Method Article
В этом протоколе описан метод создания крысиной модели резервуарного илеита. Модель подвздошного мешка была создана путем проведения операции подвздошно-анального анастомоза (IPAA) с использованием микрохирургических методов. После операции крысу обрабатывали 4% декстрана сульфатом натрия (ДСС) в течение 4 дней.
Язвенный колит (ЯК) – это хроническое иммуноопосредованное заболевание, поражающее всю толстую и прямую кишку с рецидивирующим и ремиттирующим течением, вызывая пожизненную заболеваемость. Когда медикаментозное лечение неэффективно, особенно в случаях массивного желудочно-кишечного кровотечения, перфорации, токсического мегаколона или канцерогенеза, хирургическое вмешательство становится последней линией обороны для лечения ЯК. Тотальная колоректальная резекция и анальный анастомоз подвздошной кишки (IPAA) дают наилучшие шансы на долгосрочное лечение. Резервуарный илеит является наиболее распространенным и проблемным послеоперационным осложнением. В этом исследовании микрохирургия используется для создания модели подвздошного мешка у экспериментальных крыс с помощью хирургии IPAA. Впоследствии была создана устойчивая модель резервуарного илеита на крысах путем индуцирования воспаления подвздошной кишки декстрансульфатом натрия (DSS). Успешное установление яленого мешка у крыс подтверждается анализом послеоперационного общего состояния, веса, потребления пищи и воды, данных кала, а также патологии тканей мешка, иммуногистохимии и анализа факторов воспаления. Эта экспериментальная животная модель резервуарного илеита обеспечивает основу для изучения патогенеза и лечения этого состояния.
Резервуарный илеит является неспецифическим воспалением, которое поражает подвздошный мешок и является распространенным осложнением после тотальной проктоколэктомии и анального анастомоза подвздошной кишки (ИПХА) у лиц с язвенным колитом (ЯК)1,2,3. Это состояние имеет относительно высокую частоту встречаемости до 50% и может вызывать различные клинические проявления, включая диарею, боли в животе, потерю каловой крови и лихорадку. Точная причина резервуарного илеита остается неясной, хотя некоторые исследователи считают, что сдвиг в флоре мешочек может вызвать иммунную активацию и последующее воспаление.
Из-за сложностей, связанных с проведением клинических испытаний резервуарного илеита, животные модели могут служить ценными инструментами для изучения лекарств и механизмов лечения резервуарного илеита. Растут опасения по поводу создания подвздошных мешочков крыс, при этом поступают сообщения о возможном воспалении8. Тем не менее, исследования в этой области остаются скудными из-за сложного характера производственного процесса, в котором отсутствуют четкие руководящие принципы. В 1998 году Лихтман был первым, кто создал модель подвздошного мешка у крыс Льюиса и крыс Спрага-Доули (SD), выполнив тотальную колэктомию11. Они наблюдали инфильтрацию макрофагов, изъязвление слизистых оболочек и увеличение анаэробной бактериальной флоры в кишечнике этих крыс, что обеспечило прочную основу для дальнейших исследований воспаления подвздошной кишки. Эта экспериментальная модель крысиного резервуарного илеита в точности имитирует физические признаки и основные механизмы, наблюдаемые при человеческом резервуарном резервуаре.
Обычно применяемые доклинические модели язвенного колита включают модели DSS и TNBS. Индуцирующее химическое вещество 2,4,6-тринитробензолсульфоновая кислота (ТНБС) обычно имитирует болезнь Крона12. Модель DSS, уважаемая за свою эффективность, профиль безопасности и доступность, часто используется в качестве надежного инструмента для индукции ЯК из-за наблюдаемых симптомов. Учитывая колонизацию ткани мешочка, мы успешно индуцировали модель резервуарного илеита с использованием DSS13,14.
В настоящем исследовании микрохирургия была использована для успешного создания модели подвздошного мешка у экспериментальных крыс с помощью хирургии IPAA. Впоследствии была создана устойчивая модель крысиного резервуарного илеита путем индукции воспаления подвздошного мешка с помощью DSS. Точность во время операции имеет важное значение для успешного формирования модели, а послеоперационный уход также имеет решающее значение. Эта модель может быть использована для исследования патогенеза резервуарного илеита, оценки потенциальных терапевтических агентов и углубления нашего понимания этого сложного состояния. Исследование оптимизирует процедуру изготовления подвздошного мешка, сокращая продолжительность операции и повышая эффективность, тем самым создавая прочную основу для фундаментальных исследований послеоперационных заболеваний подвздошного мешка.
