Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Kirurgisk Skade på Mouse Pancreas gjennom Ligering av bukspyttkjertelen duct som en modell for Endocrine og Exocrine Omprogrammering og spredning

Published: August 7, 2015 doi: 10.3791/52765

Abstract

Utvidelse av pankreas beta-celler in vivo eller ex vivo, eller produksjon av beta-cellene ved differensiering av en embryonisk eller voksen stamcelle, kan gi nye utvidbare kilder for beta-celler for å avhjelpe mangelen på human donor øy-transplantasjon som terapi for diabetes. Selv om de siste fremskritt har blitt gjort mot dette målet, mekanismer som regulerer beta celle ekspansjon og differensiering fra en stamme / stamcelle fortsatt å være preget. Her beskriver vi en protokoll for en skade modell i den voksne mus bukspyttkjertelen som kan fungere som et verktøy for å studere mekanismer vev ombygging og beta celleproliferasjon og differensiering. Delvis kanal ligering (PDL) er en eksperimentelt indusert skade av gnager bukspyttkjertelen involverer kirurgisk ligering av hovedbukspyttkjertelkanalen hvilket resulterer i en hindring for bortledning av eksokrine produkter ut av haleområdet av bukspyttkjertelen. Den påført skader induserer acinar atrofi, immunceller infiltrasjon og alvorlig vev ombygging. Vi har tidligere rapportert aktivering av Neurogenin (NGN) 3 uttrykker endogene stamceller lignende celler og en økning i beta celledeling etter PDL. Derfor gir PDL en basis for å studere signalene som er involvert i celle beta dynamikk og egenskapene til en endokrin progenitor i voksen bukspyttkjertelen. Siden, det er fremdeles i stor grad uklart, hvilke faktorer og stier bidra til beta -celleregenerering og spredning i PDL, vil en standardisert protokoll for PDL tillate for sammenligning på tvers av laboratorier.

Introduction

Den økende utbredelsen av diabetes, som berører mer enn 300 millioner mennesker verden over 1,2 har styrket letingen etter nye kilder til insulinproduserende betaceller, både in vitro og in vivo, å etterfylle mangelbetacellemasse. 3 Identifisere nøkkelen mekanismer og faktorer som regulerer beta celleproliferasjon og beta -celleregenerering, dvs. differensieringen av beta-celler fra et ikke-beta-celle eller stamceller, kan tilveiebringe nye mål for utvikling av regenerativ behandling i diabetes.

I den utviklende gnager bukspyttkjertelen, alle de endokrine celletyper skille fra en transient populasjon av endokrine progenitorceller, som uttrykker transkripsjonsfaktoren Neurogenin3 (Ngn3). 4,5 i voksen gnager bukspyttkjertelen, under normale fysiologiske betingelser, er beta cellemassen opprettholdes på et optimalt antall for å dekke metabolske krav. Endringer i betacellestørrelse,apoptose og replikering utgjør de viktigste mekanismene for beta celle ekspansjon og turn-over. 6-8 Mens potensialet i beta-cellene til å spre seg under normale fysiologiske forhold er homogen i hele befolkningen, er lav 9 deres spredning rate og re-replikering er begrenset av en dynamisk quiescence periode eller refraktærtid 6,7, påvirket av alder og glukosemetabolisme. 10 Etter endokrin stamceller har hittil ikke blitt identifisert i normale voksne bukspyttkjertelen, er -celleregenerering antatt å ikke bidra til normal voksen betacellevekst. 8

Derfor er identifiseringen av en fakultativ endokrine stamceller i voksen bukspyttkjertelen som er utvidbart og istand til å gi nye beta-celler ville tilveiebringe et nytt, eventuelt ubegrenset kilde av beta-celler.

