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Research Article
Dongxing Lyu1, Weifang Wang2, Hanying Xu1, Pengfei Li1, Wenyuan Zhang1, Xiangyue Meng1, Shixin Liu3
1College of Traditional Chinese Medicine,Changchun University of Chinese Medicine, 2School of Clinical Medicine,Changchun University of Chinese Medicine, 3Department of Radiotherapy,Jilin Provincial Cancer Hospital
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Dieses Protokoll bietet ein Mausmodell für ulzerativen Koloproktitis-assoziierten Darmkrebs, der durch Azomethan in Kombination mit Dextransulfat-Natrium induziert wird. Das Modell wurde verwendet, um die Wirksamkeit von Verbindungen der traditionellen chinesischen Medizin bei der Prävention und Behandlung von Darmkrebs zu bewerten.
Darmkrebs (CRC) ist eine häufige bösartige Erkrankung des Verdauungssystems und hat sich zur dritthäufigsten bösartigen Erkrankung weltweit und zur zweithäufigsten Ursache für malignitätsbedingte Todesfälle entwickelt. Die ulzerative Koloproktitis (UC) ist eine präkanzeröse Läsion, und UC-assoziiertes CRC (UC-CRC) ist der häufigste Subtyp von CRC. Daher ist ein vernünftiges UC-CRC-Modell der Eckpfeiler und Garant für die Entwicklung neuer Medikamente. Die Traditionelle Chinesische Medizin (TCM) ist aufgrund ihrer guten Wirksamkeit bei der Behandlung von UC-CRC weit verbreitet. Als klassisches Tonikum der TCM ist die Liujunzi-Abkochung (LJZD) bei der Behandlung von UC-CRC weit verbreitet. In dieser Studie wurde ein UC-CRC-Modell durch Kombination von Azomethan und Dextransulfat-Natrium etabliert und das LJZD verabreicht. Die Daten bestätigten, dass LJZD den Krebsübergang bei UC-CRC wirksam hemmen kann, indem es das Körpergewicht der Maus, die kolorektale Länge, pathologische und entzündliche Faktoren, die kolorektale Barrierefunktion und Krebsmarker verwendet. Dieses Protokoll bietet ein System zur Bewertung der Wirksamkeit von TCM bei der Prävention und Behandlung von UC-CRC.
Darmkrebs (CRC) ist eine häufige gastrointestinale Malignität, die dritthäufigste Malignität und die zweithäufigste Todesursache der Welt, die 10 % der weltweiten Krebsinzidenz und 9,4 % der gesamten krebsbedingten Todesfälle ausmacht 1,2. Genetische Faktoren, chronische Entzündungen, fettreiche Ernährung, Diabetes und eine abnormale Darmflora sind Risikofaktoren für den Darmkrebs 3,4. Unter ihnen ist eine entzündliche Darmerkrankung, insbesondere die Cololoproktitis ulcerosa (UC), ein klarer Risikofaktor für den Darmkrebs 5,6. UC-assoziiertes CRC (UC-CRC) ist ein Übergangsprozess von Entzündungen, atypischer Hyperplasie und Krebs, der auf einer chronischen Entzündung des Dickdarms beruht und sich vom typischen Adenom-Adenokarzinom-Entwicklungsmodell des SFB 7,8 unterscheidet. Im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung ist das Risiko für Darmkrebs bei Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen etwa 10-40-mal höher9.
Derzeit ist eine Operation immer noch die Standardbehandlung für Darmkrebs, und je nach Ort und Stadium des Tumors sind eine Strahlentherapie, eine systemische medikamentöse Therapie oder eine Kombination aus beidem möglich10. Obwohl diese traditionellen Behandlungsmodalitäten aufgrund der hohen Heterogenität und Rezidivrate von Darmkrebs große Fortschritte gemacht haben, ist die Prognose schlecht und der Behandlungseffekt nicht ideal11,12. Daher sind Früherkennung, Früherkennung und umfassende Behandlung der Schlüssel zur Verbesserung der Überlebensrate von Darmkrebspatienten, und es ist besonders wichtig, auf die Umwandlung von UC in Darmkrebs zu achten. Im Laufe der Jahre hat die Traditionelle Chinesische Medizin (TCM) aufgrund ihrer begrenzten Nebenwirkungen und ihrer signifikanten Wirksamkeit viel Aufmerksamkeit bei der Behandlung von UC-CRC oder chronischer Gastritis auf sich gezogen. Basierend auf der dialektischen Behandlung haben berühmte chinesische Mediziner verschiedener Generationen eine große Anzahl klassischer Rezepte erstellt, wie z. B. Huangqi Jianzhong Abkochung13, Sijunzi Abkochung14 und Sishen Pille15.