Все эксперименты на животных проводились в соответствии с политикой этических комитетов Больницы общего профиля Тяньцзиньского медицинского университета. Для этого исследования были использованы самцы крыс Sprague-Dawley в возрасте от 9 до 12 недель и весом примерно 320-360 г. Подробная информация об используемых реагентах и оборудовании приведена в Таблице материалов.
1. Отбор и содержание животных
2. Предоперационная подготовка
3. Создание модели подвздошной кишки крысы
4. Создание модели подвздошного резервуарного илеита крыс с помощью DSS
5. Гистологический анализ
6. Иммуногистохимический анализ
7. ИФА-тест
Общая оценка состояния крыс с модельным подвздошным мешком после приживления
После того, как оператор прошел кривую хирургического обучения IPAA, крысы хорошо переносили операцию, продолжительность операции составила 192,94 мин ± 27,15 мин, и возникло меньше послеоперационных осложнений. В раннем послеоперационном периоде у крыс наблюдалось снижение потребления пищи, но их предоперационный аппетит восстанавливался в течение от 10 до 14 дней после операции. Ранняя послеоперационная активность несколько снизилась, явных выделений из глаз и носа не было. Потеря веса до и после операции составила 21,17 г ± 1,59 г. Исходная послеоперационная масса тела имела тенденцию к снижению, при этом максимальное снижение составило 69,58 г ± 33,19 г. Стабильный рост начался на 8,25 день ± 2,53 дня после операции, а к31-му дню после операции вес превысил 9,35% ± 4,7% от массы тела на следующий день после операции. Крысы смогли испражняться в течение 24 часов после операции, с жидким стулом, но без кровавого стула. Образование мягкого стула произошло на9-12-е сутки после операции.
Компенсаторное увеличение подвздошного мешка
На 35-е сутки после операции брюшная полость крысы была вскрыта под наркозом, что выявило выраженную спайку между подвздошным мешочком и полостью малого таза. После тщательного отделения спайки между мешочком и окружающими тканями наблюдалось компенсаторное увеличение подвздошного мешка, утолщение стенки кишечника и легкое расширение дистального отдела тонкой кишки (рис. 1). Длина подвздошного мешка составляла 2,89 см ± 0,28 см на момент операции, в то время как на35-й день после операции она составляла 3,86 см ± 0,87 см, показав значимую статистическую разницу P = 0,000). Площадь слизистой оболочки (см2) подвздошного мешка также была значительно увеличена по сравнению с хирургическим измерением (6,46 ± 0,85 против 17,02 ± 4,61, P = 0,000). Не было существенной разницы между группой IPAA и группой подвздошного резервуарного илеита (P > 0,05).
Оценка общего состояния и кала крыс с подвздошным резервуарным илеитом
На31-е сутки после операции группе подвздошного резервуарного илеита был введен ДСС. В начале приема пациенты в группе IPAA и группе подвздошного резервуарного илеита имели одинаковую массу тела (352,00 г ± 30,03 г против 352,00 г ± 25,92 г, P = 1) и в целом находились в хорошем состоянии. Тем не менее, количество потребляемой пищи и воды в группе подвздошного резервуарного илеита уменьшилось, что привело к умственной усталости, тусклым волосам, секреции в глазах и носу, снижению подвижности, и в группе IPAA не наблюдалось существенных изменений. На35-е сутки после операции масса группы подвздошного резервуарного илеита была достоверно ниже, чем в группе ИПСА (322,83 г ± 29,24 г против 364,83 г ± 30,13 г, P = 0,028) (рис. 2).
В группу подвздошного резервуарного илеита наблюдалась значительная диарея в первый день после введения DSS, а на второй день после введения DSS у них наблюдалась слизь, гной и кровавый стул (рис. 3). На35-е сутки после операции показатели каласоставили 11 баллов в группе IPAA и в группе подвздошного резервуарного илеита (4,33 ± 0,82 против 2,17 ± 0,75, P = 0,001) соответственно. У крыс группы IPAA был чистый и не загрязняющий анус, в то время как у крыс с подвздошным ячерезом наблюдался отек заднего прохода, сопровождающийся слизью, гноем и кровавым прикреплением стула.
Гистопатологические изменения подвздошного мешка
Макроскопическое наблюдение образцов подвздошной кишки
В группе IPAA стенка кишечной кишки подвздошной кишки утолщалась, и эрозии, язвы или точки кровотечения не наблюдалось. В группе подвздошного яченого ялея кровеносные сосуды в мешочке для хранения становятся толще, а слизистая оболочка подвздошной кишки широко или локально воспаляется, с видимыми эрозиями, язвами и точками кровотечения, некоторые из которых сопровождаются значительным дистальным расширением тонкой кишки (Рисунок 4).
