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Ligadura do ducto biliar em ratos: Indução de Inflammatory Lesão hepática e fibrose por colestase obstrutiva

Published: February 10, 2015
doi:
10.3791/52438
, , , , , ,
1Institute of Molecular Pathobiochemistry, Experimental Gene Therapy and Clinical Chemistry,RWTH Aachen University, 2Institute for Laboratory Animal Science and Experimental Surgery,RWTH Aachen University, 3Department of Medicine III,RWTH Aachen University

Summary

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.

Abstract

Na maioria dos vertebrados, o fígado produz a bílis, que é necessário para emulsificar gorduras absorvidas e permitir a digestão de lípidos no intestino delgado, bem como para excretar a bilirrubina e outros produtos metabólicos. No fígado, a obstrução experimental do sistema biliar extra-hepática inicia uma cascata complexa de eventos patológicos que leva a colestase e a inflamação resultante de uma reacção fibrótica forte proveniente dos campos periportais. Portanto, a ligadura cirúrgica do ducto biliar comum tornou-se o modelo mais comumente utilizado para induzir a lesão obstrutiva cholestatic em roedores e para estudar os eventos moleculares e celulares que estão por trás desses mecanismos fisiopatológicos induzidos pelo mau bile fluxo. Nos últimos anos, diferentes técnicas cirúrgicas têm sido descrito que o permitem reconexão ou reanastomosis após a ligadura de ducto biliar (LDB), por exemplo, BDL parcial, ou de outros métodos de microcirurgia para questões de pesquisa específicas. No entanto, o modelo mais utilizado é a obstrução completa do ducto biliar comum que induz uma resposta fibrótica forte depois de 21 a 28 dias. A taxa de mortalidade pode ser alta devido a complicações infecciosas ou imprecisões técnicas. Aqui nós fornecemos um procedimento cirúrgico detalhado para o modelo de LDB em camundongos que induzem uma resposta fibrótica altamente reprodutível, de acordo com a regra 3R para bem-estar animal postulada por Russel e Burch em 1959.

Introduction

A fibrose do fígado é definida como a produção excessiva e a acumulação de matriz extracelular (ECM) que se origina a partir de uma rede complexa de interacções de células estreladas hepáticas produtoras de matriz e uma ampla variedade de células sanguíneas de células hepáticas que se infiltram-residente e 1,2. Embora a fibrose hepática pode ser causada por uma multiplicidade de diferentes estímulos os mecanismos moleculares subjacentes fibrose são, geralmente, muito semelhantes. Após lesão hepática, um programa altamente orquestrada de alterações moleculares e celulares é iniciada. Neste programa uma estreita interacção entre inflamatórios sinais, monócitos / macrófagos e células estreladas hepáticas ocorre que os resultados finais na ativação de células estreladas e transdiferenciação para myofibroblasts, deposição de ECM e alterações anatômicas e funcionais consecutivos de integridade do tecido do fígado 3. A ativação das células estreladas hepáticas é particularmente impulsionado por sinais inflamatórios e interações com fígadoresidental macrófagos (isto é, as células de Kupffer). Padrões moleculares associados patogénico são reconhecidos por receptores de reconhecimento de padrões especializados, tais como os receptores de tipo Toll, que quando activado sinal através de uma rede complexa de diferentes percursos que provocam a expressão e secreção de uma variedade de citocinas inflamatórias e quimiocinas que dirigem o processo inflamatório 3. A resposta inflamatória a lesão hepática e formado é apenas temporário, quando o factor de produção de doença é removido. Em contraste, se a lesão persistir, inflamação crónica evolui no fígado e a expressão e acumulação de ECM multidões no primeiro plano resultando na substituição progressiva do parênquima hepático normal pela formação de tecido de cicatriz.

Uma vez que a fibrogénese hepática em seres humanos é um problema clínico em todo o mundo, vários modelos de roedores experimentais de insuficiência hepática aguda e crónica foram estabelecidas durante as últimas décadas. Nos musistema rine por exemplo, modelos comuns são a administração de uma variedade de diferentes hepatotoxinas, a ligadura do ducto biliar comum, a indução de imuno-mediada lesões hepáticas, e a introdução de defeitos do gene alvo ou vice-versa, a sobre-expressão de transgenes que afectam crítica vias de sinalização envolvidas na patogênese da fibrose hepática 4.