Delvis duct ligation (PDL) er et dyr skademodell som har blitt beskrevet å indusere betacelle neogenesis i den voksne bukspyttkjertelen. 11,12 I denne modellen er den viktigste bukspyttkjertelen duct drenering av bukspyttkjertelen halen kirurgisk ligert. Den resulterende obstruksjon av eksokrint drenering induserer store vev-omforming, ledsaget av betennelse og acinar atrofi distalt for ligering. 12-14 Innenfor dette inflammatorisk miljø, re-ekspresjon av det endokrine progenitor markør Ngn3 er indusert og betacellevolumet øker todelt . Dette dobling i betacellevolum resultater fra generasjon av nye betaceller fra en Ngn3 uttrykker embryonale-type endokrine stamceller og fra spredning av pre-eksisterende og nydannede betaceller som er utsatt for re-duplisering uten "quiescence periode". 11,15

Beta -celleregenerering og replikering i skademodeller, for eksempel pancreatectomy 6,7,16-19 og selektiv ablasjon av betaceller 20 har blitt grundig beskrevet. Men den regenerative utfallet i these modeller er påvirket av graden av påført skade og er forbundet med en redusert første betacellemasse 21. PDL er en kirurgisk modell der den første betacellemassen ikke blir påvirket og beta -celleregenerering og spredning er robust aktivert. Faktisk, i bukspyttkjertelen hos mus som gjennomgikk PDL er Ngn3 uttrykkende celler identifisert nær epitelbelegg av kanalen. Disse cellene kan bli isolert fra de ligerte pankreas av Ngn3 GFP-transgene mus ved hjelp av fluorescensaktivert cellesortering (FACS) og er i stand til å differensiere til funksjonelle beta-celler etter innpoding i og ex vivo kultur av bukspyttkjertelen av E12.5 Ngn3 - / - . mus 11 Tilsvarende i Ngn3 CreERT;. R26 YFP mus der celler som aktiverte den Ngn3 genet er permanent merket etter tamoxifen injeksjon, er label-positive Ngn3 celle-stammer betaceller oppdaget etter PDL 15 Videre nydannede betaceller fortynne pre -existing betaceller og fortrinnsvis finne i små holmer innen hvilke betaceller viser høy spredning potensial. 15 Ngn3 er viktig for beta celle ekspansjon etter PDL siden redusert Ngn3 uttrykk ved hjelp av target-spesifikke kort hårnål RNA betydelig reduserer betacellemasse og beta celleproliferasjon etter PDL. 11 Spesielt, brøkdel av Ngn3 celle-stammer betaceller og betacellemassen etter PDL kritisk avhenger av graden av induksjon Ngn3 15. Dette er i samsvar med den observasjon at høyt nivå av Ngn3 uttrykk er et viktig skritt for endocrine engasjement fra multipotente bukspyttkjertelen stamfedre under bukspyttkjertelen utvikling 22 I tillegg, selektiv ablasjon av Ngn3 uttrykke celler ved difteri-toksin administrasjon til Ngn3 CreERT;. R26 IDTR mus resulterer i redusert insulininnhold og redusert beta celleproliferasjon, særlig i små øyer. 15

Ngn3 uttrykk i kanal celler etter PDL har blitt bekreftet av mange 11,15,16,23,24, Ngn3 uttrykk i holmer cellene 24,25 og avvik i utfallet av PDL utfordret våre første observasjoner av økt beta cellemasse 26,27, utseende Ngn3 uttrykke duct-avledet endokrine stamfedre 24,26,28,29 og økt beta celledeling 27 etter PDL. 30

Disse motstridende resultatene kan, i hvert fall delvis, tilskrives en kombinasjon av faktorer, inkludert variasjoner i post-kirurgiske tidspunkter for analyse, kroppsvekt, kjønn og alder på mus, postoperative fysiologiske og miljømessige forhold og, viktigst, forskjeller i kirurgisk teknikk. 30 i våre hender, beta celle spredning, insulin innhold, beta celle volum og antall små holmer er konsekvent økt etter PDL. OgsåNgn3 mRNA konsekvent øker, men det er store forskjeller i Ngn3 mRNA uttrykket mellom PDL hale pancreases, som vi ikke har noen direkte forklaring. Vi antok at nivået av Ngn3 mRNA kan korrelere med graden av beta -celleregenerering fra ikke-beta-celler 15, men dette krever ytterligere substansen. Selv om det ikke fjerner alle eksperimentelle varianter, en standardisert metode for å utføre PDL kirurgi gir bedre ensartethet i resultater og åpner nye veier i å studere beta celleproliferasjon og -celleregenerering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle manipulasjoner følge retningslinjene gitt av Den europeiske konvensjon om beskyttelse av virveldyr som brukes til eksperimenter og andre vitenskapelige formål (ETS 123 og og 2010/63 / EU).