Микроскопическое исследование тканей подвздошного мешка
В группе крыс IPAA кончик некоторых кишечных ворсинок в ткани мешочка становился тупым, что сопровождалось небольшим количеством инфильтрации нейтрофилов, а иногда наблюдалось небольшое количество экссудации на поверхности слизистой оболочки.
Напротив, расположение кишечных ворсинок в ткани подвздошного мешка у крыс в группе подвздошного якотеля было крайне нарушено. Некоторые кишечные ворсинки отсутствовали, а обширные эрозии и множественные пятнистые язвы были видны без вовлечения мышечного слоя. Это сопровождалось инфильтрацией большого количества нейтрофилов и лимфоцитов, чрезмерной экссудацией и видимым воспалением крипты. Оценка патологии ткани подвздошного мешка в группе подвздошного ячества была значительно выше, чем в группе IPAA, при этом наблюдалась значительная статистическая разница (8,50 ± 1,76 против 1,33 ± 0,52, P = 0,000) (рис. 5).
Уровень экспрессии функционального белка кишечного барьера окклюдина
Окклюдин, важный функциональный белок кишечного барьера, экспрессируется на клеточной мембране ткани подвздошного мешка у крыс с IPAA и подвздошной кишкой11. Тем не менее, уровень экспрессии белка окклюдина в группе подвздошного резервуарного илеита был значительно ниже, чем в группе IPAA (0,25 ± 0,03 против 0,15 ± 0,02, P = 0,000) (рис. 6).
Выявление воспалительных факторов в подвздошном мешочке
Уровни экспрессии IL-6, IL-17, TNF-α и INF-γ в ткани подвздошного мешка крыс в группе подвздошного ячества были значительно выше, чем в группе IPAA (по данным теста ELISA16). И наоборот, IL-10 показал противоположные результаты, со статистическими различиями (P = 0,000) (табл. 1).
Рисунок 1: Состояние подвздошного мешка. Стрелкой обозначен подвздошный мешок (А) в момент операции и (В) компенсаторное увеличение подвздошного мешка на35-й день после операции (во время забора образца). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 2: Тенденция изменения массы тела у крыс после операции IPAA. Планка погрешности связана со стандартным отклонением, n = 6 в каждой группе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 3: Фотография фекалий крыс. (A) Группа IPAA. (Б) Группа подвздошного резервуарного илеита. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 4: Макроскопическое наблюдение образцов подвздошной кишки. (A) Группа IPAA. (Б) Группа подвздошного резервуарного илеита. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 5: Патологические изменения ткани подвздошной кишки крысы. (A) Группа IPAA. (Б) Группа подвздошного резервуарного илеита. Масштабные линейки: 60 μм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6: Иммуногистохимическое обнаружение экспрессии белка окклюдина в ткани подвздошной кишки крысы. (A) Группа IPAA. (Б) Группа подвздошного резервуарного илеита. Масштабные линейки: 60 μм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Группа | n | Ил-6 | Ил-10 | Ил-17 | ФНО-α | INF-γ |
Группа IPAA | 6 | 2,60 ± 0,36 | 5,81 ± 0,66 | 17.48 ± 4.81 | 86.94 ± 24.06 | 4,08 ± 0,56 |
Группа резервуарного илеита | 6 | 6.94 ± 1.18 | 2,77 ± 0,60 | 34.82 ± 2.41 | 213.00 ± 26.11 | 9.67 ± 1.70 |
P | 0 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
Таблица 1: Уровень экспрессии воспалительных факторов в ткани подвздошной кишки крысы (пг/мл).
Язвенный колит (ЯК) – это хроническое воспаление кишечника, характеризующееся периодическими болями в эпигастрии, диареей и кровавым стулом со слизью. В первую очередь он поражает прямую кишку и может поражать прогрессирующую толстую кишку в разной степени. Хирургическое вмешательство играет решающую роль в лечении ЯК 17,18,19. С тех пор, как в 1978 году Parks et al.20 ввели процедуру тотальной колэктомии с использованием подвздошно-анального анастомоза (IPAA) для удаления измененной ткани и восстановления непрерывности кишечника, эта операция стала международным стандартом хирургического лечения ЯК. Воспалительные заболевания мешочка являются наиболее распространенными осложнениями после операции IPAA.