Ligadura de ducto biliar comum em roedores foi realizado como um procedimento experimental em pesquisa por muitos anos 08/05. Um primeiro protocolo altamente reprodutível para bile prolongado ligadura dos ductos (LDB) em roedores já foi apresentado agora mais de três décadas atrás 9. Neste protocolo tanto canulação / obstrução e ligação induzida de um elevado rendimento de cirrose em ratos com alterações morfológicas que eram comparáveis ​​aos observados em cirrose biliar humana 9. O respectivo protocolo é simples, o procedimento cirúrgico é relativamente rapidamente aplicável, E as taxas de sobrevivência dos animais são elevados com mais de 95%. No protocolo de rato cannulation / obstrução clássica, a uma curta incisão de 2 cm é feita logo abaixo do apêndice xifóide. Em seguida, uma cânula é inserida na porção proximal do ducto biliar e fixa na sua posição com suturas de seda. Numa etapa seguinte, a porção distai da cânula 3 está obstruído com nós, colocado através da extremidade inferior da incisão na linha média e enterrada subcutaneamente no quadrante inferior direito 9. No final, o abdómen é fechado e os animais são deixados a recuperar. No protocolo de ligação, os ratos são submetidos a dupla ligação do ducto biliar comum, quer com ou sem a dissecção do ducto biliar entre as ligaduras 9.

Este modelo experimental é bem aceito e utilizado em todo o mundo em centenas de laboratórios para induzir colestase hepática e fibrose. Ele induz a proliferação de células epiteliais das vias biliares intra-hepática, differentiatio myofibroblasticn portal de fibroblastos em torno proliferação de células epiteliais biliares, resultando em uma expressão maciça altamente reprodutível e deposição de ECM 10,11. Portanto, a aplicação deste modelo em ratos e camundongos é ser popular entre os cientistas que buscam entender a patogênese da inflamação hepática e fibrose.

Em nosso laboratório, temos usado extensivamente este protocolo, no passado, em ratos em vários estudos experimentais com o objetivo de investigar aspectos moleculares e celulares especiais de fibrogênese hepática e para testar novos conceitos antifibróticas e drogas 12-15.

Recentemente, adaptou-se esta metodologia para o sistema murino e descobriu que a cirurgia de ligação do canal biliar é também um meio atractivo para estabelecer fibrose dependente do tempo com baixa variação e mortalidade em ratinhos 16-18. Devido ao tamanho mais pequeno do que os animais, no entanto, algumas modificações importantes no que se refere à anestesia, interv cirúrgicoenção e observação pós-tratamento são necessários para se obter resultados confiáveis ​​e reprodutíveis neste modelo. A adaptação completa está resumido no protocolo que se segue e na documentação de vídeo acompanhante.

