Summary
Intestinal obstruksjoner er en delvis eller fullstendig blokkering av tarmen kan forårsake alvorlige magesmerter, kvalme, oppkast og hindrer passasje av avføring. Denne fremgangsmåten for å opprette intestinal delvis obsructions i mus er pålitelig i å studere mekanismene bak patologisk cellevekst og død i tarmen.
Abstract
Intestinal obstruksjoner, som hindrer eller blokkere peristaltiske bevegelser, kan være forårsaket av abdominal adhesjon og mest gastrointestinal (GI) sykdommer som tumorous vekster. Men mobilnettet remodeling mekanismer involvert i, og skyldes, intestinal obstruksjoner er dårlig forstått. Flere dyr modeller av intestinal obstruksjoner har blitt utviklet, men musen modellen er mest pris/tid effektivt. Musemodell bruker kirurgisk implantering av en intestinal delvis hindring (PO) som har en høy dødelighet, hvis det ikke utføres riktig. I tillegg mus mottar PO kirurgi ikke utvikle hypertrofi hvis en passende blokaden ikke brukes eller ikke riktig plassert. Her beskriver vi en detaljert protokoll for PO kirurgi som gir pålitelig og reproduserbar intestinal obstruksjoner med en svært lav dødelighet. Denne protokollen bruker en kirurgisk plassert silikon ring som omgir ileum som delvis blokkerer fordøyelseskanal bevegelighet i tynntarmen. Delvis blokkeringen gjør tarmen bli utvidet på grunn av stans av fordøyelseskanal bevegelse. Utvidelse av tarmen induserer glatt muskel hypertrofi på muntlig side av ringen som utvikler gradvis over 2 uker før det fører til død. Den kirurgiske PO mus modellen tilbyr en i vivo modell av hypertrofisk tarmen tissue nyttig for studerer patologiske forandringer av intestinal cellene glatt muskelceller (SMC), interstitiell celler av Cajal (ICC), PDGFRα+, og nevrale celler under utviklingen av intestinal obstruksjon.
Introduction
Intestinal obstruksjoner er en delvis eller fullstendig blokkere i små eller store tarmen som hindrer fordøyd mat, væske og gass i bevegelse gjennom tarmen1. På grunn av hindringen induserer blokkering intestinal vegger å bli tykkere, smalere lumen2. Intestinal obstruksjon kan oppstå som følge av mage eller bekken operasjoner som forårsaker mage vedheft vev formasjonen eller GI lidelser som inflammatorisk tarm sykdommer (Crohns sykdom), divertikulitt, brokk, Tarmslyng, striktur, intussusception, forstoppelse, fecal impaction, pseudo obstruksjon, kreft og svulster3,4,5. Intestinal obstruksjoner i disse tilfellene føre ofte til hypertrofi av tunika muscularis av tarmen6.
PO av lumen induserer intestinal oppblåsthet, og øker glatt muskel lagtykkelse rundt hindringen i respons til fortsatt funksjonell peristalsis7,8,9,10, 11,12,13. Dyr modeller av intestinal PO er utviklet for å studere glatt muskel hypertrofi i mus7, rotter10, marsvin11, hundene12og kattene13 som konsekvent utvikle lignende hypertrofi i den intestinal muskelgrupper lag.
En musemodell av intestinal PO er den mest kostnadseffektive måten å generere og studere intestinal obstruksjoner i vivo. Tynntarmen hindringer utføres i mus ved hjelp av en silikon ring kirurgisk plassert rundt på ileum. PO musene viste en tidlig økning i antall celler (hyperplasia), og en økning i muskel lagtykkelse (hypertrofi) etter PO kirurgi8,15. SMC er den primære plast celler som vokser i glatt muskel lag svar hypertrofisk forhold14, men andre celler som ICC og PDGFRα+ celler som er nært forbundet med SMC, er også på nytt. Vi har tidligere rapportert at PO musene utvikle hypertrofi i tynntarm, der SMC er dedifferentiated til PDGFRα+ celler som er svært proliferativ7,15,16. Derimot ICC utartet og mistet i forstørret glatt muscle lagene under utviklingen av intestinal obsruction7. En annen stor fordel av PO modellen er dens evne å skape enteric nervesystemet og spre neurogenic motor mønstre. Den store spre neurogenic motoren mønsteret i tynntarmen musen er overføre motoren komplekse (MMC), som er neurogenic og krever ikke ICC eller elektrisk langsom bølger17. PO modellen gir klar innsikt i hvordan MMCs og enteric nerver er ombygd av delvis hindringer.
