Een muismodel van intestinale gedeeltelijke obstructie
5 maart 2018
Intestinale obstakels zijn een gedeeltelijke of volledige verstopping van de darm die leiden ernstige buikpijn, misselijkheid tot kan, braken, en het voorkomen van de passage van ontlasting. Deze procedure voor het maken van intestinale gedeeltelijke obsructions in muizen is betrouwbaar in het bestuderen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan de pathologische celgroei en dood in de darm.
Het algemene doel van deze chirurgische procedure is om betrouwbaar en consistent darmobstructies te produceren bij muizen die de studie van de moleculaire en fenotypische veranderingen in gastro-intestinale weefsel vergemakkelijken die optreden als reactie op de obstructies. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in het gastro-intestinale veld rondom de cellulaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de fenotypische veranderingen die het gevolg zijn van darmobstructie. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn dat deze betrouwbaar, reproduceerbaar en kosteneffectief is.
De implicaties van deze techniek strekken zich uit naar de therapie van darmobstructie omdat ze fenotypische omstandigheden nabootsen die worden waargenomen in humane pathologieën veroorzaakt door darmobstructie. Het demonstreren van deze procedure zal worden gedaan door Se Eun Ha, een postdoc, en Lai Wei, een afgestudeerde student, beiden uit ons laboratorium. Na het bevestigen van een gebrek aan reactie op teenprik, breng zalf aan op de ogen van het dier en plaats de muis op een verwarmingskussen.
Verwijder het haar van de buik met ontharingscreme en reinig de blootgestelde huid met 70% ethanol. Desinfecteer de chirurgische plek met povidon-jodiumoplossing en wikkel het dier in met een steriele papier van 25 bij 50 centimeter met een opening van 2,5 bij 2,5 centimeter voor het chirurgische gebied. Bevestig het scherm met steriele strips aan de randen van de opening en de huid en gebruik een mesje nummer 15 om een longitudinale huidincisie van drie centimeter te maken.
Gebruik pincetten en chirurgische schaar om de huid voorzichtig te scheiden van de musculoperitoneale laag zonder het weefsel in te snijden en lokaliseer de linea alba. Gebruik vervolgens micropincetten en schaar om twee centimeter langs de linea alba te snijden om de intraperitoneale holte bloot te leggen en lokaliseer voorzichtig het cecum. Gebruik de micropincetten om het cecum, proximale colon en ileum langzaam en voorzichtig vanuit de intraperitoneale holte naar de steriele draagdoek te verplaatsen en bevochtig onmiddellijk het darmweefsel met 0,9% steriele zoutoplossing gedrenkte gaas.
Lokaliseer het mesenterium tussen het ileum en de proximale colon en maak een incisie van een centimeter in het mesenterium evenwijdig aan en net onder het ileum, waarbij u ervoor zorgt dat u geen vaten snijdt. Snijd longitudinaal om het mesenterische vat te openen en gebruik micropincetten om een autoclaved gesteriliseerde siliconenring van geschikte grootte te openen. Steek een uiteinde van de ring door de incisie en breng het uiteinde van de ring in contact met het eerste uiteinde om het instrument in zijn oorspronkelijke vorm terug te brengen.
Bevestig dat de ring volledig het ileum omringt en sluit de ring met een hechtdraad. De incisies in het mesenterium moeten groot genoeg zijn voor de ring, maar klein genoeg dat er geen bloedvaten worden ingesneden. Zorg er ook voor dat de ring op het ileum wordt geplaatst, niet op de colon.
Breng voorzichtig de darmen terug naar hun oorspronkelijke anatomische locatie en gebruik een absorberbare hechtdraad in een eenvoudige continue hechting om de musculoperitoneale laag langs de linea alba te sluiten. Reinig eventueel bloeden met 0,9% steriele zoutoplossing gedrenkte gaas en gebruik een nieuwe nylondraad en een eenvoudige continue hechting om de huid te sluiten. Desinfecteer vervolgens de wondplek met povidon-jodium en injecteer antibiotica voordat het dier in een verwarmingspoortje met monitoring wordt geplaatst tot volledige liggen.
In dit experiment was de dunne darm acht dagen na de gedeeltelijke obstructiechirurgie gedeeltelijk gevuld en uitgerekt en volledig gevuld en uitgerekt op 13 dagen na de gedeeltelijke obstructiechirurgie in vergelijking met controle sham-geopereerde dieren. Verder was de vorming van fecale pellets in de colon van muizen op dag acht en 13 na gedeeltelijke obstructiechirurgie verminderd in vergelijking met die in controledieren. De gladde spierlaag van het ileum net stroomopwaarts van de ring was hypertrofisch op acht dagen na gedeeltelijke obstructiechirurgie met verdere hypertrofie waargenomen op dag 13.
De gladde spiercellen groeiden met progressief snellere snelheden in alle drie weefsellagen op acht en 13 dagen na gedeeltelijke obstructiechirurgie zoals beoordeeld door immunochemische analyse, terwijl de interstitiële cellen van Cajal binnen de intra- en intermusculaire lagen degenereerden. Platelet-Derived Growth Factor Receptor alpha positieve celsubtypen, ook bekend als PDGFR alpha cellen, werden dynamisch hermodelleerd binnen de intermusculaire lagen van muizen met gedeeltelijke obstructie, met groei waargenomen op acht dagen na de operatie die tegen dag 13 was gedegenereerd. Bovendien gingen ook neuronale cellen significant verloren in de inter- en intramusculaire regio's van muizen met gedeeltelijke obstructie op zowel dag acht als 13 na de operatie.
Eenmaal onder de knie, moet deze techniek binnen 30 minuten worden voltooid om de overleving van de muis te garanderen. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om het weefsel snel en delicaat te behandelen. Na deze procedure kunnen andere methoden zoals gastro-intestinale trendtesten worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden over hoe obstructies de darmperistaltiek veranderen.
Na de ontwikkeling van deze techniek heeft deze de weg gebaand voor onderzoekers op het gebied van gastro-intestinale onderzoek om de gevolgen van darmobstructie bij muizen te onderzoeken. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u snel en correct een ring om het ileum van de muis plaatst voor het creëren van gedeeltelijke darmobstructie. Vergeet niet dat het werken met chirurgische gereedschappen en naalden buitengewoon gevaarlijk kan zijn, dus neem de juiste voorzorgsmaatregelen.
Zorg er ook voor dat u steriele handschoenen draagt en aseptische technieken toepast tijdens het uitvoeren van deze procedure.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een chirurgische procedure die is ontworpen om darmobstructies bij muizen te creëren, wat essentieel is voor het bestuderen van moleculaire en fenotypische veranderingen in gastro-intestinaal weefsel. De methode is betrouwbaar, reproduceerbaar en kostenefficiënt, waardoor het een waardevol instrument is voor onderzoekers in dit vakgebied.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Gastro-intestinaal onderzoek
- Pathologische studies
- Diermodellen
Achtergrond
- Intestinale obstructies kunnen leiden tot ernstige gezondheidsproblemen.
- Inzicht in de mechanismen van obstructie kan bijdragen aan therapeutische benaderingen.
- Deze studie heeft tot doel menselijke pathologieën na te bootsen in een gecontroleerde omgeving.
- De procedure wordt gedemonstreerd door ervaren onderzoekers.
Doel van de studie
- Om betrouwbare darmobstructies bij muizen te produceren.
- Om de cellulaire mechanismen die betrokken zijn bij gastro-intestinale reacties te bestuderen.
- Om fenotypische veranderingen als gevolg van obstructies te onderzoeken.
Gebruikte methoden
- Het creëren van darmobstructies bij muizen.
- Monitoring van moleculaire en fenotypische veranderingen.
- Gebruik van postoperatieve verzorgingstechnieken.
- Beoordeling van de betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid van de methode.
Belangrijkste resultaten
- De procedure produceert consistent darmobstructies.
- Er werden significante veranderingen in het gastro-intestinale weefsel waargenomen.
- De methode is gevalideerd als kostenefficiënt en betrouwbaar.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van pathologieën van darmobstructies bij mensen.
Conclusies
- Deze chirurgische techniek is een waardevol instrument voor gastro-intestinaal onderzoek.
