Disruption of bile flow results in severe inflammatory cholestatic liver injury with a characteristic time-dependent sequence of morphological alterations. Here we present a protocol for the surgical ligation of the common bile duct in mice that allows to induce a strong fibrotic response after 21 to 28 days.
在大多数脊椎动物中,肝脏产生胆汁所必需的乳化吸收的脂肪和使脂质在小肠中的消化以及排泄胆红素和其他代谢产物。在肝脏中,实验梗阻肝外胆道系统的启动病态事件的复杂级联,导致胆汁淤积和炎症导致强烈的纤维化反应从门静脉周围字段始发。因此,胆总管结扎手术已成为最常用的模型来诱导啮齿类动物阻塞性胆汁淤积损伤,并研究背后诱导不适当胆汁流量这些病理生理机制的分子和细胞事件。近年来,不同的外科技术已经描述,要么允许重新连接或再吻合胆管结扎(BDL)之后, 例如 ,局部的BDL,或其它显微方法具体的研究问题。然而,最常用的模型是胆总管诱导后21至28天强烈的纤维化反应的完全阻塞。死亡率会很高因感染并发症或技术错误。在这里,我们提供了详细的手术过程为BDL模型小鼠诱导按照到3R规则动物福利由罗素和伯奇在1959年假设一个高度重复性的纤维化反应。
肝纤维化被定义为过量产生和细胞外基质(ECM)的积累源自基质产生肝星状细胞的相互作用的复杂网络和各种肝脏驻留和浸润细胞的血细胞1,2。虽然肝纤维化可通过多种不同的刺激而引起底层纤维化的分子机制一般都非常相似。下面的肝损害,分子和细胞的变化高度精心策划的程序启动。在这个程序中炎症信号,单核/巨噬细胞和肝星状细胞之间的密切互动发生,在最终结果中的星状细胞的活化和转分化为肌成纤维细胞,细胞外基质沉积和连续的解剖和功能改变的肝组织的完整性3。肝星状细胞的活化是特别由炎症信号和相互作用与肝从动巨噬细胞的住宅( 即枯否细胞)。病原体相关分子模式是由专门的模式识别受体识别,如Toll样受体,当通过触发大量的炎性细胞因子和趋化因子驱动的炎性过程3中的表达和分泌的不同途径的复杂网络激活信号。当疾病产生因素被消除的炎症反应,所形成的肝损伤只是暂时的。与此相反,如果损伤仍然存在,肝脏和在导致正常肝实质由瘢痕组织形成渐进取代前景中的表达和ECM观众的堆积内的慢性炎症的发展。
由于在人类肝纤维化是一个世界性的临床问题,已在过去几十年建立的急性和慢性肝衰竭几种实验啮齿动物模型。在万亩海相系统,例如,共同模式是多种不同的肝毒素的施用,胆总管结扎,诱导免疫介导的肝损伤,并且有针对性地引入基因缺陷或转基因的,反之亦然的过度影响临界信令涉及肝纤维化4的发病机制的途径。
在啮齿类动物的胆总管结扎已经进行了作为实验过程中研究了很多年5-8。现在已经提出了超过三十年前9第一高度重复性的协议延长胆管结扎(BDL)在啮齿动物。在该协议中双方插管/梗阻和结扎诱导高产肝硬化大鼠与具有可比性的那些人胆汁性肝硬化9观察形态变化。各自的协议是简单,在外科手术过程是相当快地适用和动物的存活率是高的超过95%。在经典大鼠插管/梗阻协议,2厘米的短切口,略低于剑突。此后,套管被插入到胆管的近端部和固定在其与丝缝线的位置。在下一步骤中,套管的远侧部分被遮挡用3节,通过中线切口的下端在右下腹9把埋皮下。底,腹部被关闭,动物被允许恢复。在结扎协议,将大鼠经受胆总管双重结扎具有或不具有所述连字9之间的胆管解剖。
该实验模型被广泛接受,并广泛应用于全球数百个实验室诱导肝胆汁淤积和纤维化。它诱导的肝内胆管上皮细胞的增殖,肌纤维母细胞differentiatioÑ 门户成纤维细胞的增殖周围胆管上皮细胞,导致细胞外基质10,11的高度重现,大规模表达和沉积。因此,这种模式在大鼠和小鼠中的应用正在被科学家,旨在了解肝脏炎症和纤维化的发病机理中流行。
在我们的实验室,我们已经广泛使用该协议在过去的大鼠在几个实验研究,旨在探讨肝纤维化的特殊的分子和细胞方面,并测试新型抗肝纤维化概念和药物12-15。
