Modellazione Colite-Associated Cancro con azoxymethane (OMA) e sodio solfato destrano (DSS)
Summary
Dimostriamo un protocollo in cui somministrazione del azoxymethane agente genotossico (AOM) seguito da tre cicli di pro-infiammatoria agente destrano solfato di sodio (DSS) rapidamente e genera costantemente tumori del colon in topi con somiglianze morfologiche e molecolari a quelli osservati negli colite umana cancro-associata.
Abstract
I soggetti con malattia infiammatoria intestinale (IBD), come il morbo di Crohn (CD) o la colite ulcerosa (UC) sono ad aumentato rischio di sviluppare il cancro del colon-retto (CRC) su individui sani. Questo rischio è proporzionale alla durata e l'estensione della malattia, con una incidenza cumulativa fino al 30% in individui con UC di lunga data con ampio coinvolgimento del colon. 1 displasia del colon in IBD e la colite associata cancro (CAC) si ritiene che si sviluppano come conseguenza di ripetuti cicli di lesione cellulare epiteliale e la riparazione mentre queste cellule sono immersi in un ambiente citochina infiammatoria cronica. 2 Mentre cancri spontanei e colite associata parti la qualità di adenocarcinomi essendo, la sequenza di eventi molecolari sottostanti si crede di essere diverso. 3 Questo distinzione sostiene la necessità di modelli animali specifici di CAC.
Modelli murini diversi esistono attualmente per lo studio di CAC. Destrano solfato Sodium (DSS), un agente con effetti tossici diretti sul epitelio del colon, può essere somministrata in acqua potabile a topi in più cicli per creare uno stato infiammatorio cronico. Con durata sufficiente, alcuni di questi topi svilupperanno tumori. 4 sviluppo tumorale è accelerato in questo modello se somministrato in un pro-cancerogene impostazione. Questi includono i topi con mutazioni genetiche nei percorsi tumorigenesi (APC, p53, MSH2), così come topi pre-trattati con agenti genotossici (azoxymethane [AOM], 1,2-dimetilidrazina [DMH]) 5.
La combinazione di DSS con OMA come modello per il cancro colite associata ha guadagnato popolarità per la sua riproducibilità, potenza, prezzo basso, e facilità d'uso. Se hanno un meccanismo condiviso, AOM è stato trovato per essere più potente e stabile in soluzione di DMH. Mentre lo sviluppo del tumore in altri modelli generalmente richiede diversi mesi, topi iniettati con AOM e successivamente trattato con DSS sviluppano tumori adeguate in uns soli 7-10 settimane. 6, 7 Infine, AOM e DSS può essere somministrato a topi di qualsiasi background genetico (knock out, transgenica, ecc) senza incroci per un ceppo specifico oncogeno. Qui, dimostriamo un protocollo per l'infiammazione-driven tumorigenesi del colon nei topi utilizzando una singola iniezione di OMA seguito da tre cicli di sette giorni di DSS per un periodo di 10 settimane. Questo modello induce tumori con alterazioni istologiche e molecolari molto simili a quelle che si verificano in CAC umana e fornisce un modello di grande valore per lo studio della oncogenesi e chemioprevenzione in questa malattia. 8
Protocol
Discussion
Il trattamento dei topi con OMA e DSS rapidamente ed efficacemente i modelli umani colite associata a cancro. Ipotesi riguardanti i fattori ereditari contribuiscono alla colite tumori associati possono essere facilmente studiato con topi geneticamente. 13, 16 In alternativa, l'effetto di bersagli farmacologici in colite associata a cancro può essere studiata utilizzando topi wild-type.
Anche se questo modello è molto apprezzato da coloro che sono interessati allo studio dell…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato in parte finanziato dal DK089016 e L30 RR030244 (MAC), CA153036 (AS), e P30-DK52574 (al Core Digestive Diseases Washington University Research). AIT è stato un Howard Hughes Medical Institute Research Fellow Medical Training.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| C57BL/6J Mice | Jackson Laboratory | 000664 | |
| Azoxymethane (AOM) | Sigma Aldrich | A5486-100MG | Stock solution: dilute to 10 mg/ml in distilled water to be kept at -20 °C as 0.5 – 1 ml aliquots.