1. Utarbeidelse av arbeidsplassen

  1. Gi en dedikert forberedelse område, en kirurgisk område og et recovery-området.
  2. Gjennomføre hele kirurgiske prosedyren i en laminær strømning kabinett for å minimere miljøforurensninger.
  3. Monter forsyninger (som er oppført i materialer og metoder) som trengs på forberedelse, kirurgisk og utvinning området ved bruk av riktig aseptisk teknikk.
  4. Sørg for at kirurgiske verktøy er autoklavert før operasjonen.
  5. Tilveiebringe en resirkulerende vannvarmeputen ved en temperatur på 38 ° C for temperaturstabilisering under operasjonen. Dekke varmeputen med en steril vanntett pad.
  6. Gi et operasjonsmikroskop med en forstørrelse på minst 6.3X.
  7. Bruke et instrument klorlizer, for eksempel en varm perle sterilisator, å sterilisere instrumenter mellom kirurgiske prosedyrer.
  8. Forbered en utvinning område bestående av et stort bur, omgitt av flatt papir sengetøy

2. Klargjøring av Dyr for Surgery

  1. For PDL og sham kirurgi, bruker åtte uker gamle hannmus, plassert i standard bur og holdt på en 12 timers lys / 12 timers mørk syklus og foret med en standard gnagerdiett ad libitum.
    Merk: Her bruker vi BALB / cJrJ mus, men vi har også med hell brukt andre stammer og ulike transgene stammer.
  2. Bruk Buprenophine som preemptive analgesi (0,05 til 0,1 mg / kg) 30 min før operasjonen.
  3. Bedøve mus ved intraperitoneal injeksjon av 100 mg / kg ketamin og 5 - 10 mg / kg xylazin.
  4. Vurdere riktig anesthetization ved å observere gradvis tap av viljestyrte bevegelser og muskelavslapning. Test tap av reflekser ved tå knipe.
  5. Påfør ophthalmic salve til prevent tørrhet i øyne mens under anestesi.

3. Kirurgisk klargjøring

  1. Desinfisere thorax og abdomen med antiseptisk klorheksidin løsning.
  2. Barbere et område på 2,5 cm x 1,5 cm i magen.
  3. Desinfisere barbert området ved hjelp av gasbind dynket med klorheksidin løsning, da alkohol løsning og en endelig søknad av klorheksidin løsning.
  4. Plasser dyret i det kirurgiske området, slik at den fremstilte kirurgiske området er vendt oppover kirurgen.
  5. Drapere mus ved hjelp av en vanntett operasjonslaken med en åpning som forlater den desinfiserte mageregionen utsettes samtidig som dekker resten av legemet for å skape en steril arbeidsfelt. Overvåk musen før prosedyren for dybden på anestesi.

4. pankreasgang Ligation

  1. Laparotomi
    1. Gjør en øvre midtlinjen snitt i huden som strekker seg fra xiphoid prosessen til navlen ved hjelp av en sterilkirurgisk kniv. Separer den underliggende linea alba og bukhinnen hjelp steril saks for å avdekke den øvre abdominal kvadrant.
    2. Forhindre uttørking av de indre organer av vanlig overrisling med steril 0,9% natriumklorid.
    3. Bruke sterile pinsett eller vattpinne, trekke magen overlegent, utsette milten og milt lapp (halen region) i bukspyttkjertelen.
    4. Forsiktig trekke duodenum og den øvre del av jejunum til høyre øvre kvadrant abdominal å eksponere hode, nakke og kroppsregion i bukspyttkjertelen som omfattes av visceral peritoneum.
  2. Ligation
    1. Finn den anatomiske stilling av pankreatisk hovedkanalen i nakkeregionen i bukspyttkjertelen.
    2. Incise visceral peritoneum og gastrocolic ligament, gis tilgang til retroperitoneum, utsette kroppen og halen region i bukspyttkjertelen. For å avsløre nakkeregionen, utføre en Kocher manøver. Løft duodenum og leder avbukspyttkjertelen utenfor retroperitoneum hever dem fra nedre vena cava og aorta nedenfor.
    3. Plasser forsiktig slikkepott under nakkeregionen. Ligate bukspyttkjertelen duct med 6-0 prolene tråden på venstre side av portvenen som skiller gastro-duodenal og milt fliker.
    4. Utføre en andre ligering i umiddelbar nærhet til den første ligering for å sikre at flikene er tilstrekkelig separert.
    5. Ligere veldig nøye for ikke å skade de underliggende blodkar, nemlig den overlegne pancreaticoduodenal arterie, mindreverdig pancreaticoduodenal arterien og bukspyttkjertelen del av miltarterien.
    6. Plasser organene tilbake i bukhulen.
    7. Lukk snittet ved bruk av 4-0 polyglykol trådformede tråd i en kontinuerlig sutur mønster for muskel / peritoneal lag og i et diskontinuerlig mønster sutur for huden.