最近,我们采用了这种方法,以鼠系统,发现胆管结扎手术也是一个有吸引力的平均成立时间依赖性纤维化低的变化和死亡率在小鼠16-18。由于动物的更小的尺寸,然而,对于麻醉的一些重要的修改,外科一位软件ention和后处理的观察是必要的,以获得可靠的和可再现的结果在该模型中。完全自适应概括在以下方案和所附的视频文档。
胆汁淤积性肝损伤是主要的致病因素为肝纤维化和肝硬化的慢性肝病的发展中的一个。基于这样的事实,这些疾病产生无法估计的医疗保健费用,这是可以理解的,许多研究人员试图了解正在进行肝纤维化的发病机制。因此,实验模型已生成的模拟,导致肝脏炎症,纤维化和肝硬化1的复杂机制的各个方面。
外科BDL]是用于诱导小鼠和大鼠4,23,24阻塞性胆汁淤积损伤最普遍的实验模型中的一个。在大多数的协议,将动物麻醉并一个中间段剖腹被执行。接着,胆管,从腹腔发现并使用外科麻线结扎两次。其结果是,在小鼠和大鼠接受本手术ðevelop强烈的纤维化反应,在首先从汇管区25场起源。年期间几个不同的外科技术和修改已被描述。特别程序甚至允许重新连接或再吻合术BDL 23后。其他技术是基于局部BDL导致显著少坏死形成并因此肝细胞增殖24。部分BDL在随后切除胆囊(胆囊切除术)相结合,防止胆囊炎的形成也代表了一个极好的实验模型急性胆汁淤积。有人提议是一个模型,更接近人类的情况24。事实上,建立这种模式的过程中,它已经表明,它重复导致只有很少的病理组织损伤胆汁淤积,不进行慢性胆汁淤积25。因此,有人提出,这种模式是理想的学习纬度逆转胆汁淤积24电子商务的影响。甚至更复杂的方法是基于显微并允许快速且可重复的方式,以仅在肝中26的选定部分造成胆汁性肝损伤。
虽然从最初的BDL协议这些复杂的改型已被证明在调查的特定研究问题非常有益的,许多实验室全世界基本上瞄准采用BDL模型作为胆汁淤积性纤维化重复性,可靠性高的模型。然而,许多并发症可以发生,可以显着地改变了由该模型得到的,如果技术错误都不能避免的结果的可重复性和可靠性。例如,出血有关的伴随胆管血管损伤的并发症( 见图3 – 4)可以期间或手术后迅速发生。随后心脏抑制或r过量麻醉espiratory失败也是程序可以避免的并发症。严重的感染,从腹膜炎败血症,在实验的整个期间,可能会发生,如果缝线不正确地进行和胆汁泄漏到腹腔。意外伤害的肠道手术过程中也可能会导致腹膜炎。因此,很明显,这是符合严格操作准则标准化协议强烈要求。这一规定也于近日欧盟,其在2013年1实施新的动物福利规则的国家内的要求。与此相关的规定各自的要求是不是新的,并已经提出在1959年,当罗素和伯奇认为道德框架进行的,主要是基于更换,细化和还原(3R)原则上27动物科学实验。
继outlin当ED的协议有可能产生的技术错误只有少数并发症。可能发生的,而低频三个具体问题。
如同所有的外科手术,麻醉剂的过量是危险的动物特别是在与低温组合的潜在来源。如果在手术过程中的心血管并发症发生,麻醉剂的供给,应立即停止,并且操作者应尽量提供尽可能氧气鼠标。这可以通过被填充有空气和泵入受损动物的嘴的小塑料注射器的手段来完成。可替代地,使用小Peleusball为受影响动物的通风是振兴过程中经常有帮助的。
在伤口愈合的问题
在BDL手术后,老鼠会咬自己的痛处接缝或其他动物。如果出现这种情况,各小鼠应分别关不住的。动物与开放性伤口应麻醉,伤口周围的区域轻轻消毒用标准的防腐剂,而应伤口被缝了起来。在接下来的3天里,这些动物的伤口应定期检查(一天两到三倍)。
腹部或腹水形成的次膨胀是指示为细菌感染。这些可能发生由于在手术过程中未消毒的工作。所有类型的感染应无例外处理的人性化的终点,应该被牺牲的动物受到影响。
我们提供了一个易于遵循协议,允许BDL的小鼠的表现是实现简单并且唤起只有低动物死亡率结合具有高再现性。所有的手术方案可以通过熟练的科学家迅速抓获。在完成实验,将动物保持在一个加温板,在37℃和永久地连接到麻醉系统,减少疼痛和痛苦。对于手术,腹部被打开了中线剖腹手术和胆管双重结扎不解剖它。这里讨论的代表性结果证明,表型改变对于肝脏形态(炎症,纤维化,肝硬化)是高度可再现的,并允许研究纤维化的不同方面( 例如 ,起始,炎症,进展,终末期疾病)在定义的时间点。
我们希望,我们的协议的总结将有助于缩短学习曲线是必要的成功建立在其他实验室这一纤维化模型,并保证在不同地点可靠和可重复的结果。因此我们认为,所提出的协议支持的3R原则,即在1959年应该由拉塞尔和Burch和代表的是在许多国家无线当前实施的新的动物福利规则的基础薄的欧洲框架。
