目前对炎症性肠病(IBD)的治疗旨在缓解疾病症状,但可能引起严重副作用。因此,研究人员正在利用动物结肠炎模型探索替代性治疗策略。本文将介绍如何在结肠炎模型中分析膳食补充剂对临床IBD症状的有益作用。
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目前对炎症性肠病(IBD)的治疗旨在缓解疾病症状,但可能引起严重副作用。因此,研究人员正在利用动物结肠炎模型探索替代性治疗策略。本文将介绍如何在结肠炎模型中分析膳食补充剂对临床IBD症状的有益作用。
炎症性肠病(IBD),包括克罗恩病和溃疡性结肠炎,是一类肠道的慢性复发性疾患。患者会出现严重症状,如腹痛、血性腹泻和体重减轻。遗憾的是,目前尚无治愈方法,治疗手段仅旨在缓解症状。现有疗法包括可能引起严重副作用的抗炎药和免疫抑制剂。因此,有必要寻找不会产生副作用的替代治疗方案,例如营养补充剂。在将其应用于临床研究之前,这些化合物必须在动物模型中严格测试其有效性和安全性。其中一种可靠的实验模型是小鼠右旋糖酐硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎模型,该模型可再现人类溃疡性结肠炎的多种临床特征。我们近期应用该模型评估了一种含有维生素C和E、L-精氨酸以及ω3-多不饱和脂肪酸(PUFA)的营养补充剂的有益作用。我们分析了多种疾病相关参数,发现该补充剂能够减轻水肿形成、组织损伤、白细胞浸润、氧化应激以及促炎细胞因子的产生,从而整体改善疾病活动指数。本文中,我们将详细说明在C57Bl/6小鼠DSS诱导结肠炎模型中正确应用营养补充剂的方法,并介绍如何评估组织病理学、氧化应激和炎症等疾病参数。对不同饮食补充剂的有益效应进行系统分析,有望为开发可缓解IBD症状和/或延长缓解期且不产生严重副作用的替代治疗策略提供新思路。
结肠炎是一种结肠的炎症性疾病,可引起腹泻和腹痛。结肠炎可以是急性的,由感染或应激引发;也可以发展为慢性疾病,例如属于炎症性肠病(IBD)范畴的溃疡性结肠炎(UC)。尽管UC的临床表现已有较详细的描述,但其发病机制仍不甚清楚1。目前专家普遍认为,UC是一种多因素疾病,其中基因突变和异常的免疫反应起着重要作用2。然而,环境因素如生活方式和营养状况也参与了疾病的发生和发展3。
遗憾的是,炎症性肠病(IBD)目前尚无法治愈,但存在多种旨在缓解临床症状的治疗方案。现有的治疗方法包括抗炎药物,如柳氮磺吡啶和皮质类固醇;免疫抑制剂,如硫唑嘌呤;单克隆抗体,可结合促炎性细胞因子(如肿瘤坏死因子-α(TNF-α))或阻断黏附分子(如整合素),以减少白细胞的过度募集;以及靶向激活促炎信号通路的激酶抑制剂,如Janus激酶(JAK)4。并非所有患者对所有治疗均有反应,因此治疗策略必须个体化5。此外,这些治疗药物大多会干扰机体的代谢和免疫应答,常导致严重的不良反应。因此,研究人员已开始探索替代性治疗方案。
替代疗法包括益生菌和营养补充剂,这些已在动物模型和临床试验中应用,并取得了不同程度的成功6,7。我们最近发现,单独使用某种营养补充剂(如抗氧化维生素或ω3-多不饱和脂肪酸(PUFAs))在缓解结肠炎和心血管疾病症状方面,效果不如联合使用多种此类补充剂8,9。这些研究是在小鼠中进行的,因此必须在人体中开展临床研究,以确定这些发现是否同样适用于人类。在启动临床研究之前,必须在动物模型中评估新治疗方案的有效性和安全性。
对于炎症性肠病(IBD),葡聚糖硫酸钠(DSS)模型已被广泛用于研究疾病发生机制以及药物和营养补充剂的有益作用6,10。在大多数研究中,仅诱导为期七天的急性疾病;然而,这些动物所表现出的临床症状与IBD患者中观察到的症状非常相似(即血性腹泻、体重减轻、上皮功能障碍和免疫细胞浸润)10。DSS可引起黏膜糜烂,导致屏障功能障碍和肠道上皮通透性增加11。其确切机制尚不明确。然而,有研究提示DSS可与中链脂肪酸相互作用,形成能够进入上皮细胞并激活炎症信号通路的纳米脂质复合物12。本文详细描述了如何在小鼠中诱导和分析结肠炎,如何通过灌胃给予营养补充剂以确保每只动物接受恒定剂量,以及如何检测这些补充剂对各种结肠炎症状的影响。
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所有动物实验均已获得Cinvestav机构动物护理和使用委员会的批准。
1. DSS 饮用水的制备与结肠炎的诱导
2. 通过灌胃法应用营养补充剂
3. 疾病活动指数的测定
注意:疾病活动指数是每日获得的体重减轻、肛周出血和粪便性状评分的综合结果13。
4. 测定肠道上皮通透性 在体 内 通过伊文思蓝测定法
5. 组织采集
6. 苏木精-伊红染色法分析结肠组织学
7. 通过免疫荧光分析连接结构的组成
8. 通过溴化乙锭氧化测定氧化应激
9. 通过MPO检测法分析白细胞募集
10. 通过 PCR 评估促炎性细胞因子的表达
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膳食补充剂可预防DSS结肠炎
抗炎和抗氧化饮食补充剂,如维生素C、维生素E、一氧化氮(NO)前体L-精氨酸,以及 ω3-多不饱和脂肪酸(ω3-PUFAs)已在动物模型中以不同的效果用于缓解炎症性疾病的症状3,6,15营养不良、氧化应激以及促炎性细胞因子的产生均可诱发急性和慢性结肠炎3在之前的一项研究中,我们证实多种微量营养素的组合对DSS诱导的结肠炎具有保护作用 体内在此,我们提供了测量这些效应的详细方案8首先,我们通过测定疾病活动指数(DAI)来分析营养补充剂对疾病进展的影响,DAI包括体重减轻、粪便性状和肛周出血三个参数。代表性结果显示,DSS处理导致DAI持续升高,符合预期,最高达到8.2 ± 第7天为0.46(图1A)。抗炎饮食补充延缓了结肠炎的发生,但在后期时间点,当结肠炎已非常严重时,其保护作用微弱且...
