JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Murine Appendectomy Модель хронический колит связанный колоректальный рак по точной локализации Caecal патч

Published: August 24, 2019
doi:
10.3791/59921
, , , , , , , , ,
1Department of General Surgery, The First Affiliated Hospital,Xi’an Jiaotong University, 2Institute of Medical Research,Northwestern Polytechnical University, 3School of Life Sciences,Northwestern Polytechnical University, 4Department of Medicine,Xi’an Jiaotong University, 5Princess Margaret Cancer Center,University of Health Network, 6Department of Pathology,Nanjing Medical University

Summary

Представленный протокол описывает легкое хирургическое удаление аппендикса (кейкальный патч) в мыши с последующим индукцией воспалительных заболеваний кишечника, связанных колоректального рака. Эта модель аппаратной системы мурин позволяет иссмотреть биологическую роль аппендикса в патогенезе желудочно-кишечного заболевания человека.

Abstract

Человеческий аппендикс был недавно вовлечен играть важную биологическую роль в патогенезе различных сложных заболеваний, таких как колоректальный рак, воспалительные заболевания кишечника, и болезнь Паркинсона. Для изучения функции аппендикса была создана модель аппендэктомии, связанной с заболеваниями кишечника, и описана здесь ее пошаговая протокол. В настоящем докладе вводится протокол легкого для удаления цекаляных патчов у мышей, а затем химическая индукция хронического колит-ассоциированного колоректального рака с использованием комбинации декеспна сульфата натрия (DSS) и азоксиметана (AOM). IgA специфических клеток и Концентрация IgA были значительно сокращены после удаления caecal патч у мужчин C57BL/6 мышей по сравнению с теми, в фиктивной группе. Одновременное введение 2% DSS и AOM привело к почти 80% выживаемости мышей в как фиктивных, так и в группах аппендэктомии без значительной потери веса тела. Гистологические результаты подтвердили воспаление толстой кишки и различные степени аденокарциномы. Эта модель может быть использована для изучения функциональной роли аппендикса в поддержании кишечной микробиоты гомеостаза и патогенеза кишечного колита и злокачественных новообразований, а также для потенциального развития лекарственной терапии.

Introduction

Клиническая аппендицитявляется является стандартной хирургической процедурой, включающей удаление аппендикса в основномиз-за воспаления (например, аппендицита) 1,2,3. Тем не менее, биологическая функция vermiformчеловеческого аппендикса остается спорным 4,5,6. Приложение было расценено как рудиментарный остаток проектирования из cecum в толстой кишке. До недавнего времени эволюционные, иммунологические, морфологические и микробиологические исследования предполагали, что аппендикс может обладать различными функциями. Эти роли включают в себя производство иммуноглобинов (например, IgA и IgG), различные В-клетки и Т-клетки, критически важные для адаптивных иммунных реакций в кишечнике связанных лимфоидных тканей (GALTs), и пополнение толстой кишки с commensal микробиоты 6 , 7 (г. , 8 , 9 До 9 , 10 Лет , 11 Год , 12.

Клинические эпидемиологические исследования пациентов с предварительной аппендэктомией или острым аппендицитом также выявили его потенциальную роль в патогенезе заболеваний человека, таких как воспалительные заболевания кишечника (IBD), колоректальный рак и нежелудочное тесте заболеваний (например, болезнь Паркинсона и сердечно-сосудистые заболевания)13,14,15,16,17,18. Например, большое исследование азиатской когорты населения с 75 979 пациентами аппендэктомии недавно показало значительную связь между аппендэктомией и последующим развитием колоректального рака, одного из наиболее распространенных злокачественных новообразований с высокой частотой и смертность14,19. Соответственно, создание подходящей модели аппендэктомии животных, напоминающей человека, будет полезно исследовать биологические функции и молекулярные механизмы аппендикса при патогенезе болезни.

Многие млекопитающие обладают аппендиксом или аппендикс-подобным органом, в ключая приматов, лагоморфы (например, кролики), некоторые грызуны и сумчатые20. Для малых и широко используемых лабораторных животных, кролик обладает vermiform приложение морфологически напоминающие человека21,22, но GALT в кролика является чрезвычайно большим по сравнению с тем, что в организме человека, так как большинство лимфоидных тканей также находятся в патчи Пейер, расположенных в тонком и толстом кишечнике21. Дополнительно, кролик показывает по-разному лимфоидную фолликулярную структуру, распределение T клеток, и плотность иммуноглобулина от человека, который делает изучение их придатков неуместным21.

