Descrevemos um modelo murino de íleo paralítico pós-operatório gerado por manipulação intestinal. A função do trânsito gastrointestinal, as alterações patológicas e a ativação das células imunes foram avaliadas 24 h após a cirurgia.
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Descrevemos um modelo murino de íleo paralítico pós-operatório gerado por manipulação intestinal. A função do trânsito gastrointestinal, as alterações patológicas e a ativação das células imunes foram avaliadas 24 h após a cirurgia.
A maioria dos pacientes apresenta íleo paralítico pós-operatório (IOP) após a cirurgia, o que está associado ao aumento da morbidade, mortalidade e tempo de hospitalização. A IOP é uma consequência de danos mecânicos durante a cirurgia, resultando em interrupção da motilidade no trato gastrointestinal. Os mecanismos da IOP estão relacionados à sensibilidade neuronal aberrante, função de barreira epitelial prejudicada e aumento da inflamação local. No entanto, os detalhes permanecem enigmáticos. Portanto, modelos murinos experimentais são cruciais para elucidar a fisiopatologia e o mecanismo da lesão de POI e para o desenvolvimento de novas terapias.
Aqui, apresentamos um modelo murino de POI gerado por manipulação intestinal (IM) que é semelhante à cirurgia clínica; Isso é conseguido por danos mecânicos ao intestino delgado, massageando o abdômen 1-3 vezes com um cotonete. IM retardou o trânsito gastrointestinal 24 horas após a cirurgia, conforme avaliado por gavagem FITC-dextrana e detecção de fluorescência do trato digestivo segmentar. Além disso, o edema tecidual da submucosa e a infiltração de células imunes foram investigados por coloração de hematoxilina e eosina e citometria de fluxo. A pressão adequada do IM e um efeito hiperêmico no intestino são críticos para o procedimento. Este modelo murino de POI pode ser utilizado para estudar os mecanismos de dano intestinal e recuperação após cirurgia abdominal.
O íleo paralítico pós-operatório (IOP) é uma síndrome que representa um desafio significativo no campo da saúde humana, particularmente no manejo de pacientes submetidos à cirurgia abdominal. Caracterizada pela recuperação tardia da motilidade gastrointestinal, a IOP contribui para internações prolongadas e aumento dos custos com saúde, mas não existe definição, etiologia ou tratamento estabelecidos1. Pesquisas recentes lançaram luz sobre o papel fundamental das células imunes na progressão do POI 2,3,4, mas é necessária uma investigação mais aprofundada para elucidar os mecanismos subjacentes envolvidos.
Neste protocolo, apresentamos um modelo murino de IOP induzido por cirurgia intra-abdominal, que imita de perto o impacto da cirurgia abdominal no trato digestivo. Nosso objetivo era fornecer um método padronizado para modelar POI em camundongos, permitindo que os pesquisadores investigassem sua fisiopatologia e explorassem novas intervenções terapêuticas.
A lógica por trás do desenvolvimento e utilização dessa técnica reside na necessidade de modelos pré-clínicos confiáveis para estudar POI. As abordagens tradicionais para estudar o POI geralmente carecem de relevância translacional ou não conseguem capturar a complexa interação de fatores que contribuem para a condição. Ao introduzir um modelo murino que replica de perto o cenário clínico, os pesquisadores podem investigar com mais precisão os mecanismos subjacentes ao POI e testar possíveis intervenções terapêuticas em um ambiente experimental controlado.
Comparado a técnicas alternativas, o modelo murino de POI apresentado neste protocolo oferece várias vantagens. Inicialmente, integramos nossos achados experimentais com avanços recentes para estabelecer um protocolo padronizado e reprodutível para induzir POI em animais experimentais. Este protocolo facilita a avaliação consistente da função do trânsito gastrointestinal. Em segundo lugar, o emprego de coloração histológica e citometria de fluxo permitiu a avaliação do inchaço do tecido, proliferação e ativação de células imunes, produzindo informações valiosas sobre os processos inflamatórios subjacentes ao POI5.