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为了在临床研究中使用营养补充剂,必须通过动物实验仔细评估这些补充剂的益处和安全性in vivo。对于结肠炎,已有多种可模拟炎症性肠病(IBD)临床症状的合适动物模型被建立,包括使用DSS、TNBS或乙酸的化学诱导模型;如IL10-KO等基因敲除(KO)模型;以及通过过继性T细胞转移介导的免疫细胞型结肠炎模型19-21。DSS诱导的结肠炎模型是一种快速且可靠的结肠炎诱导方法,其表现出许多与人类IBD相似的疾病症状,已被广泛应用于探究结肠炎分子机制的大量研究中22。此外,DSS诱导的结肠炎具有可逆性,因此也可用于研究在致结肠炎刺激消除后组织的修复过程。本方案详细描述了我们实验室先前已优化的DSS结肠炎模型8。
一个缺点是,由于环境因素会极大地影响疾病的发展和进程23,因此必须在每个实验室中优化DSS的浓度。此外,DSS的分子量必须在40 - 50 kDa范围内才能诱导结肠炎。对于缺乏经验的研究人员而言,准确无偏地评估粪便性状和肛周出血等DAI参数至关重要。如果评估由缺乏经验的研究人...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本工作由墨西哥科学技术委员会(Conacyt,项目号 207268 和 233395,授予 Michael Schnoor)资助。KFCO 获得了 Conacyt 的奖学金(项目号 396260),用于攻读理学硕士学位。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 0.3% 明胶 | Bioxon | 158 | |
| 10% 甲醛 | J.T. Baker | 2106-03 | |
| 平底96孔板 | Corning | 3368 | |
| 无水乙醇 | J.T. Baker | 9000-03 | |
| 无水二甲苯 | J.T. Baker | 9490-03 | |
| ABTS | Sigma Aldrich | H5882 | |
| 牛血清白蛋白 | Sigma-Aldrich | 9048-46-8 | |
| ColoScreen | Helena Laboratories | 5072 | |
| Corabion(由墨西哥瑙卡尔潘Merck公司友情提供) | Merck | ||
| 硫酸葡聚糖钠盐 | Affymetrix | 9011-18-1 | (分子量 40,000-50,000) |
| 二氢乙啶 | Life Technology | D11347 | |
| 伊红-Y | J.T. Baker | L087-03 | |
| 伊文思蓝 | Sigma-Aldrich | 314-13-6 | |
| 饲喂 针头 | Cadence Science Inc. | 9921 | |
| 带手柄玻璃载片架 | Electron Microscopy | 70312-16 | |
| 玻璃载片 | Corning | 2947 | |
| 哈里斯苏木精 | Sigma-Aldrich | H3136 | |
| 十六烷基三甲基溴化铵(HTAB) | Sigma Aldrich | H6269 | |
| 组织包埋盒(Histosette) | Simport | M498.2 | |
| 1 M 盐酸 | J.T. Baker | 9535-62 | |
| 过氧化氢 | Sigma Aldrich | H3410 | |
| 氯胺酮 | PiSA Agropecuaria | Q-7833-028 | |
| 液体石蜡 | Paraplast | 39501-006 | |
| 碳酸锂 | Sigma-Aldrich | 2362 | |
| N,N-二甲基甲酰胺 | J.T. Baker | 68-12-2 | |
| N-乙酰半胱氨酸 | Sigma-Aldrich | A9165 | |
| 塑料模具 | Electron Microscopy | 70181 | |
| 聚-L-赖氨酸溶液 | Sigma-Aldrich | 25988-63-0 | |
| Prism 5 统计分析软件 | GraphPad Software | Prism 5 | |
| 0.9% NaCl 生理盐水 | CS PiSA | Q-7833-009 | |
| 柠檬酸钠 | Sigma-Aldrich | W302600 | |
| 合成树脂 | Poly Mont | 7987 | |
| Taq DNA 聚合酶 | Invitrogen | 11615-010 | |
| Tissue-tek O.C.T. 包埋剂 | Sakura Finetek | 4583 | |
| 结核菌素注射器 | BD Plastipak | 305945 | |
| 吐温20 | Sigma-Aldrich | 9005-64-5 | |
| 含DAPI的VECTASHIELD抗荧光淬灭封片剂 | Vector Laboratories | H-1200 | |
| 赛拉嗪 | PiSA Agropecuaria | Q-7833-099 |
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