 (3), 305-311 (1984).
  4. Michalopoulos, G. K., Barua, L., Bowen, W. C. Transdifferentiation of rat hepatocytes into biliary cells after bile duct ligation and toxic biliary injury. Hepatology. 41 (3), 535-544 (2005).
  5. Dipaola, F., et al. Identification of intramural epithelial networks linked to peribiliary glands that express progenitor cell markers and proliferate after injury in mice. Hepatology. 58 (4), 1486-1496 (2013).
  6. Guyot, C., Combe, C., Desmouliere, A. The common bile duct ligation in rat: A relevant in vivo model to study the role of mechanical stress on cell and matrix behaviour. Histochem Cell Biol. 126 (4), 517-523 (2006).
  7. Zhang, Y., et al. Effect of bile duct ligation on bile acid composition in mouse serum and liver. Liver Int. 32 (1), 58-69 (2012).
  8. Tag, C. G., et al. Bile duct ligation in mice: induction of inflammatory liver injury and fibrosis by obstructive cholestasis. J Vis Exp. (96), e52438(2015).
  9. Osawa, Y., et al. Systemic mediators induce fibrogenic effects in normal liver after partial bile duct ligation. Liver Int. 26 (9), 1138-1147 (2006).
  10. Khan, Z., et al. Bile Duct Ligation Induces ATZ Globule Clearance in a Mouse Model of alpha-1 Antitrypsin Deficiency. Gene Expr. 17 (2), 115-127 (2017).
  11. Birkhead, H. A., Briggs, G. B., Saunders, L. Z. Toxicology of cefazolin in animals. J Infect Dis. 128, 378(1973).
  12. Kunst, M. W., Mattie, H., van Furth, R. Antibacterial efficacy of cefazolin and cephradine in neutropenic mice. Infection. 7 (1), 30-34 (1979).
  13. Traul, K. A., et al. Safety studies of post-surgical buprenorphine therapy for mice. Lab Anim. 49 (2), 100-110 (2015).
  14. Carlson, J. A., et al. Accumulation of PiZ alpha 1-antitrypsin causes liver damage in transgenic mice. J Clin Invest. 83 (4), 1183-1190 (1989).
  15. Sifers, R. N., Finegold, M. J., Woo, S. L. Alpha-1-antitrypsin deficiency: accumulation or degradation of mutant variants within the hepatic endoplasmic reticulum. Am J Respir Cell Mol Biol. 1 (5), 341-345 (1989).
  16. Rudnick, D. A., Shikapwashya, O., Blomenkamp, K., Teckman, J. H. Indomethacin increases liver damage in a murine model of liver injury from alpha-1-antitrypsin deficiency. Hepatology. 44 (4), 976-982 (2006).
  17. Heinrich, S., et al. Partial bile duct ligation in mice: a novel model of acute cholestasis. Surgery. 149 (3), 445-451 (2011).
  18. Glaser, S. S., Alpini, G. Activation of the cholehepatic shunt as a potential therapy for primary sclerosing cholangitis. Hepatology. 49 (6), 1795-1797 (2009).
  19. Gurpinar, E., et al. A novel sulindac derivative inhibits lung adenocarcinoma cell growth through suppression of Akt/mTOR signaling and induction of autophagy. Mol Cancer Ther. 12 (5), 663-674 (2013).
  20. Alpini, G. G., Francis, H., Marzioni, M., Venter, J., Phinizy, J., LeSage, G. Madame Curie Bioscience Database. , Landes Bioscience. Austin, TX. (2013).
  21. Kirkland, J. G., et al. Reversible surgical model of biliary inflammation and obstructive jaundice in mice. J Surg Res. 164 (2), 221-227 (2010).
  22. Delhove, J. M., et al. Longitudinal in vivo bioimaging of hepatocyte transcription factor activity following cholestatic liver injury in mice. Sci Rep. 7, 41874(2017).
  23. Li, C., et al. Homing of bone marrow mesenchymal stem cells mediated by sphingosine 1-phosphate contributes to liver fibrosis. J Hepatol. 50 (6), 1174-1183 (2009).
  24. Xu, J., et al. Factors released from cholestatic rat livers possibly involved in inducing bone marrow hepatic stem cell priming. Stem Cells Dev. 17 (1), 143-155 (2008).
  25. Sharma, S., et al. Propitious role of bone marrow-derived mononuclear cells in an experimental bile duct ligation model: potential clinical implications in obstructive cholangiopathy. Pediatr Surg Int. 29 (6), 623-632 (2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Partial Bile Duct LigationBile Duct LigationObstructive CholestasisHepatic Bile DuctLiver RegenerationSurgical TechniqueMouse ModelLiver InjuryBile Duct ProliferationLocalized Obstruction

Related Articles