No contexto mais amplo da literatura, o estabelecimento de um modelo murino de POI contribui para a expansão do corpo de pesquisas destinadas a compreender a fisiopatologia dessa condição. Ao preencher a lacuna entre a ciência básica e a prática clínica, os modelos pré-clínicos desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para o POI6. Além disso, a disponibilidade de modelos animais padronizados aumenta a reprodutibilidade e comparabilidade dos resultados da pesquisa em diferentes laboratórios. No entanto, esse modelo de POI depende da estimulação mecânica durante o procedimento cirúrgico. Outras formas de íleo paralítico induzido por estimulação podem não ser adequadas para este modelo. Além disso, os pesquisadores devem considerar fatores como regulamentos de bem-estar animal, considerações éticas e disponibilidade de recursos ao planejar experimentos usando esse modelo.
Em resumo, a introdução de um modelo murino de POI significa um avanço notável na pesquisa pré-clínica sobre essa condição debilitante. Além disso, empregamos coloração H & E e citometria de fluxo para avaliar o inchaço do tecido e a proliferação e ativação de células imunes. O estabelecimento de um modelo de POI murino facilitaria a descoberta de mecanismos de POI e promoveria o desenvolvimento de novas terapias para POI.
Os cuidados com os animais e os procedimentos experimentais foram conduzidos de acordo com os Princípios Orientadores no Cuidado e Uso de Animais (China) e foram aprovados pelo Comitê de Revisão de Ética do Hospital da Amizade de Pequim (NO. 20-2056). Camundongos C57BL/6 (8-12 semanas de idade) foram usados para o estudo.
1. Preparação para a cirurgia
2. Anestesia
3. Cirurgia
4. Ensaio de trânsito gastrointestinal
5. Inclusão em parafina e coloração de hematoxilina e eosina (HE)
6. Isolamento de células imunes e citometria de fluxo
Nesse protocolo, a IOP foi induzida cirurgicamente por manipulação intestinal (MI), que é semelhante ao efeito da cirurgia clínica. No grupo sham, foi feita uma incisão sem o MI. Os camundongos POI foram sacrificados 24 horas após a cirurgia de POI, juntamente com os camundongos controle simulados. A função crítica do trato digestivo, função de trânsito de conteúdo, foi detectada por gavagem de FITC-dextrana. O modelo POI foi considerado bem-sucedido porque a intensidade do FITC aumentou na parte proximal do intestino delgado (Figura 2B). As médias dos GCs foram calculadas para quantificar a disfunção do trânsito do MI e indicar a consistência da operação (Figura 2C).
A coloração HE indicou a morfologia de diferentes segmentos do trato digestivo (Figura 3). A submucosa e a camada muscular lisa do duodeno e íleo ficaram inchadas 24 h após a indução do IOP (Figura 3A,B). Em comparação com aqueles em camundongos simulados, a coloração HE do duodeno revelou aumento da infiltração de células imunes em camundongos POI (Figura 3A).
A análise de citometria de fluxo multicolorida é o método central para analisar a proporção, o status e a função das células imunes. O tecido intestinal foi digerido com colagenase e desoxirribonuclease e separado em uma suspensão unicelular para citometria de fluxo. A estratégia de gating foi usada para determinar as proporções de células T CD3 e subpopulações relacionadas entre os LPLs (Figura 4A). O marcador de ativação e adesão CD69 e a expressão de células T CD4, células T CD8 e células T gd são reguladas positivamente em camundongos POI (Figura 4B)7. Da mesma forma, a proporção da subpopulação CD44+ PD-1+ (ativação, diferenciação terminal e marcador de exaustão) apresentou tendência crescente (Figura 4C)7. Além dos linfócitos, as proporções de subconjuntos de células mieloides (neutrófilos, células dendríticas e macrófagos) também aumentam após a cirurgia IM (Figura 4D)8.