Protocol

NOTA: Todos os experimentos foram aprovados pelo cuidado com os animais Estado e uso comitê oficial (LANUV, Recklinghausen, Alemanha). Os ratos são alojados sob condições específicas de isentos de agentes patogénicos de acordo com as diretrizes da Federação para Laboratory Animal Ciência Associations (FELASA). Todos os experimentos foram conduzidos de acordo com a lei federal alemã sobre a protecção dos animais e "Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório" (Institutos Nacionais de Saúde publicação 8ª Edição, 2011). 1. Preparação pré-cirúrgica NOTA: Realizar todos os procedimentos em condições limpas, mas não estéreis. Todos os instrumentos e outros equipamentos reutilizáveis, como pinças cirúrgicas, tesouras e Colibri afastador que são usados ​​para realizar a cirurgia devem ser esterilizados antes de serem utilizados de acordo com protocolos que estão em estrita conformidade com as diretrizes institucionais para a realização de cirurgias em animais.; Para uma lista detalhada de reagentes necessários, materiais e equipamentos, por favor, consulte a lista de Specific materiais / equipamentos. Durante a experimentação completa, manter o animal sobre uma placa de aquecimento a uma temperatura de 37 ° C, permanentemente ligado a um sistema de anestesia, e a cobertura da área operacional global, com cortinas auto-adesiva de líquido impermeável. Devidamente organizar todas as instrumentações e soluções que são usados ​​durante a experimentação antes da cirurgia (Figura 1). Anestesiar o rato com a inalação de 4 vol% de isoflurano em 100% de oxigénio a uma velocidade de fluxo de 4 L / min durante a indução da anestesia. A profundidade da anestesia é suficiente quando os seguintes critérios vitais são alcançados: a respiração regular espontânea, sem reflexo após a definição de estímulos de dor entre os dedos, e não há resposta à dor. Raspar a pele abdominal do mouse com um barbeador elétrico pele e proteger os olhos de secar por uso de olho e nose pomada. Posicione o mouse sobre um prato quente aquecida a 37 ° C, insira o focinho do mouse na máscara Fluovac do sistema de anestesia Fluovac, e fixar as pernas do animal com listras de fita de seda. Manter a anestesia do ratinho por inalação de 1,5-3% em volume de isoflurano em 100% de oxigénio a um caudal de 1 L / min e induzir a analgesia peri-operatória, por injecção intraperitoneal de solução de buprenorfina (0,1 mg / kg de peso corporal dissolvido em solução de NaCl a 0,9%) . Esterilizar a pele abdominal raspada com uma compressa de gaze que é umedecido com uma norma anti-séptico, pronto para usar solução alcoólica para o tratamento pré-operatório da pele. Nota: Nos nossos protocolos nós usamos uma pele antisepticum poli-álcool. Isto está em total conformidade com a lei federal alemã sobre a protecção dos animais e as diretrizes da Federação para Laboratory Animal Ciência Associações. Este anti-séptico contém 70% (v / v) de 2-propanol, e butan-1,3.diol vestígios de quinolina amarela, e perfumee. 2. Procedimentos Cirúrgicos Abra o abdómen com uma laparotomia mediana de um comprimento de aproximadamente 2 cm, cortando o cútis mais fáscia ao mesmo tempo com uma tesoura cirúrgica 11,5 centímetros. Dissecar o tecido conjuntivo no topo do peritoneu utilizando a tesoura como um espalhador. Corte o peritônio ao longo da linha alba para abrir a cavidade peritoneal. Aumentar a cavidade através da inserção de um fio de sutura exploração no esterno, o aumento do filamento de fio de sutura, e fixando-a no topo da máscara Fluovac. Espalhar a zona de funcionamento por inserção de um afastador Colibri na cavidade peritoneal (Figura 2). Levante o fígado com uma hidratada (0,9% NaCl) cotonete para que o lado ventral de ele adere ao diafragma e hilo é claramente visível. Expor o canal biliar por movimento caudal do intestino (Figura 3). Separe cuidadosamente o ducto biliar doflanqueamento da veia porta e da artéria hepática utilizando um micro-fórceps serrilhas (Figura 4A). Coloque o 5-0 ao redor do ducto biliar e prenda com dois nós cirúrgicos. Quando atar os nós aumentar a força de tracção contínua para assegurar obstrução eficaz sem cortar o canal biliar (Figura 4B). Adicionar uma segunda ligadura craniana da mesma maneira mas não dissecar o ducto biliar entre (Figura 4C). Caso contrário, há um risco considerável de que vazamentos biliares se um nó não é seguro, e os animais experimentam sem colestase, mas desenvolver peritonite grave. Corte as extremidades das suturas (Figura 4D), abaixe o esterno, e remover o afastador. Lavar a cavidade peritoneal com solução de NaCl a 0,9% e substituir os órgãos abdominais para as posições fisiológicas. Fechar camadas tanto abdominal (peritônio e cutis mais tablier) com suturas de funcionamento separadas com 6-0 Mersilk. Corte o ends das suturas e esterilizar a área de operação com um cotonete de gaze umedecida com solução anti-séptica. NOTA: Ao realizar a cirurgia pela primeira vez, execute todos os procedimentos sob um microscópio cirúrgico com uma ampliação de 16X-20X. Isto permite um melhor reconhecimento do ducto biliar e claramente distingue da veia porta e artéria hepática (Figuras 5 e 6). Alguns laboratórios recomendar a dissecação do ducto biliar, entre as duas ligaduras. Deixar o ducto biliar intacta porque os potenciais fugas em um dos nós irá resultar em peritonite aguda grave, ascite, e endotoxemia sistémica quando o ducto biliar é dissecado. 3. O tratamento pós-operatório e acompanhamento Permitir que o mouse para se recuperar em uma gaiola aquecido por uma lâmpada infravermelha até que o mouse é totalmente acordado e ativo. Em seguida, mova o mouse para uma gaiola normal e fornecer acesso ad libitum à água e comida. Aepois da cirurgia, monitorar os animais em intervalos regulares e realizar follow-up tratamento pós-operatório com analgesia adequada (por exemplo, a solução de buprenorfina), seguindo a recomendação local do cuidado com os animais interna e usar comitês. NOTA: Faça terapia analgésica durante 3 dias. Qualquer comportamento anormal pode indicar complicações raras, tais como peritonite, sepse ou hemorragia interna e deve ser tratado como endpoint humana para encerrar o experimento. Os animais são mantidos com acesso livre a alimento e água ad libitum até ao final da experiência. Não há necessidade de retirada de sangue desde fibrogenesis curso é indicado por icterícia. Quando os animais são sacrificados, o sangue é coletado para a medição dos parâmetros clínicos de química (AST, ALT, bilirrubina etc.) e do fígado são recuperados para análise histoquímica e bioquímica.