Der Liujunzi-Sud (LJZD) stammt aus den Werken von Yi Xue Zheng Zhuan, die in der Ming-Dynastie zusammengestellt wurden, und ist eine klassische Verschreibung in TCM16. Wie in Tabelle 1 gezeigt, besteht LJZD aus sechs traditionellen Kräutern, darunter Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf. (Dangshen), Poria cocos (Schw.) Wolf (Fuling), Atractylodes macrocephala Koidz. (Baizhu), Glycyrrhiza uralensis Fisch. (Gancao), Citrus reticulata Blanco (Chenpi) und Pinellia ternata (Thunb.) Breit (Banxia), das die Wirkung hat, das Qi wieder aufzufüllen und die Milz zu stärken, Feuchtigkeit zu trocknen und Schleim aufzulösen. In der modernen klinischen Praxis wird es häufig zur Behandlung von chronischer Gastritis, Magengeschwüren und Zwölffingerdarmgeschwüren eingesetzt. Moderne pharmakologische Forschung hat gezeigt, dass LJZD und modifiziertes LJZD einen hohen Anwendungswert bei der adjuvanten Behandlung von UC und Krebs des Verdauungstrakts haben 17,18,19.
Gegenwärtig gibt es viele Möglichkeiten, UC-CRC-Mausmodelle zu konstruieren, aber das Azoxymethan (AOM)/Dextransulfat-Natrium (DSS)-induzierte Mausmodell ist das am weitesten verbreitete UC-CRC-Modell; Die klinischen Symptome, morphologischen und pathologischen Beobachtungen haben gezeigt, dass das Modell dem menschlichen UC-CRC sehr ähnlichist 20,21. Das Grundprinzip besteht darin, zunächst die Karzinogenese mit dem chemisch karzinogenen AOM zu induzieren und dann Mäuse kontinuierlich der entzündlichen Stimulationsumgebung von DSS auszusetzen, um die kontinuierliche Schädigung und Reparatur des Darmschleimhautepithels zu simulieren und so ein UC-CRC-Mausmodellzu konstruieren 22. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Mausmodell von UC-CRC durch intraperitoneale Injektion von AOM und zyklische Stimulation von DSS kurzfristig zu etablieren und die Wirkung des Medikaments und den molekularen Mechanismus von LJZD auf UC-CRC zu bewerten, um eine wissenschaftliche Grundlage für die Behandlung von UC-CRC zu schaffen.
Das Tierverfahren wurde von der Ethikkommission der Changchun University of Chinese Medicine genehmigt (Aktenzeichen: 2021214). Spezifische pathogenfreie C57BL/6J-Mäuse (8-10 Wochen, Gewicht 18-22 g), männlich und weiblich, wurden in unabhängig belüfteten Käfigen bei 22 °C und 65% relativer Luftfeuchtigkeit untergebracht. Die Mäuse begannen das Experiment nach 7 Tagen adaptiver Fütterung, während der sie freien Zugang zu Wasser und Nahrung hatten.
1. Arzneimittelvorbereitung
2. Etablierung des UC-CRC-Modells
HINWEIS: Das Experiment wurde in 4 Gruppen unterteilt: Kontroll-, Modell-, LJZD- und 5-ASA-Gruppe, 10 Mäuse in jeder Gruppe. Mit Ausnahme der Kontrollgruppe wurden die anderen Gruppen mit AOM und DSS behandelt.
3. Medikamentöse Behandlung
HINWEIS: Erwachsene Menschen benötigen 63 g LJZD pro Tag. Nach der Umrechnungsformel der experimentellen Arzneimitteldosis für Mäuse und Menschen, äquivalente experimentelle Dosis für Mäuse (mg/kg) = menschliche Dosis (mg/kg)/Körpergewicht (60 kg) x 9,1, betrug die Tagesdosis von Mäusen etwa 9,6 g/kg.