5. Sham Surgery

  1. Utføre alle trinnene som debeskrevet i trinn 1 til 4.1.4. Mens bukspyttkjertelen er utsatt, ikke utfører ligation av pankreasgang.
  2. Ved slutten av trinn 4.1.4, sett indre organer tilbake inn i bukhulen.
  3. Lukk snittet som beskrevet i 4.2.7.

6. Post-operative omsorg og oppfølging

  1. Etter den kirurgiske prosedyren er fullført, plasserer du muse i utvinning området. Denne består av et bur plassert på en varmepute og foret med flatt papir bedding for å opprettholde normal kroppstemperatur.
  2. Gi ernæringsmessig støtte for å unngå postoperative hypoglykemi ved fuktet mat plassert på buret bunnen. For dette formålet, bruke standard gnager slanke pellets dynket i vann før de myke.
  3. Tilveiebringe fluidstøtte med fuktet mat og gir vann ad libitum.
  4. Bruk Buprenophine som analgesi (0,05 til 0,1 mg / kg) to ganger daglig i to dager etter operasjonen. Under hele eksperimentell, oppfølging, Observe musene for forekomst av eventuelle tegn på infeksjon, herunder utskillelse av væske eller puss fra sår, eller for fysisk forringelse karakterisert av en reduksjon i stell oppførsel og aktivitetsnivå, lavere appetitt og vekttap.

7. Evaluering av Vellykket PDL og Harvest of PDL Tail og Sham Tail Pancreas

  1. Avlive mus ved cervikal dislokasjon.
  2. Re-barbere mageregionen for å unngå overheng av pels.
  3. Åpne abdominal hud og muskel lag og fjerne et stort område av hud og muskler for å oppnå god tilgang på bukspyttkjertelen.
  4. Bruke sterile pinsett eller vattpinne, magen er inntrukket overlegent, utsette milten og milt lapp (halen region) i bukspyttkjertelen.
  5. Trekk ut duodenum og den øvre del av jejunum å eksponere den gastro-duodenal lobe (head region) i bukspyttkjertelen.
    Merk: ligert del av PDL bukspyttkjertelen har nå redusert i størrelse og har blitt nestengjennomskinnelig slik at holmer er synlige som små hvite prikker. Hodepartiet i bukspyttkjertelen er ugjennomsiktig rosa og distinkt eksokrin lobuli kan observeres.
  6. Ved å bruke steril saks, separere ligert haledelen i bukspyttkjertelen fra milten, ved å skjære langs milten. Kuttet løs bindevevet som forbinder haleområdet av bukspyttkjertelen til de indre organer.
  7. Skjær PDL hale regionen rett foran liger, med unntak av ligaturen og vevet umiddelbart tilstøtende til den fra det høstede vev.
  8. For å isolere humbug hale vev, følger du trinn 7.1 til 7.5. Ved hjelp av steril saks skille halen regionen av narre bukspyttkjertelen fra milten ved å skjære langs milten. Isoler halen region ved å kutte inn i halsområdet i bukspyttkjertelen og kutte løs bindevevet som forbinder hale bukspyttkjertelen til de indre organer
    Merk: Både hale og hode regionen av humbug bukspyttkjertelen er ugjennomsiktige rosa, for å isolere begge deler hver for seg,skjære bukspyttkjertelen i nakkeregionen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