Representative Results

Em uma experimentação típica BDL foi realizada em 40 machos C57BL / 6 camundongos selvagens, pesando cerca de 18-20 gramas. Esta experiência foi realizada para investigar a fibrogénese hepática na fase de iniciação (3 e 7 dias), durante a progressão (10, 14, e 20 dias), e durante o longo prazo (30 e 60 dias) 16. Neste modelo, a fibrose persinusoidal já desenvolvidos ao 10 ° dia após a cirurgia, enquanto que o aumento da fibrose periportal permanentemente até ao final da experiência foi completamente desenvolvida após 20 dias. No experimento mencionado, todos os animais que receberam uma farsa-operação simples sobreviveu, e apenas dois dos 40 camundongos (5%) que receberam BDL desenvolvido uma condição geral pobres e foram, portanto, prematuramente sacrificado antes do ponto final planeado da experiência. A actividade dos animais operados de forma simulada estava sem excepção já um dia normal após laparotomia, enquanto a maioria dos animais submetidos à LDB apresentaram actividade reduzida durante os primeiros três dias. Jpele aundiced já tinha sido evidente em todos os animais BDL um ou dois dias após a definição do BDL 16. Os valores, tanto de alanina aminotransferase (ALT) e de aspartato transaminase (AST) que representam marcadores séricos bem estabelecidos de lesão hepática aumentou rapidamente e atingiu um pico durante 7 dias e 20 dias depois de BDL (Tabela 1). Depois disso, ALT e AST diminuiu de forma constante até o dia 30 e manteve-se estável até 60 dias após a cirurgia. Em linha com a lesão colestática, as concentrações séricas de bilirrubina total foram progressivamente elevada e atingiu um patamar após 7 dias 16. Tempo de curso semelhante de atividades de ALT e AST também foram relatados em ratos submetidos BDL. Em um estudo recente, foi demonstrar que os níveis de soro de AST e ALT aumentada em até 5 ou 10 vezes do normal na primeira semana após a cirurgia BDL e diminuiu depois de duas semanas 19. Normalmente, os fígados de animais sham-operados ainda olhar smooth no final da experiência, enquanto que nos fígados dos animais que receberam BDL mostram alterações de arquitectura que se caracterizam principalmente pela formação de edema e nódulos fibróticos na superfície de fígados e hidropsia da vesícula biliar, que é preenchido com grandes quantidades de correspondentes biliar (Figura 7). As alterações morfológicas características do fígado que são induzidas pela cirurgia BDL também são demonstráveis ​​em análise histológica convencional (Figura 8). No mesmo conjunto de experiências, o desenvolvimento da fibrose do fígado foi semi-quantitativamente avaliado com base na histologia do fígado avaliada por um patologista cego utilizando um sistema de pontuação em que a fibrose periportal foi testado de 0-4 e fibrose perissinusoidal de 0-2, dando um máximo valor que era equivalente a cirrose 6. Como esperado, a pontuação da fibrose significativo no grupo de animais com operação simulada foi de 0,00 ± 0,00. Em contraste, no grupo de animais tchapéu recebeu BDL, a pontuação aumentou de forma constante até o dia 60 para um valor de 4,83 ± 0,17. O máximo de 3 para fibrose periportal foi alcançado no dia 20. Em todos os animais analisados, fibrose perisinusoidal estava ausente durante os primeiros 10 dias do experimento e foi em primeiro lugar visível após duas semanas. Depois disso, aumentou continuamente até o final da experiência para valores de 1,8 ± 0,17 (quadro 1). Também em muitas outras experiências com animais independentes que foram realizados, observou-se que a formação de fibrose foi dependente do tempo, que mostra o aumento altamente reprodutível de expressão de colagénio do intra-hepática e como consequência a deposição de fibrogénese contínua (Figura 9). Do mesmo modo, o processo em curso de fibrogénese é perceptível na expressão elevada de liso-α actina de músculo (α-SMA) que representa um marcador de células fibroblásticas, ou seja, as células estreladas hepáticas activado e miofibroblastos portal,hepática e hidroxiprolina, um