Мыши являются наиболее часто используемых животных модели для изучения патофизиологии человека и проверить различные существующие и новые терапии23,24,25. Один белый большой лимфоидный кластер на вершине caecum у мышей, известный как caecal патч, как полагают, выполнять функции, аналогичные человеческого аппендикса26,27,28. Тем не менее, это практически трудно отделить caecal патч от caecum у мышей. До сих пор общие хирургические процедуры для индуцирования аппендицита в мышиной модели включают относительно большой разрез (например, 1-2 см) через брюшную стенку, чтобы получить доступ ко всему caecum (Дополнительная таблица 1)29, 30,31,32,33,34,35,36.

При этом, для создания модели аппендэктомии, связанной с желудочно-кишечного заболевания, этот доклад представляет собой легкий хирургический протокол для удаления кейковых патчов у мышей. За этим следует комбинированное введение генотоксического агента АОМ и провоспалительного агента DSS для индукции колит-ассоциированного колоректального рака, аналогичного тому, что наблюдается у людей. IBD было показано, что фактор риска развития рака кишечника37,38. Сочетание AOM / DSS-индуцированных хронический колит связанных колоректального рака была хорошо зарекомендовала себя, и читатели могут обратиться к Neufert и др., и Такер и др. для подробных процедур39,40. Эта воспроизводимая и быстрая модель аппендэктоктомии морин может быть использована для изучения аппендикса модулированного воспаления кишечника и микробиоты толстой кишки, особенно в развитии и прогрессировании IBD и колоректального рака.

Protocol

Все процедуры для животных были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и использованию Университета Сиань Цзяотун (Нет. XJTULAC2019-1023). 1. Мышей аппендэктомия Дом 8-10-недельный C57BL/6 мышей-мужчин в сертифицированной среде без патогенов (SPF) в течение 1 не…

Representative Results

Создание модели аппендэктомии морин Эта модель мурин аппендэктомии хронического колита, связанного с колоректальным раком, может быть получена путем последующих последовательных хирургических и индукционных шагов, как показано на рисунке 1. Н?…

Discussion

Модель аппендэктомии, связанная с колитным колоректальным раком, была получена с помощью хирургических шагов с высокой выживаемостью у мышей. В большинстве случаев, так как caecum был расположен под брюшной стенкой (Дополнительная таблица1, Дополнительнаятаблица 2 , и …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа частично поддерживается фондами фундаментальных исследований для Центрального университета (G2018KY0302), Фонда фундаментальных исследований университета (KT00062), Национального фонда естественных наук Китая (81870380) и премии клинических исследований Первая аффилированная больница Университета Сиань Цзяотун в Китае (NO. XJTU1AF-CRF-2015-029). Авторы благодарят д-ра Chengxin Ши за его технические предложения на ранней стадии исследования модели аппаратной аппендэктомии, а также патологоанатом д-р Си Лю для оценки Н И Е окрашивания результатов колита и колоректального опухолей. Y.L. провела демонстрацию операции, провела анализ данных и написала черновик рукописи; J.L., G.L., З.П. и Y.M. приняли участие в хирургической подготовке, сборе тканей и видеопроизводстве; М.З. выполнял цитометрию потока и ELISA; З.В. и H.X. оказали техническую поддержку созданию клинически релевантной модели мурина; Р.Х.З. разработал исследование, руководил исследованием, писал и документировал рукопись; И.С. ознакомился с рукописью.