PDL induserer acinar atrofi og betennelse, men påvirker ikke kroppsvekt og glycemia

Etter 8 uker gamle BALB / c-mus er kanalen drenering eksokrine enzymer fra halen i bukspyttkjertelen ligert mens organ hode, som ligger ved siden av magesekken og tolvfingertarm, forblir upåvirket. Alder, kjønn og vekt tilpassede BALB / c-mus gjennomgå en falsk operasjon recapitulating alle trinn av delvis kanal ligation kirurgi, bortsett fra ligering av bukspyttkjertelkanalen. Pancreas vev ble høstet 3, 7, 14, 30 dager etter operasjonen.

Når PDL utføres riktig, mus vises sunn og ikke viser en signifikant forskjell i kroppsvekt (figur 1A) eller glycemia (figur 1B) sammenlignet med sham-opererte mus. Eksokrin acinar vev brytes gradvis etter PDL operasjon (figur 2A-E), noe som resulterer i en reduksjon i størrelse og vekt av ligert parti av P DL bukspyttkjertelen (figur 3), fra hereon kalt PDL halen. Tre dager etter PDL, blir acinar vev morfologi forstyrret og akinærceller gjennomgå apoptose (figur 4), og er trolig begravd ved å infiltrere CD45 + immunceller (figur 5). På dag 7 etter PDL, er mange acinar lobules erstattet av fibrotisk (figur 6) og fettvev (figur 2C-E), mens de resterende akinærceller gjennomgå acinar å duktalt metaplasia. Ved dag 14 etter PDL, nesten all acinar lobuli er blottet for akinærceller (figur 2A-E) Slik PDL hale bukspyttkjertelen synes gjennomsiktig, slik at bitene blir synlige for det blotte øye (figur 3). Samtidig med igangsettingen av acinar apoptose, er en økning i cellesyklusaktiviteten i ductal epitel observert (figur 7).

PDL induserer en økning i insulin + betacellevolum

ontent "> To uker etter PDL det totale betacellevolumet i PDL halen er fordoblet sammenlignet med ikke-ligert Sham hale. Beta cellevolum er kvantifisert ved å måle INS + område i 4 um seksjoner, 36 mikrometer fra hverandre som strekker seg over hele vevet utgjør 10% av totalvolumet bukspyttkjertelen. PDL induserer en økning av insulininnholdet to uker etter kirurgi sammenlignet med ikke-ligert bukspyttkjertelen som kan vises ved automatisert hele -tissue optisk tomografi (OPT). 15 Ettersom betacellestørrelsen endres ikke etter PDL Økningen i betacellevolum er et resultat av en økning i betacellenummer.

PDL induserer en økning i beta-celle proliferasjon og aktivering av Ngn3 ekspresjon

Beta celleproliferasjon blir analysert ved immunohistokjemisk (IHC) farging i pankreata høstet 7 dager og 14 dager etter Sham eller PDL kirurgi. Prosenten av beta-celler positive for proliferasjon markør Ki-67 kvantifiseres ved iANMERKNINGER av individuelle celler i en ikke-automatisk måte. På 7 og 14 dager etter PDL kirurgi, beta celleproliferasjon i PDL halen betydelig økt sammenlignet med ikke-ligert bukspyttkjertelen.

Innen 3 dager etter PDL uttrykket av embryonale holmen stamfar markør Ngn3 er betydelig økt i PDL hale sammenlignet med ikke-ligert bukspyttkjertelen. Maksimale nivåer av Ngn3 avskrift ble nådd innen en uke, og deretter sank sakte. Man måler rutinemessig Ngn3 genaktivering ved å uttrykke graden av Ngn3-kodende mRNA i PDL bukspyttkjertelen i forhold til den stabile Ngn3 nivået i tolvfingertarmen. Vi har nylig foreslått at omfanget av -celleregenerering i PDL kan avhenge av graden av Ngn3 genaktivering. 15,30