aminoácido encontrado em abundância de colagénio matrizes 18 (Figura 9). Além disso, a expressão de vimentina que indica um aumento da quantidade de miofibroblastos ou fibroblastos é aumentada após o ajuste da cirurgia BDL 20. A concomitância de inflamação no fígado feridos são também reflectida pelo aumento da expressão de Lipocalin 2 (LCN2) que é fortemente induzido durante a lesão hepática aguda e crônica e evolui efeitos hepatoprotetoras durante lesão hepática aguda 21,22. As células inflamatórias que se infiltram nos fígados dos animais que receberam LDB pode ser detectado por coloração específica com um anticorpo que é específico para CD45 (Figura 10). Este marcador de superfície celular que é também conhecido como PTPRC (proteína tirosina fosfatase, do receptor de tipo) é especificamente expresso em todas as células hematopoiéticas diferenciadas, excepto eritrócitos e células plasmáticas. <table fo:keep-together.within-page = "always" border = "0" cellpadding = "0" cellspacing = "0"> Tempo após a ligadura de ducto biliar (dias) Bilirrubina total AST (U / L) ALT (U / L) Portal fibrose Fibrose perissinusoidal Pontuação total (Mg / dl) 0 (n = 3) 0,17 ± 0,06 192,67 ± 30,50 50,33 ± 6,03 0,0 ± 0,0 0,0 ± 0,0 0,0 ± 0,0 3 (n = 5) 6,85 ± 2,21 1.159,25 ± 319,27 566,50 ± 335,25 0,0 ± 0,0 0,0 ± 0,0 0,0 ± 0,0 7 (n = 5) <td> 14,38 ± 2,14 ± 976,60 ± 477,16 448,20 ± 259,47 0,60 ± 0,25 0,0 ± 0,0 0,60 ± 0,25 10 (n = 5) 15,92 ± 2,60 1.916,60 ± 868,25 560,40 ± 80,88 1,40 ± 0,25 0,25 ± 0,25 1,67 ± 0,25 14 (n = 5) 17,90 ± 3,84 1.088,60 ± 276,32 505,00 ± 96,15 ± 2,4 ± 0,25 1,0 ± 0,0 3,40 ± 0,24 20 (n = 4) 18,00 ± 2,12 1.072,67 ± 364,27 404,00 ± 195,48 3.0 ± 0.0 1,0 ± 0,0 4.0 ± 0.0 30 (n = 5) 16,04 ± 4,79 446,40 ± 169,75 260,20 ± 126,97 2,8 ±; 0,2 1,4 ± 0,25 4,20 ± 0,20 60 (n = 6) 16,02 ± 1,19 484,67 ± 117,79 257,17 ± 50,97 3.0 ± 0.0 1,8 ± 0,17 4,83 ± 0,17 As abreviaturas utilizadas são: ALT, alanina aminotransferase; AST, aspartato aminotransferase. Tabela 1: A fibrose em conseguir uma experiência representativa Os dados desta tabela é reproduzida a partir de um estudo em que a fibrose do fígado foi induzida por ligadura do ducto biliar em ratos C57BL / 6 16.. Neste estudo, a taxa de mortalidade após a cirurgia BDL foi de 5% (2 de 40 animais foram sacrificados prematuramente devido às condições de polícia pobres desenvolvido). Figura 1: Configuração experimental para a realização de um bileconduta de ligação. O animal é mantido sobre uma placa de aquecimento a uma temperatura de 37 ° C e a área operacional é coberto com geral, cortinas auto-adesiva de líquido impermeável. Durante a cirurgia completa, o animal é permanentemente ligado a um sistema de anestesia. Todos os Instrumentos e soluções (analgésicos, anestésicos, solução anti-séptica, 0,9% NaCl) estão dispostas de forma clara. Figura 2:. Preparação da área de cirurgia abertura Antes da cavidade peritoneal, a pele abdominal deve ser raspado com um barbeador elétrico pele e desinfectados com uma compressa com gaze anti-séptico. A área da cirurgia é então coberto com cortinas, auto-adesiva de líquido impermeável. O abdômen é aberto com uma laparotomia mediana (~ 2 cm de comprimento). A cavidade é ampliada através da inserção de uma sutura segurando no esterno e na área de operação, distribuídos porinserção de um afastador Colibri permitindo a experimentação sem impedimentos durante a cirurgia. Figura 3: Exposição do ducto biliar. (A) Para a condução da ligadura do ducto biliar, o lado ventral do fígado é levantado de modo que ele pode manter o diafragma e o hilo hepático se torna claramente visível. (B) Para melhor expor o canal biliar, o intestino é movido com caudalmente um cotonete de algodão umedecido. O ducto biliar é marcado com uma seta. Figura 4: ligadura do ducto biliar. (A) Em um primeiro passo, o ducto biliar é separada cuidadosamente da veia porta e flanqueando artéria hepática utilizando um micro-serrilha fórceps. (B) Subsequentemente, um fio de sutura é colocado em tornoo ducto biliar e protegidas com um nó