Summary

カエルレインとリポ多糖の腹腔内注射の組み合わせによる重症急性膵炎のマウスモデルの準備

Published: May 10, 2024
doi:

Summary

腹腔内薬物投与は、膵臓損傷を誘発するための安全で効果的な非侵襲的アプローチです。この研究では、マウスに対する5つの異なる腹腔内注射プロトコルを比較して、さまざまな程度の膵臓損傷を誘発し、重度の膵臓損傷のモデルを確立して、重度の急性膵炎(SAP)の病理学的変化と治療戦略を調査しました。

Abstract

死亡率が高い重症急性膵炎(SAP)の治療は、重大な臨床的課題を提起しています。動物モデルを使用してSAPに関連する病理学的変化を調査することは、潜在的な治療標的を特定し、新しい治療アプローチを探求するのに役立ちます。以前の研究では、主にタビアウロコール酸ナトリウムの逆行性胆管注射による膵臓損傷を誘発しましたが、動物モデルの品質に対する外科的損傷の影響は不明のままです。この研究では、C57BL/6Jマウスの膵臓損傷を誘発するために、さまざまな頻度の腹腔内Caerulein注射とさまざまな用量のLPSを組み合わせて使用し、5つの腹腔内注射プロトコル間で損傷の程度を比較しました。マウスの急性膵炎の誘発に関して、腹腔内注射プロトコルが提案されています 5日以内に80%もの死亡率をもたらします。具体的には、マウスにカエルレイン(50μg/kg)を1日10回腹腔内注射し、続いて最後のカエルレイン投与の1時間後にLPS(15mg/kg)を注射しました。注射された薬の頻度と投与量を調整することにより、膵臓損傷の重症度を効果的に操作できます。このモデルは、強力な制御性を示し、複製サイクルが短いため、高価な機器を必要とせずに、1人の研究者で完成させることが可能です。ヒトのSAPで観察される主要な疾患特性を便利かつ正確にシミュレートし、高い再現性を実証します。

Introduction

重度の急性膵炎は、消化器系疾患領域1内での急速な発症、急速な進行、および高い死亡率を特徴としています。その高い致死率は、常に臨床研究の顕著な焦点でした。臨床状態の予測不可能な変化、疾患症状の不均一性、ヒト検体の入手可能性の制限などにより、動物モデルの確立は疾患研究にとってますます重要になっています。

総胆管へのタウロコール酸ナトリウムの逆行性注射は、SAP2 のラット モデルを作成するために一般的に使用されます。膵胆道閉塞をシミュレートし、胆汁と膵液の逆流を誘発することにより、このモデリング手法は SAP 動物モデルの複製で高い成功率を示します。ただし、侵襲的な手術は動物モデル自体に影響を与えることに注意する必要があります。さらに、この方法は、主に実験対象として使用されるラットやイヌなどの大型動物に限定されています。十二指腸挿管3、直接十二指腸穿刺4、胆管-膵管5の直接穿刺などの代替技術は、モデリング目的で頻繁に利用されます。

腹腔内注射と食事モデリング法は、あらゆるサイズの動物に適用できる非侵襲的な利点を提供します。コリン欠乏エチオニン(CDE)6の摂食によって誘導されるSAPのマウスモデルは、制御が不十分な高血糖や低カルシウム血症などの特定の合併症を呈するため、新しい診断および治療アプローチの評価には適していません。一方、L-アルギニン7と組み合わせたカエルレインの腹腔内注射は、マウスの急性膵炎を誘発するために最も一般的に使用される方法です。具体的には、カエルレイン(コレシストキニン類似体)の腹腔内反復投与は、病因、炎症、再生過程など、この破壊的な疾患に関連するさまざまな側面を調査するための非常に適切なアプローチを提供します。コレシストキニン(CCK)との構造的類似性により、カエルラインは胆嚢の収縮と膵臓の酵素分泌を効果的に刺激し、酵素分泌の不均衡を引き起こし、その後の自己破壊を引き起こします8。リポ多糖(LPS)は、病原体に関連する分子パターン分子として広く研究されており、腹腔内注射によりカエルレインと組み合わせることで、SAPの効果的なマウスモデルを確立することができます。この組み合わせは、かなりの数の炎症性サイトカインを急速に引き起こして放出し、過剰な局所的および全身的な炎症を引き起こします。いくつかの研究で、LPSと組み合わせたCaeruleinの腹腔内注射によるマウスでのSAPモデルの誘導が報告されています。これは、Caeruleinの腹腔内注射がマウスに膵臓浮腫と出血を引き起こす可能性があるという事実に起因する可能性がありますが、LPSの添加はすぐに膵臓壊死を誘発し、全身性炎症反応、敗血症、さらには臓器不全を悪化させる可能性があります。現在、腹腔内カエルレイン注射の投与量と頻度にはばらつきがあり、追加のLPS投与量にも一貫性がありません。.マウスのSAPモデルで一貫性を達成することは困難です9,10,11,12;したがって、理想的なモデルを得るためには、標準化されたプロトコルを確立する必要があります。この記事では、マウスの腹腔内注射のプロトコルについて説明し、LPSの最適な注射頻度と追加投与量を調査します。

Protocol

このプロトコルは、安徽科技大学 (中国、淮南) の第一付属病院の倫理委員会によって審査され、承認されました (倫理コード: 2023-KY-905-001)。この研究は、すべての動物処置における研究用げっ歯類のケアと使用に関する国立衛生研究所のガイドラインに従っています。本研究では、体重20-30gのC57BL/6J成体マウスを用いた。マウスを動物実験室に1週間、制御された条件(約21°C、12時間の昼夜交?…

Representative Results

マウスモデリングの実験プロセスを図1に示します。注入完了の12時間後、オープンフィールドビデオレコーダーを使用して、マウスのさまざまな実験グループの移動距離と不動時間を5サイクルモニターしました(図2A)。5サイクルの間、PI V群のマウスは3分以内に低いレベルの移動距離を維持しましたが、3分以内の不動率はその後のサ?…

Discussion

現在、重度の急性膵炎患者の高い死亡率を改善するための効果的な手段が不足しています。免疫安定性メカニズムの強化における薬剤の有効性を調べることは非常に重要です。重症急性膵炎の理想的な動物モデルが急務となっています。C57BL/6Jの遺伝的背景を持つマウスは、SAPの病態生理学の研究を含む生物医学研究で広く使用されています。B6Jマウスにおける70年以上にわたる遺伝的分化に…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

本研究は、淮南市の健康・医療科学研究プロジェクト(No.HNWJ2023005);淮南市市市指導科学技術計画プログラム(第2023151号)安徽省省大学の学生のイノベーションと起業家精神のトレーニングプログラム(第S202310361254号)。「50·Stars of Science and Technology」イノベーションチームは、淮南市と安徽省の主要な臨床専門建設プロジェクトにあります。安徽科技大学第一付属病院の検査部に、関連する検査データを提供してくださったことに感謝いたします。

Materials

20× Citric Acid Antigen Repair Solution (pH 6.0) Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1202-250 ml
Amylase Mindray,China
Annexin V-FITC/PI Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China  G1511   diluted at 1:20
Anti-HMGB1 Rabbit pAB Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China GB11103   diluted at 1:1800
BCA protein quantitative detection kit Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G2026-200T
BD FACSCanto II Flow Cytometer BD Life Sciences, San Jose, CA, 95131, USA BD FACSCanto II
BSA Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China GC305010-100g
C57BL/6J Cavion Experimental Animal Co., Changzhou, China license number SCXY (Su) 2011–0003
Ceruletide  MCE, New Jersey, USA 17650-98-5  50 µg/kg
Chemiluminescence imager Cytiva CO.,LTD.;USA
Citric acid antigen repair Solution (Dry powder pH 6.0) Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1201-5 L
Collagenase IV Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China  GC305014 0.5 mg/mL
DAB (SA-HRP) Tunel Cell Apoptosis Detection Kit Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1507-100 T
Dimension EXL with LM Integrated Chemistry System Siemens Healthcare Diagnostics Inc.Brookfield,USA YZB/USA 8311-2014
ECL developer Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China
Eosin dye (alcohol soluble) Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1001-100 ml
EthoVision XT  Noldus, Netherlands
FITC-labeled goat anti-rabbit IgG Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China GB22303   diluted at 1:50
Fully automatic blood cell analyzer Zybio Inc. China  Zybio-Z3 CRP
GapDH Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China GB11103   diluted at 1:1500
Hematoxylin blue return solution Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1040-500 ml
Hematoxylin differentiation solution Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1039-500 ml
Hematoxylin dye Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1004-100 ml
HMGB-1 ELISA kits njjcbio Co., Ltd, China
HOMOGENIZER Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China KZ-III-F;IC111150 100222
HRP-labeled goat anti-rabbit IgG Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China GB23303   diluted at 1:1500
IL-6 ELISA kits Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China GEM0001
Lipase  Mindray,China
Lipopolysaccharide  Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China GC205009 15 mg/kg
Low temperature high speed centrifuge Changsha Pingfan Apparatus&Instrument Co.,Ltd.,China TGL-20M
Membrane breaking liquid Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1204
microtome Jinhua Craftek Instrument Co., Ltd.;China CR-601ST
Nylon mesh Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China 200-mesh
One-step TUNEL cell apoptosis detection kit (DAB staining method) Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G1507-100T
Paraffin tissue embedding machine PRECISION MEDICAL INSTRUMENTS CO.,LTD;Changzhou,China PBM-A
Pathological tissue drying apparatus PRECISION MEDICAL INSTRUMENTS CO.,LTD;Changzhou,China PHY-III
Phosphate-buffered saline Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G4202-100ML
PMSF Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G2008-1 ml
Positive fluorescence microscope Olympus Corporation,Tokyo, Japan BX53
Pro Calcitonin Mindray,China
PVDF membrane Millipore, USA 0.22 µm
RIPA Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China G2002-100 ml
SDS-PAGE Beyotime Biotechnology,China P0012A
TNF-αELISA kits Wuhan servicebio Technology Co.,Ltd, China GEM0004
Ultrasonic water bath DONGGUAN KQAO ULTRASONIC EQUIPMENT CO.,LTD.;China KQ-200KDE
Western Blot Bio-Rad Laboratories, Inc.,USA
Western blot imaging System Global Life Sciences IP Holdco LLC, JAPAN Amersham ImageQuant 800 
Whirlpool mixer SCILOGEX;USA

References

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Citer Cet Article
Xu, L., Xu, M., Xie, Y., You, W., Wang, J., Xu, L., Feng, Q., Sun, J., Zhang, J., Yang, H., Qi, W. Preparing a Mice Model of Severe Acute Pancreatitis via a Combination of Caerulein and Lipopolysaccharide Intraperitoneal Injection. J. Vis. Exp. (207), e66780, doi:10.3791/66780 (2024).

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