Figur 1
Figur 1. PDL har ingen innvirkning på kroppsvekt eller glykemi. Kroppsvekt (g) (A) og glykemi (mg/ DL) (B) fra humbug-opererte (hvite søyler) og PDL mus (svarte søyler) ble målt ved ulike tidspunkt (dag 0, 7, 14 og 30) etter operasjonen, og viste ingen signifikant forskjell mellom humbug og PDL opererte mus som helst punkt. Figur opprinnelig utgitt av Xu et al., 2008. 11. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2. PDL fører til en gradvis tap av akinærceller. Morfologisk endring av PDL hale bukspyttkjertel åpenbart av hematoxylin-eosin-farging på dag 3 (B), 7 (C), 14 (D) og 30 (E) etter operasjon, sammenlignet med sham-opererte hale bukspyttkjertelen (A). På tre dager etter ligation, kan bare en subtil forstyrrelse av acinar vev være observed (B). På syv dager etter ligation, er acinar vev alvorlig forstyrret og ductal komplekser har dannet (C). På 14 dager etter ligation, noen akinærceller forbli og acinar lobuli erstattes av ductal strukturer, en fibernett og adipocytter (merket med en stjerne (*) i panel C og E). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet .

Figur 3
Figur 3. PDL halen ved innhøsting. Sham hale (A) og PDL hale (B) høstet på dag 14 etter kirurgi. PDL halen er drastisk redusert i størrelse sammenlignet med Sham hale. Bildet (C) viser PDL halen på dag 14 etter kirurgi in situ. På grunn av tap av akinærceller, PDL halenvises gjennomskinnelig, hoved pankreasgang er godt synlig (markert med svart pil) og holmer er synlige som små hvite prikker (angitt med hvit pil). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4. PDL induserer apoptose acinar. Immunofarging for spaltede Caspase-3 i PDL halen ved 3, 7 og 14 dager etter kirurgi viser apoptotiske legemer i acinar kammeret på dag 3 og dag 7 etter operasjonen, mens akinærceller er nesten fraværende PDL halen på dag 14. Forstørrelses barer er 25 mikrometer. Figur opprinnelig utgitt av Xu et al., 2008. 11. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

= "Figur 5" src = "/ files / ftp_upload / 52765 / 52765fig5.jpg" />
Figur 5. PDL induserer immuncelleinfiltrasjon. Immunofarging for leukocytt-CD45 markøren, som viser tilstedeværelsen av et høyt antall av immunceller i PDL hale 7 dager etter kirurgi sammenlignet med sham bukspyttkjertelen. Forstørrelse barer er 50 mikrometer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6
Figur 6. PDL forårsaker fibrose. Immunofarging for glatt muskel a-aktin viser tilstedeværelsen av et fibrøst nettverk i PDL hale 14 dager etter kirurgi sammenlignet med sham bukspyttkjertelen. Forstørrelse barer er 50 mikrometer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

</ Html"Figur 7" src = "/ files / ftp_upload / 52765 / 52765fig7.jpg" />
Figur 7. PDL induserer en økning i kanal celleproliferasjon. Dobbelt immunofarging for kanalcellemarkør Cytokeratin 19 (CK19) og for spredning markør BrdU viser en økning i cellesyklusaktiviteten i kanalsystem celler. Forstørrelse barer er 25 mikrometer. Figur opprinnelig utgitt av Xu et al., 2008. 11. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Supplies for preparation area 
Hibiscrub  Regent Medical 5601IE5F11 Chlorhexidin diglucon
Ketamin Ceva BE-V202526 anesthesia
Rompun(2%) (Xylazin) Bayer BE-V041815 anesthesia
Duratears Alcon 34335-8 ointment for eyes
Razor
Supplies for surgical area 
Leica Operating microscope Leica 10446320
Hot bead sterilizer Fine Science Tools (FST) 18000-45
autoclaved surgical instruments Fine Science Tools (FST)
Recirclulating water heating pad Gaymar Industries, Inc. TP702
Adhesive OP-towel BARRIER 706500-07
OP-tape BARRIER 381035-00
Stella 3/5 Compresse de gaze (Sterile) Lohmann&Rauscher International 35968
Mini Plasco 0.9% NaCl solution B.BRAUN 3521680
6-0 prolene suture Ethicon 8706H
4-0 polyglycol suture Ethicon SL-607
Supplies for recovery area
Paper bedding (paper towel)
Vetergesic ecuPhar BE-V342955
Materials for analysis
Taqman Ngn3 primer Integrated DNA technologies Mm.PT.56a.33574796.gs
Taqman CycloA primer Integrated DNA technologies Mm.PT.39a.2.gs
anti-Rabbit Cleaved Caspase 3 antibody (D175) Cell Signaling 5A1E
anti-mouse/rat Ki-67 antibody eBioscience 14-5698-82
monoclonal anti-actin alpha-Smooth muscle-Cy3 (mouse) Sigma 085K4889
anti-rat Cytokeratin 19  DSHB
monoclonal Mouse anti-BrdU Dako M0744
Hoechst Sigma 33342