cirúrgico. (C) Depois disso, um segundo fio de sutura é colocado em estreita proximidade com o primeiro fio de sutura e atado em torno do ducto biliar. (D) A sutura é encurtado, a cavidade enxaguada com solução de NaCl a 0,9% , e todos os órgãos substituído a sua posição fisiológica. Figura 5:.. Representação precisa de atar Para documentar a colocação das suturas e a configuração dos dois nós que impedem o fluxo biliar, o mesmo procedimento descrito na Figura 4 foi documentado sob um binóculo (A) Confinamento do ducto biliar com a primeira sutura. (B) de atar o fio de sutura em primeiro lugar. (C) Confinamento do ducto biliar com o segundo fio de sutura. (D) atar do segundo fio de sutura. (E) duas vezes ligado biliar dUCT após o encurtamento de suturas em excesso. (E ') Este painel descreve um esboço de (E). As posições de a mediana (mL) lobos direito (rl), esquerda (II) e do fígado, bem como a do ducto biliar, estômago, duodeno e são designados por letras. No esboço do ducto biliar é duplo ligado por duas suturas. Figura 6:. Anatomia do ducto biliar, veia porta e artéria hepática em ratos Para melhor localização anatômica do ducto biliar comum, veia porta e artéria hepática são retratados como um esquema. Marcados também são as posições da direita (rl), esquerda (ll) mediana (mL) e as caudado (cl) lóbulos do fígado. Figura 7: aparecidos representativasnce de fígados 2 semanas após a operação simulada e LDB. Ratinhos C57BL / 6 foram sujeitos a operação simulada ou a cirurgia de LDB. Depois de duas semanas a cavidade abdominal foi aberta. Enquanto os fígados dos animais operados de forma simulada apresentaram nenhum sinal de fibrose, os fígados dos animais que receberam a ligadura de ducto biliar tinha uma estrutura de superfície irregular, com formação de edema e nódulos fibróticos na superfície de fígados correspondentes. Figura 8:. Secções do fígado hematoxilina e eosina foram preparados a partir de ratinhos C57BL / 6 animais de tipo selvagem que estavam operação simulada (A) ou receberam BDL durante três semanas (B). Os cortes foram corados com HE seguintes procedimentos padrão. Por favor, note as alterações típicas no fígado BDL que incluem sinais de inflamação (células infiltrantes), do parênquima (hepatocyte) necrose, e proliferação de ductos biliares. A barra de escala em cada painel número representa 50 um. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 9: leituras histológicos e bioquímicos para fibrogênese hepática. Secções do fígado (A) foram preparadas a partir de animais que receberam a cirurgia simulada ou LDB por 2 semanas e coradas com Sirius Red (painel superior, as fibras de colagénio em vermelho) ou analisadas para a expressão de α-actina de músculo liso (α-SMA) (painel inferior , células positivas para α-SMA na cor marrom) por imunohistoquímica. A barra de escala no painel de cada figura representa 100 fim. (B) Os extractos de proteína a partir de fígados foram submetidas a transferência de Western e analisado para expression de colágeno tipo I, α-SMA, e Vimentin que são bem marcadores de fibrogênese hepática estabelecida. A expressão de Lipocalina-2 (LCN2) indica a resposta inflamatória que se associa com a fibrogénese contínua. Nesta análise, o carregamento igual proteína foi demonstrada pela sondagem dos borrões com um anticorpo específico para β-actina. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 10:. Coloração imunológica de células inflamatórias infiltrantes secções de fígado em série foram preparadas a partir de um fígado de um animal que recebeu ligadura do ducto biliar durante 3 semanas. Os cortes foram corados com HE (A) ou com um anticorpo que é específico para CD45 (B). Observe,o elevado número de células positivas para CD45 que rodeiam os canais biliares. Estes infiltrados massivos que indicam inflamação não são visíveis em secções de fígado provenientes de animais operados de forma simulada (não mostrado). A barra de escala em cada painel número representa 500 um. Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussion

Lesão hepática colestática é um dos principais fatores causais para o desenvolvimento da fibrose hepática e cirrose em pacientes com doença hepática crônica. Baseado no fato de que essas doenças produzir os custos de saúde imponderáveis, é compreensível que muitos pesquisadores estão tentando entender os mecanismos patogênicos da fibrose hepática em curso. Por conseguinte, os modelos experimentais foram gerados que imitam diferentes aspectos dos complexos mecanismos que conduzem à inflamação hepática, fibrose e cirrose 1.

BDL cirúrgico é um dos modelos experimentais mais comuns que são usados ​​para induzir a lesão obstrutiva cholestatic em camundongos e ratos 4,23,24. Na maior parte dos protocolos, os animais são anestesiados e uma laparotomia meio é realizada. Subsequentemente, o ducto biliar é descoberto a partir da cavidade abdominal e ligado duas vezes usando fio cirúrgico. Como consequência, os murganhos e os ratos que receberam a cirurgia dsenvolvi uma reação fibrótica forte que a princípio são originários de áreas peri 25. Durante os anos têm sido descritas várias técnicas e modificações cirúrgicas diferentes. Procedimentos especiais até permitir reconexão ou reanastomosis após BDL 23. Outras técnicas são baseadas em BDL parcial, reduzindo significativamente menor formação de necrose e, consequentemente, a proliferação de hepatócitos 24. BDL parcial em combinação com a subsequente remoção da vesícula biliar (colecistectomia) que evita a formação de colecistite também representa um excelente modelo experimental para a colestase aguda. Propôs-se a ser um modelo que está mais próximo da situação humana 24. E, de fato, durante a criação deste modelo, que foi já demonstrado que reproducibly causa colestase com apenas ferimentos mínimos tecido histológico e não procede a uma colestase crônica 25. Por isso, sugeriu-se que este modelo é ideal para estudar late efeitos da colestase invertida 24. Mesmo métodos mais sofisticados são baseados em microcirurgia e permitir uma forma rápida e reproduzível para infligir dano hepático cholestatic apenas em partes selecionadas do fígado 26.

Embora estas modificações sofisticadas do protocolo BDL original foram mostrado muito útil na investigação de questões de investigação específicas, muitos laboratórios em todo o mundo, basicamente, visam empregando o modelo de LDB como um modelo altamente reprodutível e confiável para a fibrose hepática colestática. No entanto, muitos podem ocorrer complicações que poderia alterar substancialmente a reprodutibilidade e confiabilidade dos resultados obtidos por este modelo, se imprecisões técnicas não são evitados. Por exemplo, complicações hemorrágicas que envolvem a lesão dos vasos sanguíneos que acompanham o ducto biliar (ver Figuras 3-4) pode ocorrer durante ou após a cirurgia rapidamente. A overdose de anestesia com cardiodepression ou r subsequentefalha espiratory também são complicações evitáveis ​​do procedimento. As infecções graves, que vão desde a peritonite a sépsis, pode ocorrer durante todo o período da experiência, se as suturas não são executadas com precisão e fugas biliares na cavidade peritoneal. Lesões acidentais no intestino durante a cirurgia também pode levar à peritonite. Portanto, é óbvio que os protocolos normalizados que estejam em conformidade com as directrizes de manipulação rígidos são fortemente exigida. Esta estipulação também foi recentemente exigiu dentro dos países da União Europeia, que implementou novas regras de bem-estar animal, em 2013 1. Os respectivos requisitos que estão associados a este regulamento não são novos e já foram propostas em 1959, quando Russell e Burch sugeriu uma ética estrutura para a realização de experiências científicas com animais que se baseia principalmente em uma substituição, aperfeiçoamento e redução (3R) princípio 27.

