Summary

Induzione di intestinale Graft - versus - host Disease e sua valutazione endoscopica Mini in topi dal vivo

Published: February 11, 2019
doi:

Summary

Qui, presentiamo un protocollo che descrive il trapianto di cellule staminali emopoietiche allogeniche e consente valutazioni ripetitivi mini-endoscopica del colon distale in situ per la presenza, caratteristiche e la severità di infiammazione colica all’interno dal vivo topi affetti da malattia intestinale graft – versus – host.

Abstract

Malattia di acuta dell’innesto – contro – ospite (GvHD) rappresenta la complicazione più grave che i pazienti precedentemente sottoposti a faccia (allo-HCT) il trapianto di cellule staminali emopoietiche allogeniche e frequentemente è associata con un risultato clinico difficile. Mentre, per esempio, GvHD manifestazioni della pelle sono solitamente rispondenti alle terapie immune-soppressivi stabilite e sono, quindi, non prendendo un corso mortale, la presenza e l’intensità di GvHD intestinale, soprattutto delle parti metà inferiore dell’intestino, fortemente influenzare il risultato e nel complesso la sopravvivenza dei pazienti con acuta GvHD. opzioni terapeutiche sono essenzialmente limitata agli agenti immune-soppressivi classici cedendo solo moderati malattia-attenuare gli effetti. Quindi, conoscenza dettagliata circa la cascata immune residente in tessuto, cambiamenti del microbiota intestinale, e la risposta stromal prima, al momento e dopo l’inizio di GvHD intestinale sono urgentemente necessarie per comprendere gli eventi e i meccanismi sottostanti la patogenesi e a sviluppare opzioni terapeutiche innovative. Modelli murini di GvHD sono utilizzati spesso per identificare e valutare funzionalmente molecole e vie putativamente guida GvHD intestinale. Tuttavia, mezzi per monitorare e valutare l’infiammazione intestinale nel corso del tempo sono essenzialmente carenti poiché punteggi stabiliti per valutare e GvHD acuta di grado ordinariamente sono costituiti da vari parametri che riflettono piuttosto GvHD sistemica manifestazioni. La valutazione dettagliata di GvHD intestinale è stata limitata agli studi facendo uso dei topi eutanasizzati, escluse quindi essenzialmente longitudinale (cioè, cinetica) analisi del comparto Colico sotto una determinata condizione sperimentale (ad es., anticorpo-mediata blocco di una citochina proinflammatory) in topi dal vivo (cioè, in vivo). La valutazione in situ mini-endoscopica del colon distale dei topi allo-HCT-trattati qui descritto consente un) una dettagliata valutazione macroscopica dei diversi aspetti dell’infiammazione intestinale e b) la possibilità di raccogliere campioni di tessuto per analisi successive alle vari intervalli di tempo nel corso del periodo di osservazione. Nel complesso, l’approccio mini-endoscopico fornisce un avanzamento importante nel monitoraggio non invasivo preclinico e valutazione di GvHD intestinale.

Introduction

Malignità ematopoietiche direttamente derivanti dal compartimento di cellule staminali ematopoietiche e incontrollata, rapida progressione e gravi disordini immune-mediati sono spesso indicazioni per eseguire allo-HCT1,2. Tuttavia, anche se la contabilità per l’avvenimento della risposta prognostica favorevole dell’innesto-contro-tumore, linfociti del donatore sono frequentemente inducendo e promuovere un attacco immune-mediata indesiderato delle componenti del tessuto sano all’interno il destinatario allo-HCT , un processo che viene chiamato malattia dell’innesto – contro – ospite3. Manifestazioni nell’intestino, il cosiddetto GvHD intestinale, rappresentano la complicazione più temuta di GvHD acuta, forme gravi di cui sono abitualmente associate con un alto tasso di mortalità1,2,4.

Nel complesso, murini modelli di allo-HCT sono emersi come preziosi strumenti per identificare e studiare il meccanismo immune-mediato la patogenesi di GvHD5. Tuttavia, valutazione cinetico di, per esempio, gli effetti benefici di nuovi interventi terapeutici nel corso del tempo nei topi dal vivo è ordinariamente basato su punteggi la determinazione di GvHD clinico6. Mentre questi punteggi sono adatti per riflettere, per esempio, il carico globale di malattia (cioè, la GvHD sistemica), clinico Spartiti mancanza la sensibilità per rispecchiare in modo affidabile le manifestazioni organo-specifici (ad esempio, nell’intestino). Quindi, conclusioni, per esempio riguardo agli effetti di gut-protettivo di un determinato intervento terapeutico, che si basano su questi sistemi di Punteggio di solito cadono a breve.

Nonostante importanti progressi attraverso l’invenzione del corpo intero romanzo modalità in combinazione con l’utilizzo di entrambi modelli mouse genetico bioluminescenti o fluorescente7,8, metodologie per direttamente e specificamente di formazione immagine valutare l’intestinale manifestazione di GvHD in topi dal vivo sono carenti. Quindi, la spiegazione razionale dietro il protocollo della valutazione endoscopica del fenotipo intestinale GvHD descritto nella sezione successiva è di superare questo ostacolo. Inoltre, la motivazione è anche per ridurre il numero di topi sperimentali dal momento che, finora, una valutazione dettagliata delle caratteristiche cellulari, morfologiche e molecolari (ad es., di istopatologia o biologia molecolare) di GvHD intestinale manifestazione ha infine ha richiesto il sacrificio del mouse sperimentale.

Nostra istituzione ha precedentemente segnalata sulla metodologia di valutazione endoscopica mini di manifestazioni coliche nel corso di colite syngeneic modelli9. Nel protocollo presentato qui, abbiamo perfezionato e adattato il colonoscopic scoring matrix per alloresponse-driven colite in topi dal vivo con GvHD intestinale dopo trapianto di alloreactive linfociti HCT e donatore in un MHC di classe completamente malassortiti impostazione . Abbiamo identificato quattro parametri adatti per riflettere lesioni coliche correlate a GvHD intestinale. Inoltre, abbiamo istituito un sistema che permette una classificazione messa a punto di qualsiasi singolo determinante, risultante in un nuovo punteggio che prontamente informa il lettore circa la gravità della GvHD intestinale presente in una specificata del mouse in un punto determinato momento. Analisi istopatologiche hanno confermato che un punteggio endoscopico sopra una certa soglia è attendibilmente la previsione infiammazione tissutale moderato–alto grado. Quindi, la valutazione endoscopica mini sembra rappresentare un sostituto di lavoro per l’istopatologia di parità aurea che ordinariamente richiede il sacrificio di topi sperimentali. D’importanza, questo protocollo può essere applicato a praticamente qualsiasi punto determinato momento e può essere usato ripetutamente nel corso della malattia10,11. Inoltre, in contrasto con l’utilizzo di approcci di bioluminescenza-dipendente, non richiede molto tempo e lavoro intenso come topi incrociando geneticamente modificati sono necessarie misure e, quindi, la metodologia può essere applicata su qualsiasi linea di mouse di interesse.

Presi insieme, dato il punto di vista clinico dannoso dei pazienti allo-HCT con GvHD intestinale severo, rapidi progressi scientifici e approfondire i meccanismi molecolari alla base della patogenesi immune sono urgentemente necessari. Allo stesso modo, considerazioni importanti, etici richiedono che il guadagno della conoscenza dovrebbe essere realizzato con l’utilizzo di un numero minimo di topi sperimentali. Quindi, entrambi riconosciuti crediti verso la comunità di ricerca esplorando GvHD intestinale può essere avanzata implementando valutazioni serie mini-endoscopica del colon nella catena di lavoro sperimentale per monitorare e grado GvHD intestinale in vivo sperimentale del topo modelli, come descritto e convalidato nel protocollo presentato qui.

Protocol

I metodi sperimentali descritti qui sono stati approvati dal governo di Baviera, Baviera, Germania. 1. GvHD induzione Giorno 0: Irradiazione dal corpo intero dei topi destinatari Utilizzare femmina CD45.2+ H2kd+ BALB/c topi che sono almeno 10 settimane di vita come destinatari. Pesare e registrare il peso dei topi destinatari prima di induzione di GvHD.Nota: Assicurarsi che il destinatario abbia un peso …

Representative Results

Il protocollo attuale, che descrive la valutazione mini-endoscopica delle lesioni associate a GvHD intestinale del colon distale, è stato stabilito e convalidato in topi precedentemente sottoposti ad induzione sistemica di un modello di GvHD acuto severo. In questo studio, abbiamo usato un MHC di classe mal adattato completamente sistema di modello in cui BALB/c topi sono stati irradiati letalmente, seguita da trapianto di T-cellula-esaurito allogeneic del midollo osseo e dall’amministra…

Discussion

Il protocollo descrive la metodologia di induzione e mini-endoscopica valutazione del fenotipo Colico osservato nel corso della GvHD intestinale. Serve lo scopo più ampio di consentendo agli scienziati di studiare la GvHD intestinale longitudinalmente e non invadente nel corso intero della malattia (cioè, fin dall’inizio della manifestazione colica e progressione fino alle attività di malattia massima).

Tuttavia, ci sono alcuni passaggi critici e importanti limitazioni inerenti alle metodol…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo studio è stato sostenuto dal Collaborative Research Center (CRC) 221 (CRC/TR221-DFG, #324392634; progetto B03) (a K.H.) e CRC 1181 (CRC-DFG, progetto B05) (a K.H.), entrambi finanziati dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation).

Materials

BIOBEAM 2000 Gamma Irradiator Gamma-Service Meical GmbH
Phosphate-buffered saline (PBS ) Sigma-Aldrich Co. LLC. D8662-6x500ML
Semken Forceps (lenght: 13 cm; serrated, curved tips) Fine Science Tools 11009-13
Hardened Fine Scissors (lenght: 8,5 cm; straight tips; cutting edge: 24 mm) Fine Science Tools 14090-09
RPMI-1640 Medium Sigma-Aldrich Co. LLC. R8758-500ML 
Hypodermic needle (26G) B. Braun Melsungen AG 4657683
1 mL syring B. Braun Melsungen AG 9166017V
50 mL tube Sarstedt Ag & Co.KG 62,547,254
Cell strainer with a 40 µm mesh screen BD Falcon 352340
Ammonium chloride (NH4Cl) Sigma-Aldrich Co. LLC. 11209 ingredient of ACK lysing buffer
Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate (Na2EDTA) Carl Roth GmbH & Co.KG 8043.2 ingredient of ACK lysing buffer
Potassium bicarbonate (KHCO3) Merck KGaA 1,048,540,500 ingredient of ACK lysing buffer
CD90.2 MicroBeads, mouse Miltenyi Biotec GmbH 130-049-101 magnet cell separation to isolate T cell-depleted bone marrow cells
Pan T Cell Isolation Kit II, mouse Miltenyi Biotec GmbH 130-095-130 magnet cell separation to isolate splenic T cells
Alexa Fluor 700 anti-mouse CD45.2 Antibody (clone: 104; lot: B252126; RRID: AB_493731) Biolegend 109822
Pacific Blue anti-mouse CD3 Antibody (clone: 17A2; lot: B227246; RRID: AB_493645) Biolegend 100214
FITC anti-mouse CD4 Antibody (clone: GK1.5; lot: B225057; RRID: AB_312691) Biolegend 100406
PE/Cy7 anti-mouse CD45.1 Antibody (clone: A20; lot: B217246; RRID: AB_1134168) Biolegend 110730
APC/Cy7 anti-mouse CD8a Antibody (clone: 53-6.7, lot: B247008; RRID: AB_312753) Biolegend 100714
Filtrated bovine serum  Pan Biotec P40-47500 ingredient of FACS buffer 
96-well polystyrene V-bottom plates Greiner Bio-One 651201
Polystyrene Round-Bottom Tube (5 mL) Falcon 352052
BD LSRFortessa II flow cytometer BD Bioscience Co.
Insulin syringe with sterile interior (30G) BD 324826
Oxy Vet Oxymat 3 Eickemeyer oxygen concentrator  for anesthesia
NarkoVet  Eickemeyer 213062
Plexiglass chamber  Eickemeyer 214620
Straight Forward Telescope KARL STORZ SE &Co KG 64301 AA part of the experimental setup for colonoscopy
Protection and Examination Sheath KARL STORZ SE &Co KG 61029 C part of the experimental setup for colonoscopy
Examination Sheath with working channel KARL STORZ SE &Co KG 61029 D part of the experimental setup for colonoscopy
Biopsy Forceps KARL STORZ SE &Co KG 61071 ZJ  part of the experimental setup for colonoscopy
 175 Watt SCB XenonLight Source KARL STORZ SE &Co KG 20132120 part of the experimental setup for colonoscopy
Fiber Optic Light Cable KARL STORZ SE &Co KG 495 NL part of the experimental setup for colonoscopy
Image 1 S3 Camera Head KARL STORZ SE &Co KG 22220030 part of the experimental setup for colonoscopy
Image 1 SCB Camera Control Unit KARL STORZ SE &Co KG 22200020 part of the experimental setup for colonoscopy
LCD monitor Olympus OEV181H part of the experimental setup for colonoscopy
Forane / Isofluran AbbVie Inc.  B506
Formaldehyde solution 37 % Carl Roth GmbH & Co.KG 7398.1
5,0 mL Dispenser tip  Eppendorf AG 30089456

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Buchele, V., Büttner-Herold, M., Vogler, T., Neurath, M. F., Hildner, K. Induction of Intestinal Graft-versus-host Disease and Its Mini-endoscopic Assessment in Live Mice. J. Vis. Exp. (144), e58871, doi:10.3791/58871 (2019).

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