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Shaw, J. E., Sicree, R. A. Global estimates of the prevalence of diabetes for. Diabetes Res Clin Pract. 87, 4-14 (2010).
  2. Danaei, G., et al. National, regional, and global trends in fasting plasma glucose and diabetes prevalence since 1980: systematic analysis of health examination surveys and epidemiological studies with 370 country-years and 2·7 million participants. Lancet. 378, 31-40 (2011).
  3. Borowiak, M., Melton, D. A. How to make beta cells. Current opinion in Cell Biology. 21, 727-732 (2009).
  4. Gradwohl, G., Dierich, A., LeMeur, M., Guillemot, F. neurogenin3 is required for the development of the four endocrine cell lineages of the pancreas. Proc Natl Acad Sci U S A. 97, 1607-1611 (2000).
  5. Gu, G., Dubauskaite, J., Melton, D. A. Direct evidence for the pancreatic lineage: NGN3+ cells are islet progenitors and are distinct from duct progenitors. Development. 129, 2447-2457 (2002).
  6. Dor, Y., Brown, J., Martinez, O. I., Melton, D. A. Adult pancreatic beta-cells are formed by self-duplication rather than stem-cell differentiation. Nature. 429, 41-46 (2004).
  7. Teta, M., Rankin, M. M., Long, S. Y., Stein, G. M., Kushner, J. A. Growth and regeneration of adult beta cells does not involve specialized progenitors. Dev Cell. 12, 817-826 (2007).
  8. Bonner-Weir, S. Perspective: Postnatal pancreatic beta cell growth. Endocrinology. 141, 1926-1929 (2000).
  9. Brennand, K., Huangfu, D., Melton, D. All beta cells contribute equally to islet growth and maintenance. PLoS Biol. 5, e163 (2007).
  10. Salpeter, S. J., Klein, A. M., Huangfu, D., Grimsby, J., Dor, Y. Glucose and aging control the quiescence period that follows pancreatic beta cell replication. Development. 137, 3205-3213 (2010).
  11. Xu, X., et al. Beta cells can be generated from endogenous progenitors in injured adult mouse pancreas. Cell. 132, 197-207 (2008).
  12. Wang, R. N., Kloppel, G., Bouwens, L. Duct- to islet-cell differentiation and islet growth in the pancreas of duct-ligated adult rats. Diabetologia. 38, 1405-1411 (1995).
  13. Yasuda, H., et al. Cytokine expression and induction of acinar cell apoptosis after pancreatic duct ligation in mice. Journal of interferon, & cytokine research : the official journal of the International Society for Interferon and Cytokine Research. 19, 637-644 (1999).
  14. Van Gassen, N., et al. Macrophage dynamics are regulated by local macrophage proliferation and monocyte recruitment in injured pancreas. European journal of immunology. , (2015).
  15. Van de Casteele, M., et al. Neurogenin 3+ cells contribute to beta-cell neogenesis and proliferation in injured adult mouse pancreas. Cell Death Dis. 4, e523 (2013).
  16. Xiao, X., et al. No evidence for beta cell neogenesis in murine adult pancreas. The Journal of clinical investigation. 123, 2207-2217 (2013).
  17. Ackermann Misfeldt, A., Costa, R. H., Gannon, M. Beta-cell proliferation, but not neogenesis, following 60% partial pancreatectomy is impaired in the absence of FoxM1. Diabetes. 57, 3069-3077 (2008).
  18. Lee, C. S., De Leon, D. D., Kaestner, K. H., Stoffers, D. A. Regeneration of pancreatic islets after partial pancreatectomy in mice does not involve the reactivation of neurogenin-3. Diabetes. 55, 269-272 (2006).