Ao seguir o outlinprotocolo ed há apenas algumas complicações que podem surgir a partir de imprecisões técnicas. Três questões específicas podem ocorrem em baixa frequência.

Tal como acontece com todos os procedimentos cirúrgicos, a sobredose de anestésico é uma fonte potencial de perigo para os animais, especialmente em combinação com hipotermia. Se durante a cirurgia ocorrer complicações cardiovasculares, o fornecimento de anestésicos deve ser interrompido imediatamente e o operador deve tentar fornecer tanto quanto possível de oxigênio para o mouse. Isto pode ser feito por meio de uma pequena seringa de plástico que é preenchido com ar e bombeado para dentro da boca do animal prejudicada. Alternativamente, a utilização de uma pequena Peleusball para ventilação do animal afectado, é muitas vezes útil para o processo de revitalização.

Problemas na cicatrização de feridas

Após a cirurgia BDL, os ratos podem morder as próprias emendas doloridos ou os de outros animais. Se isto ocorrer, respectivos ratinhos devem ser separadamenteenjaulado. Os animais com feridas abertas devem ser anestesiados, a região em torno da ferida levemente esterilizado com um anti-séptico padrão, e a ferida deve ser costurado para cima novamente. Durante os próximos três dias, a ferida desses animais devem ser inspeccionados regularmente (duas a três vezes por dia).

Distensões do abdómen ou a formação de ascite são indicativos de infecções bacterianas. Estas podem ocorrer devido ao trabalho não-estéril durante a cirurgia. Todo o tipo de infecções devem ser manuseados sem exceção como um endpoint humano e os animais afetados devem ser sacrificados.

Nós fornecemos um fácil de seguir o protocolo que permite que o desempenho do BDL em ratinhos que é simples de implementar e evoca apenas baixa mortalidade dos animais combinada com uma alta reprodutibilidade. Todos os protocolos cirúrgicos podem ser rapidamente apreendido por cientistas experientes. Durante a experimentação completa, os animais são mantidos numa placa de aquecimento a 37 ° C e ligado permanentementea um sistema de anestesia minimizar a dor e angústia. Para a cirurgia, o abdômen é aberto com uma laparotomia mediana e do ducto biliar duplo ligado sem dissecá-lo. Os resultados representativos, que foram descritos aqui demonstram que as modificações fenotípicas em conta a morfologia do fígado (inflamação, fibrose, cirrose) são altamente reprodutíveis e permitem estudar diferentes aspectos da fibrogénese (por ex., Iniciação, inflamação, progressão da doença em estádio terminal) em pontos de tempo definidos.

Esperamos que o resumo do nosso protocolo vai ajudar a reduzir a curva de aprendizagem que é necessário estabelecer com sucesso este modelo fibrose em outros laboratórios e garantir resultados confiáveis ​​e reprodutíveis em diferentes locais. Desse modo, pensamos que o protocolo apresentado apoia o princípio 3R que deveria por Russell e Burch em 1959 e representa a base de novas regras de protecção dos animais que são actualmente implementados em muitos países wifino do Quadro Europeu.

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores gostariam de agradecer o apoio financeiro da Fundação Alemã de Pesquisa (SFB / TRR57, Q3 e Q2). Os autores agradecem Mareike Schulz, Pascal Paschenda e Klaudia Warzecha por sua ajuda na preparação das fotografias.

Materials

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
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Referenzen

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Tag, C. G., Sauer-Lehnen, S., Weiskirchen, S., Borkham-Kamphorst, E., Tolba, R. H., Tacke, F., Weiskirchen, R. Bile Duct Ligation in Mice: Induction of Inflammatory Liver Injury and Fibrosis by Obstructive Cholestasis. J. Vis. Exp. (96), e52438, doi:10.3791/52438 (2015).
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