Working solution: dilute stock to 1 mg/ml in isotonic (0.9%) saline |
| Dextran Sulfate Sodium (DSS) | TdB Consultancy | DB001 | MW 40 kDa (36-50 kDa preparations from other sources are acceptable; The same lot should be used for a single experiment)6 |
| Coloview miniendoscopic system | Karl Storz | Multiple | See Becker et al. for detailed explanation of equipment and setup.11 |
| TPP Rapid FILTERMAX 500 ml Bottle-Filter, 0.22 μm PES | Midwest Scientific | TP99500 | Any standard tissue culture filter is acceptable |
| Ethyl Alcohol 200 Proof ASC/USP | Pharmaco-AAPER (or other) | 11ACS200 | Dilute to 70% in distilled water |
| Isoflurane, USP | Butler Animal Health Supply | 4029405 | Place mouse in glass jar with gauze or a small cloth soaked in anesthetic |
| 18G Straight Gavage Needle | Braintree Scientific | N-008 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma Aldrich | P5493 | Dilute to 1X (0.01 M) in distilled water |
| Cold Tray (Tissue Tek II Cold Plate) | Fisher Scientific | NC9491941 | Store at -20 °C |
| ImageJ Software | NIH (free download) | http://rsbweb.nih.gov/ij/ | |
| Formaldehyde (37%) | Fisher Scientific | F79-500 | Dilute to 10% in PBS |
| BD Bacto Agar | Fisher Scientific | DF0140-01-0 | Use hotplate to create 2% solution in distilled water |
| Miltex Eye Dressing Forceps | MedPlus Inc. | 18-780 | |
| Miltex Eye Scissors | MedPlus Inc. | 18-1430 | Curved points prevent damage to colon during opening. |
| Alcian Blue 8GX (powder) | Sigma Aldrich | A5268 | Add 1 g powder to 100 ml 3% acetic acid (3 ml glacial acetic acid + 97 ml distilled water) |
| 1 mL Tuberculin syringe with attached 26 G x 3/8 in intradermal bevel needle | BD | 305946 | For injection of AOM |
References
- Ekbom, A. Ulcerative colitis and colorectal cancer. A population-based study. N. Engl. J. Med. 323, 1228-1233 (1990).
- Terzic, J. Inflammation and colon cancer. Gastroenterology. 138, 2101-2114 (2010).
- Ullman, T. A., Itzkowitz, S. H. Intestinal inflammation and cancer. Gastroenterology. 140, 1807-1816 (2011).
- Okayasu, I. Dysplasia and carcinoma development in a repeated dextran sulfate sodium-induced colitis model. J. Gastroenterol. Hepatol. 17, 1078-1083 (2002).
- Kanneganti, M., Mino-Kenudson, M., Mizoguchi, E. Animal models of colitis-associated carcinogenesis. J. Biomed. Biotechnol. 342637, (2011).
- Neufert, C., Becker, C., Neurath, M. F. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nat. Protoc. 2, 1998-2004 (2007).
- Tanaka, T. A novel inflammation-related mouse colon carcinogenesis model induced by azoxymethane and dextran sodium sulfate. Cancer Sci. 94, 965-973 (2003).
- De Robertis, M. The AOM/DSS murine model for the study of colon carcinogenesis: From pathways to diagnosis and therapy studies. J. Carcinog. 10, 9 (2011).
- Wirtz, S. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nat. Protoc. 2, 541-546 (2007).
- Cooper, H. S. Clinicopathologic study of dextran sulfate sodium experimental murine colitis. Lab Invest. 69, 238-249 (1993).
- Becker, C., Fantini, M. C., Neurath, M. F. High resolution colonoscopy in live mice. Nat. Protoc. 1, 2900-2904 (2006).
- Becker, C., Fantini, M. C., Wirtz, S., Nikolaev, A., Kiesslich, R., Lehr, H. A., Galle, P. R., Neurath, M. F. In vivo imaging of colitis and colon cancer development in mice using high resolution chromoendoscopy. Gut. 54, 950-954 (2005).
- Shaker, A. Epimorphin deletion protects mice from inflammation-induced colon carcinogenesis and alters stem cell niche myofibroblast secretion. J. Clin. Invest. 120, 2081-2093 (2010).
- Boivin, G. P. Pathology of mouse models of intestinal cancer: consensus report and recommendations. Gastroenterology. 124, 762-777 (2003).
- Cooper, H. S. Dysplasia and cancer in the dextran sulfate sodium mouse colitis model. Relevance to colitis-associated neoplasia in the human: a study of histopathology, B-catenin and p53 expression and the role of inflammation. Carcinogenesis. 21, 757-768 (2000).
- Yoshida, Y. The forkhead box M1 transcription factor contributes to the development and growth of mouse colorectal cancer. Gastroenterology. 132, 1420-1431 (2007).
- Suzuki, R. Strain differences in the susceptibility to azoxymethane and dextran sodium sulfate-induced colon carcinogenesis in mice. Carcinogenesis. 27, 162-169 (2006).
- Mahler, M. Differential susceptibility of inbred mouse strains to dextran sulfate sodium-induced colitis. Am. J. Physiol. 274, 544-551 (1998).
- Nambiar, P. R. Preliminary analysis of azoxymethane induced colon tumors in inbred mice commonly used as transgenic/knockout progenitors. Int. J. Oncol. 22, 145-150 (2003).
- Tanaka, T. Colorectal carcinogenesis: Review of human and experimental animal studies. J Carcinog. 8, (2009).
- Ciorba, M. A. Induction of IDO-1 by immunostimulatory DNA limits severity of experimental colitis. J. Immunol. 184, 3907-3916 (2010).
- Kerr, T. A. Dextran sodium sulfate inhibition of real-time polymerase chain reaction amplification: A poly-A purification solution. Inflamm. Bowel Dis. 18, 344-348 (2012).
- Tang, Y. is required for resection-induced changes in apoptosis, proliferation, and members of the extrinsic cell death pathways. Gastroenterology. 126, 220-230 (2004).
