Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) - a Standardized Model for Polymicrobial Abdominal Sepsis

Sepsis remains a persistent problem on intensive care units all over the world. Understanding the complex mechanisms of sepsis is the precondition for establishing new therapeutic approaches in this field. Therefore, animal models are required that are able to closely mimic the human disease and also sufficiently deal with scientific questions. The Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) is a highly standardized model for polymicrobial abdominal sepsis in rodents. In this model, a small stent is surgically inserted into the ascending colon of mice or rats leading to a continuous leakage of intestinal bacteria into the peritoneal cavity. The procedure results in peritonitis, systemic bacteraemia, organ infection by gut bacteria, and systemic but also local release of several pro- and anti-inflammatory cytokines. The lethality of CASP can be controlled by the diameter of the inserted stent. A variant of this model, the so-called CASP with intervention (CASPI), raises opportunity to remove the septic focus by a second operation according to common procedures in clinical practice. CASP is an easily learnable and highly reproducible model that closely mimics the clinical course of abdominal sepsis. It leads way to study on questions in several scientific fields e.g. immunology, infectiology, or surgery

Intracellularly Released Cholesterol from Polymer-Based Delivery Systems Alters Cellular Responses to Pneumolysin and Promotes Cell Survival

Cholesterol is highly abundant within all human body cells and modulates critical cellular functions related to cellular plasticity, metabolism, and survival. The cholesterol-binding toxin pneumolysin represents an essential virulence factor of Streptococcus pneumoniae in establishing pneumonia and other pneumococcal infections. Thus, cholesterol scavenging of pneumolysin is a promising strategy to reduce S. pneumoniae induced lung damage. There may also be a second cholesterol-dependent mechanism whereby pneumococcal infection and the presence of pneumolysin increase hepatic sterol biosynthesis. Here we investigated a library of polymer particles varying in size and composition that allow for the cellular delivery of cholesterol and their effects on cell survival mechanisms following pneumolysin exposure. Intracellular delivery of cholesterol by nanocarriers composed of Eudragit E100-PLGA rescued pneumolysin-induced alterations of lipid homeostasis and enhanced cell survival irrespective of neutralization of pneumolysin

Cecal Ligation and Puncture (CLP) or Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP)

Ein gutes Tiermodell ist Voraussetzung, um relevante und verwertbare Ergebnisse bei der Erforschung immunologischer Zusammenhänge in der Sepsis zu bekommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei operative Sepsismodelle in der Maus, die Cecal Ligation and Puncture (CLP) und die Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP), miteinander verglichen. Bei der CLP wird das Zökum der Maus ligiert und anschließend punktiert. Im Modell der CASP implantiert man einen Stent in das Colon Ascendens der Maus, der eine Verbindung zwischen Darmlumen und Peritoneum schafft. Zunächst wurden innerhalb des jeweiligen Modells Überlebenskinetiken angefertigt. Die CLP wurde als CLP mit einfacher 18G-Punktion (CLP[1]) sowie mit zweifacher 18G-Punktion (CLP[2]) operiert. Für die CASP wurden drei verschiedene Stentgrößen verwendet, nämlich 14G, 16G und 18G. Das Ergebnis zeigte im Falle der CASP eine feine Abstufung der Letalität nach 48 Stunden, abhängig von der verwendeten Stentgröße. Bei der CLP ergab die Kinetik keinen Unterschied im Überleben zwischen CLP[1] und CLP[2]. In den folgenden Ex-Vivo-Experimenten wurden CLP[1], CLP[2], 14G-CASP, 16G-CASP und eine Sham-OP miteinander verglichen. Die Entwicklung einer Peritonitis wurde zunächst makroskopisch mittels Fotodokumentation des Situs 24 Stunden nach entsprechender OP überprüft. Bei CLP[1] und CLP[2] imponierte ein völlig avitales Zökum nebst lokaler Entzündung, während bei CASP das gesamte Peritoneum deutlich entzündet war. Zur mikroskopischen Beurteilung wurde proximales Jejunum 6, 12 und 18 Stunden nach OP HE- und immunhistochemisch gefärbt. Dabei ergab sich für die CASP ein kontinuierlich zunehmendes Bild von Destruktion und Infiltration, Sham und CLP[1] zeigten praktisch keine Veränderungen im Jejunum, CLP[2] präsentierte sich uneinheitlich. Bakteriologische Untersuchungen veranschaulichten die Tatsache, dass ein massiver Bakterienbefall des gesamten Organismus nur nach CASP gewährleistet ist, nicht aber nach CLP. Mittels ELISA wurde die Entwicklung der Serumspiegel von TNF-α, IL-1β und IL-10 bis 18 Stunden nach CASP bzw. bis 24 Stunden nach CLP beobachtet. Es zeigte sich bei CASP in allen drei Fällen ein starker, kontinuierlicher Anstieg der Werte, während nach CLP[2] nur der 24-Stunden Wert von IL-10 sehr hoch war. Alle übrigen Werte nach CLP[1] und CLP[2] bewegten sich auf konstant niedrigem Niveau. Die Ergebnisse zeigen, dass sich binnen 48 Stunden nach CASP kontinuierlich eine den gesamten Organismus erfassende, fulminante Sepsis entwickelt. Desweiteren ist die Letalität nach CASP durch Variation der Stentgröße exakt abstufbar, auch die Wiederholbarkeit der CASP ist gewährleistet. Im Gegensatz dazu bescheinigen die Versuche der CLP vor allem eine diskontinuierliche Entwicklung. Vom Modell her praktisch schon als Abszess zu sehen, erfüllt die CLP auch klinische Kriterien eines schwelenden Abszessherdes. Während die CASP als echtes Sepsismodell anzusehen ist, sollte die CLP künftig eher als Abszessmodell bezeichnet und unter diesem Gesichtspunkt auch verwendet werden.Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP), and Cecal Ligation and Puncture (CLP), two animal models designed to closely mimic the clinical course of intraabdominal sepsis, were compared. In the past, immunomodulatory therapies developped in animal studies failed to be successful in human. As a consequence, the established animal sepsis models were criticized. It has been proposed that present models had to be reevaluated and new, clinically more relevant models should be evolved. CLP procedure was performed puncturing once (CLP[1]) or twice (CLP[2]) the ligated cecum of C57BL/6 mice. In the CASP model, a stent with defined diameter was surgically inserted into the ascending colon. Survival, bacterial load, immuno-histochemistry, and serum cytokine levels were analyzed in the groups. Survival following CASP procedure correlated strongly with the stent diameter, whereas the number of punctures in CLP did not significantly change survival rate. Bacterial loads of peritoneal lavage, liver, and lung, as well as serum cytokine levels (Tumor-Necrosis-Factor, Interleukin-1β, Interleukin-10) steadily increased from 6h to 24h after CASP procedure. In contrast, continuously low amounts of bacteria and cytokines were found in CLP mice at any point of time except IL-10 24h after CLP[2]. Twenty-four hours after CLP surgery, the ligated cecum was covered by adhesive small bowel loops, whereas in CASP mice the intestinal leakage was then still present. Taken togehter, the CASP model closely mimics the clinical course of diffuse peritonitis with early and steadily increasing systemic infection and inflammation (SIRS). In contrast, CLP rather reveals to be a model of intraabdominal abscess formation with sustained and minor signs of systemic inflammation

The Role of the Vagus Nerve: Modulation of the Inflammatory Reaction in Murine Polymicrobial Sepsis

The particular importance of the vagus nerve for the pathophysiology of peritonitis becomes more and more apparent. In this work we provide evidence for the vagal modulation of inflammation in the murine model of colon ascendens stent peritonitis (CASP). Vagotomy significantly increases mortality in polymicrobial sepsis. This effect is not accounted for by the dilatation of gastric volume following vagotomy. As the stimulation of cholinergic receptors by nicotine has no therapeutic effect, the lack of nicotine is also not the reason for the reduced survival rate. In fact, increased septic mortality is a consequence of the absent modulating influence of the vagus nerve on the immune system: we detected significantly elevated serum corticosterone levels in vagotomised mice 24 h following CASP and a decreased ex vivo TNF-alpha secretion of Kupffer cells upon stimulation with LPS. In conclusion, the vagus nerve has a modulating influence in polymicrobial sepsis by attenuating the immune dysregulation