Figura 1: Modelo murino de íleo paralítico pós-operatório. (A) Esquema do modelo murino de íleo paralítico pós-operatório. (B) Fixação do camundongo após anestesia e barbear. (C) A incisão foi exposta e coberta com uma gaze médica estéril. (D) Os tubos intestinais foram espremidos para fora da cavidade abdominal através da incisão abdominal e expostos colocando-os em gaze estéril. (E) Todo o intestino delgado foi exposto a um cotonete estéril umedecido. (F) A camada muscular foi fechada por sutura cirúrgica. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Ensaio de trânsito gastrointestinal para avaliação da função do trato digestivo. Às 22,5 h após a cirurgia, os camundongos simulados ou POI foram gavagados com solução de FITC-dextrana e sacrificados 90 minutos depois. (A) O trato digestivo foi dividido em 15 segmentos e numerados de acordo com a posição fisiológica. (B) Intensidade FITC de cada segmento do trato digestivo de camundongos simulados e POI. (C) Os centros geométricos do FITC-dextrano administrado foram calculados e são mostrados como gráficos de violino. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Coloração HE representativa do intestino delgado de camundongos POI. Coloração HE de seções transversais do duodeno (A) e (B) íleo de camundongos simulados e POI. Barras de escala: 100 μm ou 25 μm (imagem ampliada da inserção). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Análise citométrica de fluxo representativa de células imunes do intestino delgado de camundongos POI. (A) Estratégia de bloqueio por citometria de fluxo para populações de células T de tecidos intestinais delgados de camundongos POI 24 h após a cirurgia. (B) As proporções de marcadores ativos de células T CD69 + em células T CD4, células T CD8 e células T gd do intestino delgado de camundongos simulados e POI. (C) As proporções de marcadores ativos CD44 + PD-1 + entre células T CD4, células T CD8 e células T gd no intestino delgado de camundongos simulados e POI. (D) As proporções de neutrófilos (Ly6G + CD11b +), células dendríticas (CD11c + MHC-II +) e macrófagos (CD11b + F4 / 80 +) entre as células imunes vivas CD45 + Aqua- do intestino delgado de camundongos simulados e POI. O número em cada painel representa a porcentagem dos respectivos tipos de células. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
O sucesso da cirurgia depende de várias etapas críticas. Primeiro, manter a consistência durante a cirurgia intramural intestinal (IM) é imperativo para induzir lesões extensas no intestino delgado. A pressão adequada aplicada durante o procedimento IM e o efeito hiperêmico resultante no intestino são cruciais para o sucesso cirúrgico. A observação de todo o trato digestivo ficando rosado e exibindo manchas hemorrágicas vermelhas após esfregar com um cotonete serviu como um indicador de uma operação bem-sucedida. Além disso, garantir que o valor médio de GC permaneça em aproximadamente 5 após a cirurgia indica que o modelo foi bem-sucedido em comparação com o de camundongos operados simuladamente. O exame microscópico do edema tecidual na submucosa e da infiltração de células imunes, conforme demonstrado pela coloração HE, também serve como uma etapa crítica na validação da gravidade da IOP.
Modificações no protocolo podem ser necessárias para otimizar os resultados ou solucionar quaisquer desafios encontrados. Por exemplo, para exibir com precisão as alterações morfológicas no epitélio intestinal, recomenda-se a incorporação do tecido intestinal junto com seu conteúdo usando o fixador de Carnoy9. Este protocolo de incorporação exclusivo garante uma fixação rápida, o que é essencial para preservar a morfologia do tecido. No entanto, se os objetivos do investigador se concentrarem no epitélio ou na lâmina própria, é aconselhável empregar a técnica de laminação suíça aprimorada para inclusão de cera na preparação do tecido intestinal10. Essa técnica comprime o espaço interintestinal do tecido intestinal e garante uma direção consistente das vilosidades, facilitando a incorporação de todo o intestino delgado em uma amostra embebida em cera.
Apesar de sua utilidade, o protocolo tem limitações. Uma limitação é a dependência de modelos animais, que podem não replicar totalmente a complexidade da fisiopatologia humana. Além disso, variações na técnica cirúrgica e nas respostas individuais do camundongo podem introduzir variabilidade nos resultados. De acordo com nosso estudo recente, o uso de um operador consistente é um princípio importante para reduzir a variabilidade dependente do operador. Além disso, Van et al. introduziram um dispositivo de fabricação própria capaz de aplicar um peso específico ao intestino, garantindo pressão consistente sobre o IM em diferentes camundongos11. Essa abordagem realmente se mostra valiosa para manter a consistência do modelo.