Her foreslår vi en murine protokoll for intestinal PO kirurgi med en silikon ring. Mus mottar PO kirurgi pålitelig produsere hypertrofi i tunica muscularis av tynntarm. Innen hypertrofisk muskler, er SMC, ICC, PDGFRα+og neuronal celler dramatisk remodeled.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi har vist at mus mottar intestinal PO kirurgi konsekvent og reproduserbar utvikle intestinal glatt muskel hypertrofi, som etterligner menneskelige intestinal obstruksjon. Intestinal obstruksjon operasjoner har blitt utviklet for forskjellige dyr inkludert mus7, rotter10, marsvin11, hunden12 og kattene13. Musemodell av intestinal obstruksjonen har tid, pris, størrelse og fenotypiske fordeler over andr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne gjerne takke Benjamin J Weigler, D.V.M., Ph.D. og Walt Mandeville, D.V.M. (dyr ressurser & Campus stede Veterinarian, University of Nevada, Reno) for sine utmerkede dyr tjenester leveres musene som sine råd kirurgiske prosedyrer.
Materials
| Surgical drape | Medical and veterinary supplies | SMS40 | 40”X100 yards |
| Underpad, econ, pro plus | Medical and veterinary supplies | MSC281224 | 17×24” |
| Iris scissors | Braintree scientific, Inc | SC-i-130 | |
| Iris scissors | Vantage | V95-304 | |
| Dumont electronic & jeweler tweezers | Dumont | 98-180-3 | |
| Braided absorbable suture | Covidien polysorb | SL-5687G | 5-0, polyglactin |
| Nylon non-absorbable mono filament | AD surgical | S-N618R13 | 6-0, nylon |
| Surgical blade | Dynarex | No.15 | |
| Needle holder | Jacobson microvascular | 36-1342TC | 8.5 inch |
| Scalpel handle | Flinn scientific | AB1049 | |
| Microsurgical scissor | WPI | 503305 | |
| Petrolatum ophthalmic ointment | Puralube VET | 3.5 g | |
| Fluriso (isoflurane) | Vetone | V1 502017 | 250 ml |
| Steri-strip reinforced skin closure | 3M | R1547 | |
| Surgical gloves | Medline | MSG2270 | |
| Ear loop face mask | The safety zone | RS700 | |
| Avant gauze non-woven sponges | Caring | PRM25444 | |
| Surgical cup | Admiral craft OYC-2 | 725-A42 | 2.5 oz |
| Swabstick | ChloraPrep | 260103 | 2% w/v Chlorhexidine Gluconate (CHG) and 70% v/v Isopropyl Alcohol (IPA) |
| Cotton tipped applicator | Puritan | 806-WC | |
| Buprenorphine | Zoo pharm | BZ8069317 | 1 mg/ml |
| Gentamycin sulfate | Vetone | G-6336-04 | 100 mg/ml |
| Fast acting gel cream remover | Veet | 8111002 | |
| Syringe | AHS | AH01T2516 | 1 ml with needle |
| Silicon ring | VWR | 60985-720 | 6 mm in length, 4 mm exterior diameter, 3.5 mm interior diameter |
| C57BL/6 mice | The Jackson Laboratory | 4-6 weeks old |
References
- Millat, B., Guillon, F. Physiopathology and principles of intensive care in intestinal obstructions. Rev Prat. 43, 667-672 (1993).
- Tonelli, P. New developments in Crohn’s disease: solution of doctrinal mysteries and reinstatement as a surgically treatable disease. 1. The process is not a form of enteritis but lymphedema contaminated by intestinal contents. Chir Ital. 52, 109-121 (2000).