Из-за проблем, возникших при проведении клинических испытаний резервуарного илеита, животные модели использовались в качестве дополнительных экспериментов для изучения лекарств и механизмов, связанных с резервуарным илеитом. В 1998 году Lichtman et al.11 разработали модель на крысе, включающую полное удаление толстой кишки и повторное соединение мешочка с прямой кишкой. Эта модель показала признаки воспаления, такие как инфильтрация мононуклеарных клеток, экссудация просвета, изъязвление слизистой оболочки и воспаление серозов в течение четырех недель после операции. Уровень воспаления коррелировал с повышенным количеством бактерий в сумке, и могла наблюдаться отчетливая генетическая восприимчивость хозяина. В 2002 году Шебани и др.21 успешно сконструировали хирургическую модель крысы IPAA с помощью SDD, которая эффективно индуцировала резервуарный резервуар. Эта модель подтвердила эффективность использования животных для изучения патогенеза резервуарного илеита и обеспечила надежную экспериментальную платформу для фундаментальных исследований резервуарного илеита. Они также выявили схожие закономерности обильного роста бактерий как у человека, так и у грызунов, подтвердив его полезность в исследовании кишечного бактериального дисбаланса и выявлении потенциальных патогенов, связанных с резервуарным илеитом.
Учитывая предыдущий опыт кормления мышей и моделирования хирургии IPAA, можно сократить кривую обучения примерно до десяти субъектов. Важным этапом в этом процессе является построение и анастомоз J-образного мешка. Учитывая, что кишечный тракт мышей относительно тонкий, 8-0 Для наложения швов использовался шов. Непрерывные блокирующие швы и шов Коннеля применялись отдельно для наложения швов задней стенки и передней стенки мешка. Во время анастомоза мешочка и анального канала создание наклонной поверхности может эффективно уменьшить стеноз в месте анастомоза, взяв на примере культи прямой кишки. Первоначально наложение двух швов с каждой стороны участка анастомоза, а затем непрерывное наложение фиксирующих швов на заднюю и переднюю стенки по отдельности обеспечивает целостность анастомоза и сокращает время операции.
Послеоперационное ведение также играет ключевую роль в успешном моделировании. 72-часовой период голодания после операции может эффективно снизить возникновение кишечной непроходимости. С другой стороны, ранняя умеренная жидкая диета может обеспечить потребности мышей в питательных веществах и жидкости. После освоения кривой обучения хирурги могут достичь более эффективного и стабильного показателя успеха в создании модели.
Данное исследование было основано на этом фундаменте и, путем предварительного изучения и уточнения, позволило успешно создать модель подвздошного мешка крысы с помощью микрохирургии. Затем эта модель была использована для изучения состояния воспаления мешочного мешка и показателей кишечного барьера. Результаты показали, что у крыс проявлялись заметные симптомы, такие как кровавый стул, диарея и потеря веса после воздействия DSS. Это привело к отеку и эрозии слизистой оболочки мешочка, воспалению, о чем свидетельствует гистопатологическая оценка, и повышению уровня провоспалительных факторов, включая интерлейкин-6 (IL-6), IL-17, фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α) и интерферон-гамма (INF-γ), а также снижение уровня противовоспалительного фактора интерлейкина-10 (IL-10). Кроме того, экспрессия белка индикатора кишечного барьера окклюдина снизилась. Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями11 и подтверждают успешное создание модели илеита у крыс, обеспечивая прочную платформу для последующих исследований лекарств и механизмов.
Никакой.
Никакой
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anhydrous ethanol | Tianjin Fengchuan Chemical Reagent Technology Co., Ltd | China | Hematoxin-eosin Staining |
Dextran Sulfate Sodium | Yeasen | 60316ES76 | Used to induce pouch inflammation |
Formaldehyde solution | Tianjin Zhiyuan Reagent Company | China | Hematoxin-eosin Staining |
Gauze | Jiangxi Zhonggan Medical Equipment Company | China | Used for animal microsurgery |
Hematoxylin | Beijing Zhongshan Jinqiao Company | China | Hematoxin-eosin Staining |
Interferon γ Detection reagent kit | Cloud-clone | SEA049Ra | Detecting inflammatory factors |
Interleukin-10 detection kit | Cloud-clone | SEA056Ra | Detecting inflammatory factors |
Interleukin-17 detection kit | Cloud-clone | SEA063Ra | Detecting inflammatory factors |
Interleukin-6 detection kit | Cloud-clone | SEA079Ra | Detecting inflammatory factors |
Iodophor | Tangpai Medical Equipment Co., Ltd | China | Used for animal microsurgery |
Microscopic manipulation instruments | Aesculap | Germany | Used for animal microsurgery |
Occludin | abcam | ab216327 | Immunohistochemical testing |
Sewing needle | Yangzhou Fuda Medical Equipment Co., Ltd | China | Used for animal microsurgery |
tumor necrosis factor α Detection reagent kit | Cloud-clone | SEA133Ra | Detecting inflammatory factors |
Two person binocular surgical microscope | OPTON | Germany | Used for animal microsurgery |
Xylene | Tianjin Yingda Rare and Precious Reagent Factory | China | Hematoxin-eosin Staining |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены