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.
ほとんどの脊椎動物では、肝臓は吸収された脂肪を乳化し、ビリルビンおよび他の代謝産物を排泄するだけでなく、小腸での脂質の消化を可能にするために必要である胆汁を生成します。肝臓では、肝外胆管系の実験的な障害物が門脈周囲の分野から生じる強い線維化反応で生じた胆汁うっ滞や炎症につながる病理学的事象の複雑なカスケードを開始。そのため、総胆管の外科的結紮はげっ歯類における閉塞性胆汁うっ滞の傷害を誘導すると、不適切な胆汁の流れによって誘発されるこれらの病態生理学的メカニズムの根底にある分子的および細胞事象を研究するために最も一般的に使用されるモデルとなっている。近年では、別の外科技術は、特定の研究課題のための再接続または再吻合、胆管結紮(BDL)の後に、 例えば 、部分BDL、または他の顕微法を可能にするいずれかのことが記載されている。しかし、最も頻繁に使用されるモデルは、21〜28日後に、強力な線維化反応を誘導する総胆管の完全な閉塞である。死亡率が原因の感染性合併症や技術的な誤りに高くなることがあります。ここでは、1959年にラッセルとバーチによって仮定動物福祉のための3Rルールに基づいて再現性の高い線維性応答を誘導するマウスでのBDLモデルの詳細な外科的手技を提供する。
肝線維症は、マトリックス産生肝星細胞の相互作用の複雑なネットワークおよび肝臓常駐し、浸潤細胞、血液細胞、1,2-多種多様な由来する過剰な産生と細胞外マトリックス(ECM)の蓄積として定義される。肝線維症は、異なる刺激の多数によって引き起こされる可能性があるが、線維症の根底にある分子メカニズムは、一般的に非常に類似している。肝臓の損傷に続いて、分子·細胞変化の高度に組織化プログラムが開始されます。このプログラムでは、炎症性シグナル、単球/マクロファージおよび肝星細胞の間の密接な相互作用が発生し、その筋線維芽細胞、ECM沈着および肝組織の完全性3の連続した解剖学的および機能的変化の星状細胞活性化および分化における最終結果で。肝星細胞の活性化は、特に肝臓による炎症シグナルとの相互作用によって駆動されるresidentalマクロファージ(クッパー細胞IE)。病原体関連分子パターンは、炎症プロセス3を駆動し 、炎症性サイトカインおよびケモカインの多数の発現および分泌を誘発する種々の経路の複雑なネットワークを介して信号を活性化Toll様受容体のような特殊なパターン認識受容体によって認識される。疾患生産要因が除去されると炎症反応と形成された肝臓の侮辱は一時的なものです。怪我が解決しない場合はこれとは対照的に、慢性炎症は、肝臓や瘢痕組織形成することにより、正常肝実質の進行置換をもたらすフォアグラウンドでのECM群衆の発現および蓄積の中に進化。
ヒトにおける肝線維化が世界的に臨床的問題であるため、急性および慢性肝不全のいくつかの実験的なげっ歯類モデルは、最後の数十年の間に確立されている。ムーで例えばRINEシステム、一般的なモデルは、重要な影響を与える遺伝子の過剰発現の異なる肝臓毒の種々の投与、総胆管の結紮、免疫媒介性肝臓傷害の誘導、および標的遺伝子の欠陥の導入、またはその逆である肝線維4の病因に関与するシグナル伝達経路。
げっ歯類における総胆管の結紮は、長年5-8ための研究実験手順として実施されている。げっ歯類における長期の胆管結紮(BDL)のための最初の再現性の高いプロトコルでは、すでに30年以上も前9今発表されました。このプロトコルで挿管/閉塞およびライゲーション、ヒト胆汁性肝硬変9において観察されたものに匹敵した形態学的変化を有するラットにおける肝硬変の高収率を誘導した。それぞれのプロトコルは、外科手術が比較的迅速に適用可能であり、単純である、および動物の生存率は95%以上と高い。古典的なカニューレ挿入ラット/閉塞プロトコルでは、2cmの短い切開だけで剣状突起の下に行われる。その後、カニューレは、胆管の基端部に挿入され、絹縫合糸と、その位置に固定される。次のステップでは、カニューレの遠位部は右下腹部9皮下正中切開の下端部に通し、埋め込 み、3ノットで阻害される。最後に、腹部を閉じ、動物を回復させる。ライゲーションプロトコールでは、ラットを伴うまたは結紮糸9との間の胆管の解剖もしなくても、総胆管を二重結紮に供される。
この実験モデルは、よく受け入れられ、肝胆汁うっ滞及び線維症を誘導するために研究室の何百もの世界中で使用されている。これは、肝内胆管上皮細胞増殖、筋線維芽細胞differentiatioを誘導ポータル線維芽細胞のnは周りのECM 10,11の再現性の高い、大規模な表現と沈着で、その結果、胆管上皮細胞を増殖。したがって、ラットとマウスで、このモデルの適用は、肝臓の炎症や線維症の病因を理解することを目的と科学者の間で人気がある中である。
私たちの研究室では、広範囲に肝線維の特殊な分子や細胞の側面を調査し、新たな抗線維概念や医薬品12-15をテストすることを目的といくつかの実験的研究において、ラットで、過去にこのプロトコルを使用している。
最近、我々は、マウス系にこの方法論を適合さ胆管結紮術はまた、マウス16-18における低い変動率と死亡率の時間依存性線維症を確立するための魅力的な平均であることを見出した。動物の小さなサイズに、しかし、麻酔に関していくつかの重要な変更、外科intervによるention及び治療後の観察は、このモデルでは、信頼性と再現性のある結果を得るために必要である。完全な適合は、以下のプロトコルで、添付のビデオのドキュメントにまとめられている。
胆汁うっ滞性肝傷害、慢性肝疾患患者における肝線維症及び肝硬変の発症の主要な原因因子の一つである。これらの疾患はimponderable医療費を生成するという事実に基づいて、多くの研究が進行中の肝線維症の発症機序を理解しようとしていることを理解できるである。したがって、実験的なモデルは、肝臓の炎症、線維症および肝硬変1につながる複雑な機構の様々な局面を模倣するように生成されている。
外科BDLは、マウスおよびラット4,23,24における閉塞性胆汁うっ滞性傷害を誘導するために使用される最も普及している実験的なモデルの1つである。プロトコルのほとんどでは、動物を麻酔し、中央部の開腹が行われる。続いて、胆管、腹腔から露出すると、外科用ひもを使用して二回連結した。結果として、マウス、ラット、この手術dを受信したevelop最初は門脈周囲のフィールド25から発信強い線維性反応。年の間に、複数の異なる外科技術および修正が記載されている。特別手順さえBDL 23の後に再接続または再吻合を可能にします。他の技術は、部分著しく少ない壊死の形成をもたらすBDL、その結果、肝細胞増殖24に基づいている。胆嚢炎の形成を防止胆嚢(胆嚢摘出術)のその後の除去と組み合わせた部分BDLはまた、急性胆汁うっ滞のための優れた実験モデルを表す。これは、ヒトの状況24に近いモデルであることが提案された。実際、このモデルの確立中に、それがすでにそれは再現性、最小限の組織学的組織損傷にうっ滞を引き起こし、慢性胆汁うっ滞25に進行しないことが実証された。したがって、このモデルは、緯度研究するために理想的であることが示唆された逆に胆汁うっ滞24のEの影響。でも、より洗練された方法には、マイクロサージェリーに基づいており、唯一の肝臓26の選択された部分に胆汁うっ滞性肝傷害を負わせるための迅速かつ再現性のある方法を許可している。
オリジナルBDLプロトコルからのこれらの洗練された修正は、特定の研究課題を調査中で非常に有用証明されてきたが、多くの研究室は、世界中基本的に胆汁うっ滞性肝線維症のための再現性の高い、信頼性の高いモデルとしてBDLモデルを採用することを目指しています。しかし、多くの合併症には、技術的に不適切な回避されていない場合には、実質的に、このモデルによって得られた結果の再現性と信頼性を変える可能性が発生する可能性があります。中または急速に手術後に発生する可能性があります-例えば、胆管に伴う血管の損傷に関連する出血性合併症(4図3参照)。その後のcardiodepressionまたはrの麻酔の過剰投与espiratory失敗も手続きの回避合併症である。縫合糸を正確に腹腔内に行われ、胆汁が漏れていない場合、腹膜炎から敗血症に至るまで重度の感染症は、、、実験の全期間中に発生する可能性があります。手術中の腸への偶発的な損傷はまた腹膜炎につながる可能性があります。したがって、厳密な取り扱いのガイドラインに準拠している標準化されたプロトコルが強く要求されていることは明らかである。この規定は、最近2013年1において新たな動物福祉の規則を実施し、欧州連合(EU)、の国の中に要求した。この規則に関連付けられているそれぞれの要件は新しいものではないし、すでに1959年に提案され、ラッセルとバーチが倫理を提案したとき主に交換、洗練と削減(3R)原則27に基づいている動物と科学実験を行うためのフレームワーク。
outlinに従う場合EDプロトコル、技術的に不適切な記述から生じる可能性がある唯一の少数の合併症があります。 3つの特定の問題がなく、低頻度で発生する可能性があります。
すべての外科的処置と同様に、麻酔薬の過剰摂取は、特に低体温との組み合わせで、動物への危険の潜在的な供給源である。手術中に心血管合併症が発生した場合は、麻酔薬の供給が直ちに停止されるべきであり、オペレータがマウスに可能な酸素などの多くを提供するようにしてください。これは、空気で満たされ、損なわれた動物の口に圧送される小さなプラスチック製シリンジを用いて行うことができる。代わりに、影響を受けた動物の換気用の小Peleusballの使用は、多くの場合、活性化プロセスのために有用です。
創傷治癒の問題点
BDL手術後、マウスは、自分の痛みの継ぎ目または他の動物のものを噛むことができる。この問題が発生した場合、それぞれのマウスは、別途でなければなりませんケージ。開放創との動物は、傷の周囲の領域を静かに、標準的な防腐剤で殺菌し、傷が再び縫い付けする必要があり、麻酔をする必要があります。次の3日間、これらの動物の傷は、定期的に(2〜3回日)を点検してください。
腹部や腹水の形成の膨満は、細菌感染症の指標となる。これらは、手術中に起因する非滅菌作業に発生する可能性があります。感染症のすべての種類は、人道的なエンドポイントとして例外なく処理する必要があり、影響を受けた動物を犠牲にする必要があります。
私たちは簡単には実装が簡単で、高い再現性と組み合わせるだけ低い動物の死亡率を連想させる、マウスにおけるBDLのパフォーマンスを可能にするプロトコルに従うことを提供した。外科のプロトコルのすべてがすぐに熟練した科学者によって逮捕することができます。完全な実験の間、動物を37℃で加温プレート上に保持され、恒久的に接続されている麻酔システムに痛みや苦痛を最小限に抑える。手術のために、腹部を正中開腹し、それを解剖せずにダブルライゲート胆管で開かれている。ここで議論された代表的な結果は、肝臓の形態(炎症、線維症、肝硬変)に関しては表現型の変化が非常に再現性があり、線維のさまざまな側面を研究するために許可されていることを実証する( 例えば 、開始、炎症、進行、末期疾患)定義された時点での。
私たちは、プロトコルの概要が正常に他の研究室ではこの線維症モデルを確立し、異なる場所で信頼性と再現性のある結果を保証する必要がある学習曲線を短縮するために役立つことを願っています。これにより我々は、提示プロトコルは1959年にラッセルとバーチによって仮定された3Rの原則をサポートしており、現在多くの国ののWiに実装されている新たな動物福祉規則の基礎を表していると思う薄いヨーロッパのフレームワーク。
The authors have nothing to disclose.
著者は、ドイツの研究財団(SFB / TRR57、Q3とQ2)の金融支援を承認したいと思います。著者は、写真を準備中で彼らの助けをMareikeシュルツ、パスカルPaschenda、とクローディアWarzechaに感謝。
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 |