Ulyanovsk Medico-biological Journal

PHYSIOLOGY

Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2020-3-150-158

 

SIMULATION OF EXPERIMENTAL SEPSIS BY CECAL LIGATION AND PUNCTURE (CLP)

 

E.Yu. Shapovalova1, G.A. Demyashkin2, M.Yu. Malanichev1, 3, D.A. Pogosyan1, 3, I.A. Zorin2, V.I. Shchekin2

1 V.I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol, Russia;

2 Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University), Moscow, Russia;

3 Frau Klinik, Clinic for Plastic Surgery and Cosmetology, Moscow, Russia

 

Currently, the problem of treating sepsis is acute. To study these morphological and functional changes, animal models are used, for example, a model of experimental peritonitis, cecal ligation and puncture (CLP). However, there is only insufficient research on the description of internal organ rearrangements, in particular, skin morphological picture.

The aim of the study was to assess of changes in mice internal organs in case of sepsis modeling.

Materials and Methods. The authors performed cecal ligation and puncture in mice (n=40) to form experimental peritonitis and severe sepsis. In the control group (n=10), a sham surgery was conducted: a midline laparotomy was followed by layer-by-layer deaf suturing of the surgical wound.

Results. The authors observed CLP-induced disorders in all vital organs, especially in the liver (violation of the beam structure of the hepatic lobules with signs of balloon dystrophy and necrosis areas, leukocyte infiltration, plethora of sinusoids), kidneys (thinning of the visceral layer of the Bowman’s capsule, narrowing of the afferent arteriole lumen, balloon dystrophy of proximal and distal tubules, widespread disappearance of the brush border in nephrocytes) and the spleen (hyperplasia of the white pulp with a large number of apoptotic lymphocytes). Moreover, signs of mild inflammatory infiltration were observed in the skin.

Conclusion. The morphological changes found during the study corresponded to the reaction of the test organs in sepsis. The proposed CLP method for experimental peritonitis can be used as a sepsis model.

Keywords: sepsis, cecal ligation and puncture (CLP), skin, inflammation.

Conflict of interest. The authors declare no conflicts of interest.

 

References

  1. Nguyen H.B., Smith D. Sepsis in the 21st century: recent definitions and therapeutic advances. Am. J. Emerg. Med. 2007; 25: 564–571.

  2. Dejager L., Pinheiro I., Dejonckheere E., Libert C. Cecal ligation and puncture: the gold standard model for polymicrobial sepsis? Trends in Microbiology. 2011; 19 (4): 198–208. DOI: 10.1016/j.tim.2011.01.001.

  3. Comstedt P., Storgaard M., Lassen A.T. The Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS) in acutely hospitalised medical patients: a cohort study. Scand J. Trauma Resusc. Emerg. Med. 2009; 17: 67. DOI: 10.1186/1757-7241-17-67.

  4. Hotchkiss R.S., Moldawer L.L., Opal S.M., Reinhart K., Turnbull I.R., Vincent J.L. Sepsis and septic shock. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016; 2: 16045. DOI: 10.1038/nrdp.2016.45.

  5. Zhu W., Bao R., Fan X. PD-L1 blockade attenuated sepsis-induced liver injury in a mouse cecal ligation and puncture model. Mediators Inflamm. 2013; 2013: 361501. DOI: 10.1155/2013/361501.

  6. Basile D.P., Anderson M.D., Sutton T.A. Pathophysiology of acute kidney injury. Compr. Physiol. 2012; 2 (2): 1303–1353. DOI: 10.1002/cphy.c110041.

  7. Feig J.A., Cina S.J. Evaluation of Characteristics Associated With Acute Splenitis (Septic Spleen) as Markers of Systemic Infection. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 2001; 125 (7). DOI: 10.1043/0003-9985(2001)125<0888:EOCAWA>2.0.CO;2.

  8. Li J.L., Li G., Jing X.Z. Assessment of clinical sepsis-associated biomarkers in a septic mouse model. J. Int. Med. Res. 2018; 46 (6): 2410–2422. DOI: 10.1177/0300060518764717.

  9. Chousterman B.G., Swirski F.K., Weber G.F. Cytokine storm and sepsis disease pathogenesis. Semin Immunopathol. 2017; 39: 517–528. Available at: https://doi.org/10.1007/s00281-017-0639-8 (accessed: 21/05/2020).

  10. Gernot Schabbauer. Polymicrobial sepsis models: CLP versus CASP. Drug Discovery Today: Disease Models. 2012; 9; Iss. 1: e17–e21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ddmod.2011.10.002.

Received 10 June 2020; accepted 30 July 2020.

 

Information about the authors

Shapovalova Elena Yur'evna, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Head of the Chair of Histology, Medical Academy named after S.I. Georgievsky, V.I. Vernadsky Crimean Federal University. 295051, Russia, Simferopol, Lenin Boulevard, 5/7; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-2544-7696

Demyashkin Grigoriy Aleksandrovich, Pathologist, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Pathological Anatomy named after A.I. Strukov, Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University). 119048, Russia, Moscow, Trubetskaya Street, 8; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8447-2600

Malanichev Mikhail Yur'evich, Surgeon, Post-Graduate Student, Chair of Histology, Medical Academy named after S.I. Georgievsky, V.I. Vernadsky Crimean Federal University. 295051, Russia, Simferopol, Lenin Boulevard, 5/7; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3043-2739

Pogosyan David Ashotovich, Surgeon, Post-Graduate Student, Chair of Histology, Medical Academy named after S.I. Georgievsky, V.I. Vernadsky Crimean Federal University. 295051, Russia, Simferopol, Lenin Boulevard, 5/7; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3304-0968

Zorin Il'ya Alekseevich, Student, Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University). 119048, Russia, Moscow, Trubetskaya Street, 8; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-1621-7015.

Shchekin Vladimir Ivanovich, Student, Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University). 119048, Russia, Moscow, Trubetskaya Street, 8; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3763-7454

 

For citation

Shapovalova E.Yu., Demyashkin G.A., Malanichev M.Yu., Pogosyan D.A., Zorin I.A., Shchekin V.I. Modelirovanie eksperimental'nogo sepsisa putem vypolneniya ligirovaniya i punktsii slepoy kishki (CLP-protsedura) [Simulation of experimental sepsis by cecal ligation and puncture (CLP)]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2020; 3: 150–158. DOI: 10.34014/2227-1848-2020-3-150-158 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 616.5-002

DOI 10.34014/2227-1848-2020-3-150-158

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СЕПСИСА ПУТЕМ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛИГИРОВАНИЯ И ПУНКЦИИ СЛЕПОЙ КИШКИ (CLP-ПРОЦЕДУРА)

 

Е.Ю. Шаповалова1, Г.А. Демяшкин2, М.Ю. Маланичев1, 3, Д.А. Погосян1, 3, И.А. Зорин2, В.И. Щекин2

1 ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского», г. Симферополь, Россия;

2 ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России, г. Москва, Россия;

3 Клиника пластической хирургии и косметологии «Фрау Клиник», г. Москва, Россия

 

В настоящий момент остро стоит проблема лечения сепсиса. Для изучения данных морфофункциональных изменений используют модели на животных, например модель экспериментального перитонита – лигирование и пункцию слепой кишки (cecal ligation and puncture, CLP). Однако исследований, касающихся описания перестроек внутренних органов, в частности морфологической картины кожного покрова, проведено явно недостаточно.

Цель исследования. Морфологическая оценка изменений внутренних органов мышей в условиях моделирования сепсиса.

Материалы и методы. У мышей (n=40) проводили лигирование и пункцию слепой кишки для формирования экспериментального перитонита (CLP) и тяжелого сепсиса. В контрольной группе (n=10) осуществляли «фиктивную» операцию – срединную лапаротомию с последующим послойным глухим ушиванием операционной раны.

Результаты. Во всех жизненно важных органах наблюдали нарушения, индуцированные CLP, особенно в печени (нарушение балочного строения печеночных долек с признаками баллонной дистрофии и зонами некроза, лейкоцитарная инфильтрация, полнокровие синусоидов), почках (истончение висцерального листка капсулы Боумена–Шумлянского, сужение просвета приносящих артериол, баллонная дистрофия проксимальных и дистальных канальцев, повсеместное исчезновение щеточной каемки в нефроцитах) и селезенке (гиперплазия белой пульпы с наличием большого количества апоптотических лимфоцитов), а также отмечали признаки слабой воспалительной инфильтрации в коже.

Заключение. Обнаруженные в ходе исследования морфологические изменения соответствуют реакции исследуемых органов при сепсисе. Предложенный метод CLP для создания экспериментального перитонита можно использовать в качестве модели сепсиса.

Ключевые слова: сепсис, cecal ligation and puncture (CLP), кожа, воспаление.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Nguyen H.B., Smith D. Sepsis in the 21st century: recent definitions and therapeutic advances. Am. J. Emerg. Med. 2007; 25: 564–571.

  2. Dejager L., Pinheiro I., Dejonckheere E., Libert C. Cecal ligation and puncture: the gold standard model for polymicrobial sepsis? Trends in Microbiology. 2011; 19 (4): 198–208. DOI: 10.1016/j.tim.2011.01.001.

  3. Comstedt P., Storgaard M., Lassen A.T. The Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS) in acutely hospitalised medical patients: a cohort study. Scand J. Trauma Resusc. Emerg. Med. 2009; 17: 67. DOI: 10.1186/1757-7241-17-67.

  4. Hotchkiss R.S., Moldawer L.L., Opal S.M., Reinhart K., Turnbull I.R., Vincent J.L. Sepsis and septic shock. Nat. Rev. Dis. Primers. 2016; 2: 16045. DOI: 10.1038/nrdp.2016.45.

  5. Zhu W., Bao R., Fan X. PD-L1 blockade attenuated sepsis-induced liver injury in a mouse cecal ligation and puncture model. Mediators Inflamm. 2013; 2013: 361501. DOI: 10.1155/2013/361501.

  6. Basile D.P., Anderson M.D., Sutton T.A. Pathophysiology of acute kidney injury. Compr. Physiol. 2012; 2 (2): 1303–1353. DOI: 10.1002/cphy.c110041.

  7. Feig J.A., Cina S.J. Evaluation of Characteristics Associated With Acute Splenitis (Septic Spleen) as Markers of Systemic Infection. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 2001; 125 (7). DOI: 10.1043/0003-9985(2001)125<0888:EOCAWA>2.0.CO;2.

  8. Li J.L., Li G., Jing X.Z. Assessment of clinical sepsis-associated biomarkers in a septic mouse model. J. Int. Med. Res. 2018; 46 (6): 2410–2422. DOI: 10.1177/0300060518764717.

  9. Chousterman B.G., Swirski F.K., Weber G.F. Cytokine storm and sepsis disease pathogenesis. Semin Immunopathol. 2017; 39: 517–528. URL: https://doi.org/10.1007/s00281-017-0639-8 (дата обращения: 21.05.2020).

  10. Gernot Schabbauer. Polymicrobial sepsis models: CLP versus CASP. Drug Discovery Today: Disease Models. 2012; 9; Iss. 1: e17–e21. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ddmod.2011.10.002.

Поступила в редакцию 10.06.2020; принята 30.07.2020.

 

Авторский коллектив

Шаповалова Елена Юрьевна – доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой гистологии Медицинской академии имени С.И. Георгиевского, ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского». 295051, Россия, г. Симферополь, б-р Ленина, д. 5/7; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-2544-7696

Демяшкин Григорий Александрович – врач-патологоанатом, кандидат медицинских наук, доцент кафедры патологической анатомии им. академика А.И. Струкова, ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова. 119048, Россия, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8447-2600

Маланичев Михаил Юрьевич – врач-хирург, соискатель кафедры гистологии Медицинской академии им. С.И. Георгиевского, ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского». 295051, Россия, г. Симферополь, б-р Ленина, д. 5/7; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3043-2739

Погосян Давид Ашотович – врач-хирург, соискатель кафедры гистологии Медицинской академии им. С.И. Георгиевского, ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского». 295051, Россия, г. Симферополь, б-р Ленина, д. 5/7; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3304-0968

Зорин Илья Алексеевич – студент, ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова. 119048, Россия, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-1621-7015

Щекин Владимир Иванович – студент, ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова. 119048, Россия, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3763-7454

 

Образец цитирования

Шаповалова Е.Ю., Демяшкин Г.А., Маланичев М.Ю., Погосян Д.А., Зорин И.А., Щекин В.И. Моделирование экспериментального сепсиса путем выполнения лигирования и пункции слепой кишки (CLP-процедура). Ульяновский медико-биологический журнал. 2020; 3: 150–158. DOI: 10.34014/2227-1848-2020-3-150-158.