Materials

Azoxymethane（AOM Sigma-Aldrich,Inc. A5486
Dextran Sulfate Sodium Salt（DSS MP Biomedicals,Inc. 160110
Entoiodine Shanghai likon high technology disinfection co. LTD 310102
digital caliper Ningbo yuanneng trading co. LTD 4859263
4-0 Silk Sutures Yuanlikang co. LTD 20172650032
8-0 Prolene Sutures Yuanlikang co. LTD 20172650032
Electric coagulation pen Chuang mei medical equipment co. LTD 28221777292
disposable syringe 1ml Shengguang medical products co. LTD 3262-2014
disposable syringe 10ml Shengguang medical products co. LTD 3262-2014
75% Medicinal alcohol Shandong anjie high-tech disinfection technology co. LTD 371402AAJ008
Pentobarbital sodium salt Sigma-Aldrich,Inc. 57-33-0
Physiological Saline Shandong qidu pharmaceutical co. LTD H37020766
Absorbent Cotton Swab Henan ruike medical co., LTD RK051
Surgical Instruments-Ophthalmic Jinzhong Shanghai co.LTD WA3050
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Leung, T. T., et al. Bowel obstruction following appendectomy: what is the true incidence. of Surgery. 250 (1), 51-53 (2009).
  2. Salminen, P., et al. Antibiotic Therapy vs. Appendectomy for Treatment of Uncomplicated Acute Appendicitis: The APPAC Randomized Clinical Trial. The Journal of the American Medical Association. 313 (23), 2340-2348 (2015).
  3. Mayo Clinic. . Appendicitis. , (2019).
  4. . On the Appendix Vermiformis and the Evolution Hypothesis. Nature. 8, 509 (1873).
  5. Zahid, A. The vermiform appendix: not a useless organ. Journal of College of Physicians and Surgeons Pakistan. 14 (4), 256-258 (2004).
  6. Kooij, I. A., Sahami, S., Meijer, S. L., Buskens, C. J., Te Velde, ., A, A. The immunology of the vermiform appendix: a review of the literature. Clinical and Experimental Immunology. 186 (1), 1-9 (2016).
  7. Sarkar, A., Saha, A., Roy, S., Pathak, S., Mandal, S. A glimpse towards the vestigiality and fate of human vermiform appendix-a histomorphometric study. Journal of Clinical and Diagnostic Research. 9 (2), 11 (2015).
  8. Fujihashi, K., et al. Human Appendix B-Cells Naturally Express Receptors for and Respond to. Interleukin-6 with Selective Iga1 and Iga2 Synthesis. Journal of Clinical Investigations. 88 (1), 248-252 (1991).
  9. Im, G. Y., et al. The appendix may protect against Clostridium difficile recurrence. Clinical Gastroenterology and Hepatology. 9 (12), 1072-1077 (2011).
  10. Gebbers, J. O., Laissue, J. A. Bacterial translocation in the normal human appendix parallels the development of the local immune system. Annal of the New York Academy of Sciences. , 337-343 (2004).
  11. Randal Bollinger, ., Barbas, R., S, A., Bush, E. L., Lin, S. S., Parker, W. Biofilms in the large bowel suggest an apparent function of the human vermiform appendix. Journal of Theoretical Biology. 249 (4), 826-831 (2007).
  12. Smith, H., Parker, W., Kotzé, H., Laurin, S., M, Morphological evolution of the mammalian cecum and cecal appendix: Évolution morphologique de l’appendice du caecum des mammifères. Comptes Rendus Palevol. 16, (2017).
  13. Girard-Madoux, M. J. H., et al. The immunological functions of the Appendix: An example of redundancy. in Immunology. 36, 31-44 (2018).
  14. Wu, S. C., et al. Association between appendectomy and subsequent colorectal cancer development: an Asian population study. PLoS ONE. 10 (2), e0118411 (2015).
  15. Florin, T. H., Pandeya, N., Radford-Smith, G. L. Epidemiology of appendicectomy in primary sclerosing cholangitis and ulcerative colitis: its influence on the clinical behaviour of these diseases. Gut. 53 (7), 973-979 (2004).
  16. Arnbjornsson, E. Acute appendicitis as a sign of a colorectal carcinoma. Journal of Surgical Oncology. 20 (1), 17-20 (1982).
  17. Killinger, B. A., et al. The vermiform appendix impacts the risk of developing Parkinson’s disease. Science Translatioanl Medicine. 10 (465), (2018).
  18. Chen, C. H., et al. Appendectomy increased the risk of ischemic heart disease. Journal of Surgical Research. 199 (2), 435-440 (2015).
  19. Bray, F., et al. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 68 (6), 394-424 (2018).
  20. Smith, H. F., Parker, W., Kotze, S. H., Laurin, M. Multiple independent appearances of the cecal appendix in mammalian evolution and an investigation of related ecological and anatomical factors. Comptes Rendus Palevol. 12 (6), 339-354 (2013).
  21. Dasso, J. F., Obiakor, H., Bach, H., Anderson, A. O., Mage, R. G. A morphological and immunohistological study of the human and rabbit appendix for comparison with the avian bursa. Developmental and Comparative Immunology. 24 (8), 797-814 (2000).
  22. Smith, H. F., et al. Comparative anatomy and phylogenetic distribution of the mammalian cecal appendix. Journal of Evolutionary Biology. 22 (10), 1984-1999 (2009).