The authors have nothing to disclose.
笔者要感谢德国研究基金会(SFB / TRR57,Q3和Q2)的资金支持。作者感谢Mareike舒尔茨,帕斯卡Paschenda和Klaudia Warzecha为他们准备的照片帮助。
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Isoflurane | Forene Abbott | B 506 | |
Shaver Favorita II | Aeskulap | GT104 | |
Cutter head | Aeskulap | GT730 | |
Bepanthen eye and nose ointment | Bayer Vital GmbH | 6029009.00.00 | |
Warming plate and controller | Labotect | HP 062 | |
Fluovac anesthesia system | Harvard Apparatus | 34-1030 | |
ISOFLO (Isoflurane Vapor) vaporiser | Eickemeyer | 4802885 | |
Scotch Tape | commercially available | ||
Tissue paper | commercially available | ||
Durapore silk tape | 3M | 1538-1 | |
Cotton Gauze swabs | Fuhrmann GmbH | 32014 | |
Poly-Alcohol Haut…farblos Antisepticum | Antiseptica GmbH | 72PAH200 | |
Raucodrape OR adhesive drapes | Lohmann & Rauscher GmbH | 33013 | |
Scissor | Fine Science Tools Inc. | 14074-11 | |
Graefe forceps straight | Fine Science Tools Inc. | 11050-10 | |
6-0 Mersilk suture | Ethicon | K889H | Silk, non-absorbable/Abdominal closure |
Needle holder Mathieu | Fine Science Tools Inc. | 12010-14 | |
Colibri retractor | Fine Science Tools Inc. | 17000-03 | |
Cotton swabs | Noba Verbandmittel | 974202 | |
Cotton swabs | Heinz Herenz Medizinalbedarf GmbH | 1032238 | |
25mL beaker | Schott Duran | 50-1150 | |
Isotonic (0.9%) NaCl solution | DeltaSelect GmbH | PZN 00765145 | |
Micro-serrations forceps Moria MC31 | Fine Science Tools Inc. | 11370-31 | Bile duct separation |
5-0 Mersilene suture | Ethicon | EH6731H | Polyester, non-absorbable/Bile duct ligation |
5mL syringe | BD Discardit II | 300296 | |
1mL syringe | BD Plastipak | 300013 | |
Sterican needle 26 G x 1 | B. Braun | 4657683 | |
Buprenorphine | Essex Pharma | 997.00.00 | Analgeticum, 0.1 mg/kg |
Infrared lamp | Petra Electric | IR 11 |