Este protocolo representa uma contribuição valiosa para o campo, fornecendo um método padronizado para induzir POI por meio de cirurgia IM em camundongos. Ao elucidar etapas críticas e oferecer modificações para incorporação de tecidos e isolamento de células imunes, este protocolo aumenta a reprodutibilidade e a confiabilidade na modelagem de POI. A utilização da citometria de fluxo 7,8 para análise de células imunes permite uma investigação abrangente da resposta imune subjacente à patogênese da POI, complementando as técnicas existentes e expandindo nossa compreensão dessa complexa síndrome.
O protocolo apresentado aqui é promissor para futuras pesquisas pré-clínicas focadas na compreensão e tratamento de POI. Ao refinar as técnicas cirúrgicas e otimizar os métodos de processamento de tecidos, os pesquisadores podem explorar ainda mais os mecanismos subjacentes ao desenvolvimento de POI e identificar novos alvos terapêuticos. Além disso, a compatibilidade do protocolo com a citometria de fluxo permite um perfil imunológico aprofundado, abrindo caminhos para a investigação de intervenções imunomoduladoras destinadas a aliviar os sintomas de POI. No geral, o protocolo estabelece as bases para o avanço de nosso conhecimento sobre POI e o desenvolvimento de estratégias terapêuticas direcionadas para melhorar os resultados dos pacientes.
Os autores não têm nada a divulgar.
Somos gratos ao Centro de Animais de Laboratório, ao Instituto de Pesquisa Clínica de Pequim e ao Hospital da Amizade de Pequim por fornecer cuidados com os animais. Este trabalho foi apoiado pelo Programa Nacional de P&D de Tecnologias-Chave (nº 2015BAI13B09), Fundação de Ciências Naturais de Pequim (nº 7232035), Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (nº 82171823, 82374190) e Jovens Acadêmicos Distintos do Hospital da Amizade de Pequim (nº yyqcjh2022-4).
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 1 M HEPES | Thermo | 15630080 | |
| APC anti-mouse I-A/I-E (MHC-II) | biolegend | 107614 | |
| APC anti-mouse TCRb | Biolegend | 109212 | |
| APC/Cy7 anti-mouse CD4 | Biolegend | 100414 | |
| APC/Cy7 anti-mouse Ly6G | Biolegend | 127624 | |
| Brilliant Violet 421 anti-mouse CD69 | Biolegend | 104545 | |
| Brilliant Violet 421 anti-mouse F4/80 | Biolegend | 123132 | |
| Brilliant Violet 785 anti-mouse/humano CD44 | Biolegend | 103041 | |
| BUV395 anti-mouse CD8a | BD | 563786 | |
| BUV737 anti-mouse CD3e | BD | 612771 | |
| Collagenase IV | Sigma-Aldrich | C5138 | |
| Microscópio de cultura | CKX53 | Olympus | |
| Desoxirribonuclease I do pâncreas bovino (DNase I) | Sigma-Aldrich | DN25-5G | |
| DL-Ditiotreitol solução | Sigma-Aldrich | 43816-10ML | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | EDS-100G | |
| FITC anti-rato CD45 | Biolegend | ||
| FITC-dextrano (70 kWM) | Sigma-Aldrich | FD70-100MG | Ensaio de Trânsito Gastrointestinal |
| Kit de coloração HE | solarbio | G1120 | |
| PE anti-rato CD11b | Biolegend | 101208 | |
| PE anti-rato PD-1 | Biolegend | 114118 | |
| PE/Cy7 anti-rato CD11c | Biolegend | 117318 | |
| Percoll | GE (Pharmacia) | 17-0891-01 | |
| Symphony A5 Citômetro de fluxo | BD-Detecção | e classificação de células imunes | |
| Tribromoetanol | Sigma-Aldrich | T48402 | Anestesia |
| Varioskan LUX | Thermo | N16699 | Leitor de microplacas multimodo |
| Zombie Aqua Kit de viabilidade fixável | Biolegend | 423102 | Fluorescente corante de viabilidade |
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