  23. Vandamme, T. F. Rodent models for human diseases. European Journal of Pharmacology. 759, 84-89 (2015).
  24. Prabhakar, S. Translational research challenges: finding the right animal models. Journal of Investigative Medicine. 60 (8), 1141-1146 (2012).
  25. Hosur, V., Low, B. E., Avery, C., Shultz, L. D., Wiles, M. V. Development of Humanized Mice in the Age of Genome Editing. Journal of Cellular Biochemistry. 118 (10), 3043-3048 (2017).
  26. Mizoguchi, A., Mizoguchi, E., Chiba, C., Bhan, A. K. Role of appendix in the development of inflammatory bowel disease in TCR-alpha mutant mice. Journal of Experimental Medicine. 184 (2), 707-715 (1996).
  27. Farkas, S. A., et al. Preferential migration of CD62L cells into the appendix in mice with experimental chronic colitis. European Surgical Research. 37 (2), 115-122 (2005).
  28. Morrison, P. J., et al. Differential Requirements for IL-17A and IL-22 in Cecal versus Colonic Inflammation Induced by Helicobacter hepaticus. American Journal of Pathology. 185 (12), 3290-3303 (2015).
  29. Tomiyasu, N., et al. Appendectomy suppresses intestinal inflammation in a murine model of DSS-induced colitis through modulation of mucosal immune systems. Gastroenterology. 118 (4), A863-A863 (2000).
  30. Krieglstein, C. F., et al. Role of appendix and spleen in experimental colitis. Journal of Surgical Research. 101 (2), 166-175 (2001).
  31. Cheluvappa, R., Luo, A. S., Palmer, C., Grimm, M. C. Protective pathways against colitis mediated by appendicitis and appendectomy. Clinical and Experimental Immunology. 165 (3), 393-400 (2011).
  32. Cheluvappa, R., Luo, A. S., Grimm, M. C. T helper type 17 pathway suppression by appendicitis and appendectomy protects against colitis. Clinical and Experimental Immunology. 175 (2), 316-322 (2014).
  33. Masahata, K., et al. Generation of colonic IgA-secreting cells in the caecal patch. Nature Communications. 5, (2014).
  34. Cheluvappa, R. A novel model of appendicitis and appendectomy to investigate inflammatory bowel disease pathogenesis and remediation. Biological Procedures Online. 16, (2014).
  35. Cheluvappa, R., Eri, R., Luo, A. S., Grimm, M. C. Modulation of interferon activity-associated soluble molecules by appendicitis and appendectomy limits colitis-identification of novel anti-colitic targets. Journal of Interferon and Cytokine Research. 35 (2), 108-115 (2015).
  36. Harnoy, Y., et al. Effect of appendicectomy on colonic inflammation and neoplasia in experimental ulcerative colitis. British Journal of Surgery. 103 (11), 1530-1538 (2016).
  37. Aaron, E., Walfish, R. A. C. C. . Ulcerative Colitis. , (2017).
  38. Laukoetter, M. G., et al. Intestinal cancer risk in Crohn’s disease: a meta-analysis. Journal of Gastrointestestinal Surgery. 15 (4), 576-583 (2011).
  39. Neufert, C., Becker, C., Neurath, M. F. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nature Protocols. 2 (8), 1998-2004 (2007).
  40. Thaker, A. I., Shaker, A., Rao, M. S., Ciorba, M. A. Modeling colitis-associated cancer with azoxymethane (AOM) and dextran sulfate sodium (DSS). Journal of Visualized Experiments. 10 (67), (2012).
  41. Perides, G., van Acker, G. J. D., Laukkarinen, J. M., Steer, M. L. Experimental acute biliary pancreatitis induced by retrograde infusion of bile acids into the mouse pancreatic duct. Nature Protocols. 5 (2), 335-341 (2010).
  42. Schofield, W. B., Palm, N. W. Gut Microbiota: IgA Protects the Pioneers. Current Biology. 28 (18), R1117-R1119 (2018).
  43. Karthikeyan, V. S., et al. Carcinoma Cecum Presenting as Right Gluteal Abscess Through Inferior Lumbar Triangle Pathway-Report of a Rare Case. International Surgery. 99 (4), 371-373 (2014).
  44. Ruscelli, P., et al. Clinical signs of retroperitoneal abscess from colonic perforation Two case reports and literature review. Medicine (Baltimore). 97 (45), (2018).
  45. Friedman, G. D., Fireman, B. H. Appendectomy, appendicitis, and large bowel cancer). Cancer Research. 50 (23), 7549-7551 (1990).
  46. Stellingwerf, M. E., et al. The risk of colectomy and colorectal cancer after appendectomy in patients with ulcerative colitis: a systematic review and meta-analysis. Journal of Crohn’s and Colitis. 13 (3), 309-318 (2018).

Tags

Murine AppendectomyCaecal PatchChronic ColitisColorectal CancerGastrointestinal DiseaseAppendix FunctionSurgical ProcedureMouse ModelCaecumAbdomen IncisionMesenteric Blood VesselsCaecal StumpSuture

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Li, Y., Liu, J., Liu, G., Pan, Z., Zhang, M., Ma, Y., Wei, Q., Xia, H., Zhang, R. X., She, J. Murine Appendectomy Model of Chronic Colitis Associated Colorectal Cancer by Precise Localization of Caecal Patch. J. Vis. Exp. (150), e59921, doi:10.3791/59921 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image