  19. Bonner-Weir, S., Sharma, A. Pancreatic stem cells. The Journal of pathology. 197, 519-526 (2002).
  20. Nir, T., Melton, D. A., Dor, Y. Recovery from diabetes in mice by beta cell regeneration. The Journal of clinical investigation. 117, 2553-2561 (2007).
  21. Bouwens, L., Rooman, I. Regulation of pancreatic beta-cell mass. Physiol Rev. 85, 1255-1270 (2005).
  22. Wang, S., et al. Neurog3 gene dosage regulates allocation of endocrine and exocrine cell fates in the developing mouse pancreas. Developmental biology. 339, 26-37 (2010).
  23. Pan, F. C., et al. Spatiotemporal patterns of multipotentiality in Ptf1a-expressing cells during pancreas organogenesis and injury-induced facultative restoration. Development. 140, 751-764 (2013).
  24. Kopp, J. L., et al. Sox9+ ductal cells are multipotent progenitors throughout development but do not produce new endocrine cells in the normal or injured adult pancreas. Development. 138, 653-665 (2011).
  25. Wang, S., et al. Sustained Neurog3 expression in hormone-expressing islet cells is required for endocrine maturation and function. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 9715-9720 (2009).
  26. Kopinke, D., et al. Lineage tracing reveals the dynamic contribution of Hes1+ cells to the developing and adult pancreas. Development. 138, 431-441 (2011).
  27. Rankin, M. M., et al. beta-Cells are not generated in pancreatic duct ligation-induced injury in adult mice. Diabetes. 62, 1634-1645 (2013).
  28. Solar, M., et al. Pancreatic exocrine duct cells give rise to insulin-producing beta cells during embryogenesis but not after birth. Dev Cell. 17, 849-860 (2009).
  29. Furuyama, K., et al. Continuous cell supply from a Sox9-expressing progenitor zone in adult liver, exocrine pancreas and intestine. Nat Genet. 43, 34-41 (2011).
  30. Van de Casteele, M., et al. Partial duct ligation: beta-cell proliferation and beyond. Diabetes. 63, 2567-2577 (2014).
  31. Zhang, J., Rouse, R. L. Histopathology and pathogenesis of caerulein-, duct ligation-, and arginine-induced acute pancreatitis in Sprague-Dawley rats and C57BL6 mice. Histology and histopathology. 29, 1135-1152 (2014).
  32. Martinez-Romero, C., et al. The epigenetic regulators Bmi1 and Ring1B are differentially regulated in pancreatitis and pancreatic ductal adenocarcinoma. The Journal of pathology. 219, 205-213 (2009).
  33. Prevot, P. P., et al. Role of the ductal transcription factors HNF6 and Sox9 in pancreatic acinar-to-ductal metaplasia. Gut. 61, 1723-1732 (2012).

Tags

Medisin Pancreas Partial duct ligation (PDL) skader kirurgi mus modell celledifferensiering Neurogenin (NGN) 3 celle omprogrammering celleproliferasjon.
Kirurgisk Skade på Mouse Pancreas gjennom Ligering av bukspyttkjertelen duct som en modell for Endocrine og Exocrine Omprogrammering og spredning
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

De Groef, S., Leuckx, G., VanMore

De Groef, S., Leuckx, G., Van Gassen, N., Staels, W., Cai, Y., Yuchi, Y., Coppens, V., De Leu, N., Heremans, Y., Baeyens, L., Van de Casteele, M., Heimberg, H. Surgical Injury to the Mouse Pancreas through Ligation of the Pancreatic Duct as a Model for Endocrine and Exocrine Reprogramming and Proliferation. J. Vis. Exp. (102), e52765, doi:10.3791/52765 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter