Summary

Preparación de un modelo de pancreatitis aguda grave en ratones mediante una combinación de caeruleina e inyección intraperitoneal de lipopolisacáridos

Published: May 10, 2024
doi:

Summary

La administración intraperitoneal de fármacos es un enfoque no invasivo seguro y eficaz para inducir la lesión pancreática. Este estudio comparó cinco protocolos distintos de inyección intraperitoneal en ratones para inducir diversos grados de lesión pancreática y estableció un modelo de lesión pancreática grave para investigar los cambios patológicos y las estrategias de tratamiento para la pancreatitis aguda grave (PAS).

Abstract

El tratamiento de la pancreatitis aguda (PAS) grave, con altas tasas de mortalidad, plantea un importante reto clínico. La investigación de los cambios patológicos asociados con el SAP utilizando modelos animales puede ayudar a identificar posibles objetivos terapéuticos y explorar nuevos enfoques de tratamiento. Los estudios anteriores indujeron principalmente lesión pancreática a través de la inyección retrógrada de taviaborocolato de sodio en el conducto biliar, pero el impacto del daño quirúrgico en la calidad del modelo animal sigue sin estar claro. En este estudio, empleamos varias frecuencias de inyecciones intraperitoneales de caeruleína combinadas con diferentes dosis de LPS para inducir lesión pancreática en ratones C57BL/6J y comparamos el alcance de la lesión en cinco protocolos de inyección intraperitoneal. En cuanto a la inducción de pancreatitis aguda en ratones, se propone un protocolo de inyección intraperitoneal que da como resultado una tasa de mortalidad de hasta el 80% en 5 días. En concreto, los ratones recibieron diez inyecciones intraperitoneales diarias de Caerulein (50 μg/kg), seguidas de una inyección de LPS (15 mg/kg) una hora después de la última administración de Caerulein. Al ajustar la frecuencia y la dosis de los medicamentos inyectados, se puede manipular la gravedad de la lesión pancreática de manera efectiva. Este modelo exhibe una fuerte capacidad de control y tiene un ciclo de replicación corto, lo que lo hace factible para que lo complete un solo investigador sin requerir equipos costosos. Simula de forma cómoda y precisa las características clave de las enfermedades observadas en el SAP humano, al tiempo que demuestra un alto grado de reproducibilidad.

Introduction

La pancreatitis aguda grave se caracteriza por un inicio rápido, una progresión rápida y altas tasas de mortalidad dentro del dominio de la enfermedad del sistema digestivo1. Su alta tasa de mortalidad siempre ha sido un foco destacado de la investigación clínica. Debido a los cambios impredecibles en las condiciones clínicas, la heterogeneidad de las manifestaciones de la enfermedad y la disponibilidad limitada de muestras humanas, el establecimiento de modelos animales se ha vuelto cada vez más crucial para la investigación de enfermedades.

La inyección retrógrada de taurocolato de sodio en el conducto biliar común se usa comúnmente para crear un modelo de rata de SAP2. Al simular la obstrucción pancreáticobiliar e inducir el reflujo de la bilis y el líquido pancreático, esta técnica de modelado exhibe una alta tasa de éxito en la replicación de modelos animales de SAP. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la cirugía invasiva sí tiene un impacto en el propio modelo animal. Además, este método se limita a animales más grandes, como ratas y perros, que se utilizan principalmente como sujetos experimentales. Las técnicas alternativas, como la intubación duodenal3, la punción duodenal directa4 y la punción directa del conducto biliar-conducto pancreático5, se utilizan con frecuencia con fines de modelado.

La inyección intraperitoneal y los métodos de modelado dietético ofrecen ventajas no invasivas que se pueden aplicar a animales de cualquier tamaño. El modelo murino de PAS inducida por la alimentación con deficiencia de colina (CDE)6 presenta ciertas complicaciones, como hiperglucemia e hipocalcemia mal controlables, lo que lo hace inadecuado para evaluar nuevos enfoques diagnósticos y terapéuticos. Por otro lado, la inyección intraperitoneal de Caerulein combinada con L-arginina7 representa el método más comúnmente empleado para inducir pancreatitis aguda en ratones. En concreto, la administración intraperitoneal repetida de Caeruleína, un análogo de la colecistoquinina, proporciona un enfoque muy adecuado para investigar diversos aspectos relacionados con esta enfermedad destructiva, incluyendo la patogenia, la inflamación y los procesos de regeneración. Debido a su similitud estructural con la colecistoquinina (CCK), la caeruleína estimula eficazmente la contracción de la vesícula biliar y la secreción de enzimas pancreáticas, lo que conduce a un desequilibrio en la secreción de enzimas seguido de la posterior autodestrucción8. El lipopolisacárido (LPS), que es ubicuo y se ha estudiado ampliamente como una molécula de patrón molecular asociada a patógenos, puede combinarse con Caerulein mediante inyección intraperitoneal para establecer un modelo eficaz de SAP en ratones. Esta combinación desencadena y libera rápidamente un número significativo de citocinas inflamatorias, lo que resulta en una inflamación local y sistémica excesiva. Varios estudios han reportado la inducción de modelos de SAP en ratones a través de la inyección intraperitoneal de Caerulein combinada con LPS. Esto puede atribuirse al hecho de que la inyección intraperitoneal de Caerulein puede causar edema pancreático y hemorragia en ratones, mientras que la adición de LPS puede inducir inmediatamente necrosis pancreática y exacerbar la respuesta inflamatoria sistémica, sepsis e incluso insuficiencia orgánica. Actualmente, existe variación en la dosis y la frecuencia de las inyecciones intraperitoneales de caeruleína, así como inconsistencia en la dosis adicional de LPS. Lograr la consistencia en los modelos SAP de ratón es un desafío 9,10,11,12; Por lo tanto, es necesario establecer un protocolo estandarizado para obtener un modelo ideal. En este artículo, describimos un protocolo para la inyección intraperitoneal en ratones e investigamos la frecuencia óptima de inyección y la dosis adicional de LPS.

Protocol

Este protocolo fue revisado y aprobado por el Comité de Ética del Primer Hospital Afiliado de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Anhui (Huainan, China) (Código de Ética: 2023-KY-905-001). El estudio siguió las pautas de los Institutos Nacionales de Salud para el cuidado y uso de roedores de investigación en todos los procedimientos con animales. Para el presente estudio se utilizaron ratones adultos C57BL/6J con un peso de 20-30 g. Los ratones se alojaron en un laboratorio animal durante una semana en condi…

Representative Results

El proceso de modelado experimental en ratones se ilustra en la Figura 1. Después de 12 h de la finalización de la inyección, se utilizó una grabadora de video de campo abierto para monitorear la distancia de movimiento y la duración de la inmovilidad de diferentes grupos experimentales de ratones durante 5 ciclos (Figura 2A). Durante los 5 ciclos, los ratones del grupo PI V mantuvieron un nivel bajo de distancia de movimiento dentro de lo…

Discussion

En la actualidad, existe una falta de medios efectivos para mejorar la alta tasa de mortalidad en pacientes con pancreatitis aguda grave. Es crucial investigar la eficacia de los fármacos para mejorar los mecanismos de estabilidad inmunitaria. Existe una necesidad urgente de un modelo animal ideal para la pancreatitis aguda grave. Los ratones con un fondo genético C57BL/6J se utilizan ampliamente en la investigación biomédica, incluidos los estudios sobre la fisiopatología de la SAP. Más de 70 años de diferenciaci…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este estudio fue apoyado por Proyectos de Investigación en Salud y Ciencias Médicas en la ciudad de Huainan (No. HNWJ2023005); Programa del Plan Rector Municipal de Ciencia y Tecnología en la ciudad de Huainan (No.2023151); Programa de Capacitación en Innovación y Emprendimiento de Estudiantes del Colegio Provincial de Anhui (No. S202310361254); La novena tanda de la serie “50· Estrellas de la Ciencia y la Tecnología” equipos de innovación en la ciudad de Huainan y el Proyecto de Construcción de Especialidades Clínicas Clave de la Provincia de Anhui. Nos gustaría expresar nuestro agradecimiento al Departamento de Laboratorio del Primer Hospital Afiliado de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Anhui por proporcionar los datos de prueba relevantes.

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

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Citazione di questo articolo
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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