- Limsrivilai, J. Meta-analytic Bayesian model for differentiating intestinal tuberculosis from Crohn’s disease. Am J Gastroenterol. 112, 415-427 (2017).
- Dvorak, D., Adamova, Z., Bar, T., Slovacek, R. Internal hernia as a cause of small bowel obstruction. Rozhl Chir. 96, 34-36 (2017).
- Massani, M., Capovilla, G., Ruffolo, C., Bassi, N. Gastrointestinal stromal tumour (GIST) presenting as a strangulated inguinal hernia with small bowel obstruction. BMJ Case Rep. , (2007).
- Chen, J., Chen, H., Sanders, M., Perrino, B. A. Regulation of SRF/CArG-dependent gene transcription during chronic partial obstruction of murine small intestine. Neurogastroenterol Motil. 20, 829-842 (2008).
- Chang, I. Y., et al. Loss of interstitial cells of Cajal and development of electrical dysfunction in murine small bowel obstruction. J Physiol. 536 (Pt 2), 555-568 (2001).
- Liu, D. H., et al. Voltage dependent potassium channel remodeling in murine intestinal smooth muscle hypertrophy induced by partial obstruction. PLoS One. 9 (2), e86109 (2014).
- Guo, X., et al. Down-regulation of hydrogen sulfide biosynthesis accompanies murine interstitial cells of Cajal dysfunction in partial ileal obstruction. PLoS One. 7, e48249 (2012).
- Yang, J., Zhao, J., Chen, P., Nakaguchi, T., Grundy, D., Gregersen, H. Interdependency between mechanical parameters and afferent nerve discharge in hypertrophic intestine of rats. Am J Physiol-Gastr L. 310, G376-G386 (2016).
- Zhao, J., Liao, D., Yang, J., Gregersen, H. Biomechanical remodeling of obstructed guinea pig jejunum. J Biomech. 43, 1322-1329 (2010).
- Bowen, E. J., et al. Duodenal Brunner’s glade adenoma causing chronic small intestinal obstruction in a dog. J Small Anim Pract. 53, 136-139 (2012).
- Bettini, G., et al. Hypertrophy of intestinal smooth muscle in cats. Res Vet Sci. 75, 43-53 (2003).
- Macdonald, J. A. Smooth muscle phenotypic plasticity in mechanical obstruction of the small intestine. J Neurogastroenterol Motil. 20, 737-740 (2008).
- Ha, S. E., et al. Transcriptome analysis of PDGFRα+ Cells identifies T-types Ca2+ channel CACNA1G as a new pathological marker for PDGFRα+ cell hyperplasia. PLoS One. 12, e0182265 (2017).
- Park, C., et al. Serum response factor is essential for prenatal gastrointestinal smooth muscle development and maintenance of differentiated phenotype. J Neurogastroenterol Motil. 21, 589-602 (2015).
- Spencer, N. J., Sanders, K. M., Smith, T. K. Migrating motor complexes do not require electrical slow waves in the mouse small intestine. J Physiol. 553, 881-893 (2003).
- Langford, D. J., et al. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nat Methods. 7, 447-449 (2010).
- Terez, S. D., Notari, L., Sun, R., Zhao, A. Mechanisms of smooth muscle responses to inflammation. Neurogastroenterol Motil. 24, 802-811 (2012).
- Chen, W., et al. Smooth muscle hyperplasia/hypertrophy is the most prominent histological change in Crohn’s fibrostenosing bowel strictures: A semiquantitative analysis by using a novel histological grading scheme. J Crohns Colitis. 11, 92-104 (2017).
- Huizinga, J. D., Chen, J. H. Interstitial Cells of Cajal: Update on Basic and Clinical Science. Curr Gastroenterol Rep. 16, 363 (2014).
- Jirkof, P., Touvieille, A., Cinelli, P., Arras, M. Buprenorphine for pain relief in mice: repeated injections vs sustained-release depot formulation. Lab Animal. 49, 177-187 (2015).
- Spencer, N. J., Dinning, P. J., Brookes, S. J., Costa, M. Insights into the mechanisms underlying colonic motor patterns. J Physiol. 594, 4099-4116 (2016).