- Het maakt het mogelijk om cellulaire mechanismen in een gecontroleerde setting te onderzoeken.
- De implicaties strekken zich uit tot potentiële therapeutische strategieën voor darmobstructies.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor leidinggevenden
Dit chirurgische model stelt biofarmaceutische onderzoekers in staat om hypertrofie van de gladde spiercellen in de darm en cellulaire remodellering te bestuderen in een gecontroleerde in vivo setting, wat bijdraagt aan de mechanistische risicoreductie van therapeutische targets voor obstructieve gastro-intestinale aandoeningen. Door de fenotypische veranderingen te reproduceren die worden waargenomen bij menselijke darmobstructie, biedt het model voorspellende waarde voor targetvalidatie en assayontwikkeling in vroege discovery-pipelines. De betrouwbaarheid en het lage mortaliteitspercentage verbeteren de translationele continuïteit van de ontdekkingsfase tot aan de preklinische validatie.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Target-Validatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen te onderzoeken met betrekking tot hypertrofie van de gladde spieren in de darm en degeneratie van de interstitiële cellen van Cajal.
- Operationele waarde: Ondersteunt functionele targetvalidatie door pathologische veranderingen in PDGFRα+ subsets en neurale cellen tijdens de progressie van de obstructie te modelleren.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde biologische systemen voor met kwantificeerbare read-outs voor hypertrofie en cellulaire degeneratie voor downstream compound screening.
- Operationele waarde: Levert reproduceerbare metrieken voor intestinale dilatatie en hypertrofie op gedefinieerde tijdstippen (8 en 13 dagen na de operatie) voor assay-standaardisatie.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Modelleert ziekterelevante weefselremodellering, waaronder veranderingen in SMC, ICC, PDGFRα+ en neuronale cellen, die in lijn zijn met pathologieën van menselijke darmobstructie.
- Operationele waarde: Faciliteert preklinische continuïteit door longitudinale beoordeling van cellulaire mechanismen mogelijk te maken gedurende twee weken na de obstructie.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het model is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van het testen van target-hypothesen via lead-identificatie tot de preklinische beoordeling van de werkzaamheid, in het bijzonder voor therapeutica die gericht zijn op het maag-darmstelsel.
- Discovery Biology: Ondersteunt mechanistische risicoreductie door de betrokkenheid van signaalpaden bij hypertrofie van de gladde spieren en cellulair verlies tijdens obstructie te verduidelijken.
- Screening: Levert assay-klaar weefsel met kwantificeerbare hypertrofie en cellulaire degeneratie voor een betrouwbare evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Maakt meting van de dikte van de gladdespierlaag, PDGFRα+ celdynamiek en neuronaal verlies mogelijk als kwantitatieve eindpunten.
- Translational Research: Verbindt bevindingen uit de discovery-fase met preklinische validatie via tijdsonafhankelijke fenotypische progressie die de menselijke ziekte weerspiegelt.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar chirurgisch platform voor meerdere target-validatiecampagnes binnen GI-therapeutische gebieden.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellend vertrouwen in target-engagement door modellering van cellulaire remodelleringsmechanismen bij obstructie.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde chirurgische procedure met een lage mortaliteit en reproduceerbare darmdilatatie over verschillende cohorten.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen door biologische ambiguïteit bij de validatie van GI-targets te verminderen.
- Portfolio-impact: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van verbindingen mogelijk op basis van effecten op obstructie-geïnduceerde hypertrofie en cellulaire remodellering.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in microsurgische technieken en de omgang met darmweefsel.
- Maakt gebruik van steriele chirurgische instrumenten, siliconen ringen, hechtingen en apparatuur voor postoperatieve monitoring.
- Vereist gestandaardiseerde protocollen voor postoperatieve zorg, inclusief analgesie, antibiotica en warmteondersteuning om de overleving te waarborgen.
- Vereist overwegingen voor aanpassingen aan verschillende muizenstammen en het targeten van specifieke darmsegmenten.
- Praktische beperkingen omvatten vereisten voor chirurgische precisie om vaatschade te voorkomen en een correcte plaatsing van de ring op het ileum te garanderen.