4. Bewertung des UC-CRC-Modells und Wirksamkeit von LJZD
Die Abkochung von LJZD wurde gemäß dem Zusammensetzungsverhältnis der Arzneimittel in Tabelle 1 und der Abkochmethode der TCM in Abbildung 1A hergestellt. Gemäß dem in Abbildung 1B angegebenen Zeitpunkt wurden Mäusen am 7. Tag intraperitoneal 1 mg/ml AOM injiziert, und Mäuse erhielten in der 3., 6. und 9. Woche freien Zugang zu Trinkwasser mit 2% DSS. Das UC-CRC-Mausmodell wurde in der 15. Woche erfolgreich etabliert. In der Zwischenzeit wurden Mäuse von Woche 7 bis Woche 15 mit LJZD durch Sonde behandelt. Die Daten zeigten, dass die UC-CRC-Modellgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe einen signifikanten Gewichtsverlust aufwies, der durch die LJZD-Behandlung gelindert wurde (Abbildung 2A, P < 0,01). Am Ende der Studie verbesserte die LJZD-Behandlung den DAI-Score im Vergleich zur UC-CRC-Modellgruppe (Abbildung 2B). Im Vergleich zur Kontrollgruppe hatte die UC-CRC-Modellgruppe eine kürzere kolorektale Länge, die durch die LJZD-Behandlung erhöht wurde (Abbildung 2C, D, P < 0,01). Das Verhältnis von kolorektalem Gewicht zu Körpergewicht spiegelt die Entwicklung von Darmkrebs bei Mäusen wider, und ein höheres Verhältnis weist auf eine akute Tumorentwicklunghin 27. Im Vergleich zur Kontrollgruppe war der kolorektale Organindex der Modellgruppe signifikant erhöht, und die LJZD-Behandlung reduzierte den kolorektalen Organindex stark (Abbildung 2E, P < 0,05). Darüber hinaus hemmte die LJZD-Behandlung auch die Bildung von kolorektalen Tumoren (Abbildung 2F, P < 0,01) und den Spiegel des proinflammatorischen Faktors IL-628 im Serum (Abbildung 2G, P < 0,05).
Pathologische Ergebnisse bestätigten, dass die Mäuse in der UC-CRC-Modellgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe größere kolorektale Tumoren aufwiesen und ein Adenokarzinom gebildet hatten, während die LJZD-Behandlung die Größe und den Grad der Tumoren reduzierte (Abbildung 3). Immunhistochemische Daten zeigten, dass die LJZD-Behandlung die kolorektale Barrierefunktion in UC-CRC-Modellmäusen verbesserte, was durch eine erhöhte Proteinexpression von ZO-1 und Occludin29 angezeigt wurde (Abbildung 4). Parallel dazu unterdrückte die LJZD-Behandlung die Proteinexpressionsniveaus des Krebsmarkers KI6730 (Abbildung 4).

Abbildung 1: Vorbereitung von LJZD und Etablierung eines Mausmodells für Koloproktitis-Krebs.( A) Die Mischung aus Dangshen (12 g), Baizhu (12 g), Gancao (6 g), Chenpi (12 g) und Ingwer verarbeitetem Ban Xia (9 g) wurde 1 h lang bei Raumtemperatur in 1000 ml destilliertes Wasser getaucht. Das 12 g Fuling-Pulver wurde 1 h lang in 300 ml destilliertem Wasser bei Raumtemperatur eingeweicht. Die Mischung der oben genannten sechs Kräuter wurde bei 100 °C für 40 Minuten abgekocht. (B) An Tag 7 wurden C57BL/6J-Mäusen intraperitoneal 1 mg/ml AOM injiziert. Mäuse erhielten in der 3., 6. und 9. Woche Wasser mit 2% DSS ad libitum. Von 7 bis 15 Wochen erhielten Mäuse LJZD per Sonde. Abkürzungen: AOM, Azomethan; DAI, Krankheitsaktivitätsindex; DSS, Dextransulfat-Natrium; LJZD, Liujunzi Abkochung; w, Woche. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Bewertung des UC-CRC-Modells und der Wirksamkeit von LJZD. (A) LJZD verbesserte das Körpergewicht in UC-CRC-Modellmäusen. (B) LJZD milderte die DAI-Werte in UC-CRC-Modellmäusen. (C, D) LJZD vergrößerte die Länge des Kolorektums in UC-CRC-Modellmäusen. (E) LJZD reduzierte den Organindex des Kolorektums in UC-CRC-Modellmäusen. (F) LJZD hemmte die kolorektale Tumorgenese in Koloproktitis-Krebsmodellmäusen. (G) LJZD unterdrückte den Serum-IL-6-Spiegel in UC-CRC-Modellmäusen. #P< 0,05 und ##P< 0,01 im Vergleich zur Kontrollgruppe; *P < 0,05 und **P< 0,01 im Vergleich zur Modellgruppe. Die Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichungen (n = 10) ausgedrückt und durch eine Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) analysiert, gefolgt von Tukeys Test. P < 0,05 zeigte einen statistisch signifikanten Unterschied an. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Bewertung der pathologischen Eigenschaften von kolorektalen Geweben bei Mäusen durch Hämatoxylin-Eosin-Färbung. In der Kontrollgruppe gab es keine pathologischen Schäden. Das Tumorgewebe der UC-CRC-Modellgruppe war groß und hatte Adenokarzinome und hochgradige Neoplasien gebildet, während die LJZD-Behandlungsgruppe reduziertes Tumorgewebe aufwies, begleitet von einer geringen Menge an lokalem Adenom und niedriggradiger Neoplasie. Der schwarze Pfeil stellt die präkanzeröse dysplastische Tumordrüse dar. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Wirkung von LJZD auf die kolorektale Barrierefunktion und den Krebsmarker in UC-CRC-Modellmäusen. (A) Immunhistochemische Bilder von ZO-1, Occludin und KI67. (B) Statistische Ergebnisse der Proteinexpression von ZO-1, Occludin und KI67. Die LJZD-Behandlung erhöhte die Expression der kolorektalen Barrierefunktionsproteine ZO-1 und Occludin, während der Spiegel des Krebsmarkers KI67 in UC-CRC-Modellmäusen gesenkt wurde. ## P < 0,01 im Vergleich zur Kontrollgruppe; ** P < 0,01 im Vergleich zur Modellgruppe. Die Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichungen (n = 10) ausgedrückt und durch eine Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) analysiert, gefolgt von Tukeys Test. P < 0,05 zeigte einen statistisch signifikanten Unterschied an. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
| Komponenten | Pinyin | Gewicht (g) |
| Codonopsis Radix | Dangshen | 12 |
| Poria Cocos | Fuling | 12 |
| Atractylodis Macrocephalae Rhizoma | Baizhu | 12 |
| Lakritze | Gancao | 6 |
| Getrocknete Orangenschale | Chenpi | 12 |
| Rhizom Pinelliae Preparata | Jiangbanxia | 9 |
Tabelle 1: Zusammensetzung und Anteil der Drogen in LJZD.
| Artikel | Grad oder Symptome | Spielergebnisse |
| Gewichtsverlust | < 1% | 0 |
| 1%-5% | 1 | |
| 5%-10% | 2 | |
| 10%-15% | 3 | |
| ≥15 % | 4 | |
| Tests auf okkultes Blut im Stuhl | Negativ | 0 |
| Positiv | 2 | |
| Sichtbares Blut im Stuhl mit bloßem Auge | 4 | |
| Kot-Konsistenz | normal | 0 |
| loser Stuhl | 2 | |
| wässriger Durchfall | 4 |
Tabelle 2: Krankheitsaktivitätsindex-Score für das UC-CRC-Modell bei Mäusen.
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Dieses Protokoll bietet ein Mausmodell für ulzerativen Koloproktitis-assoziierten Darmkrebs, der durch Azomethan in Kombination mit Dextransulfat-Natrium induziert wird. Das Modell wurde verwendet, um die Wirksamkeit von Verbindungen der traditionellen chinesischen Medizin bei der Prävention und Behandlung von Darmkrebs zu bewerten.
Diese Arbeit wurde vom Jilin Provincial Department of Science and Technology (YDZJ202201ZYTS181) unterstützt.
| Azoxymethan | Sigma | A5486 | |
| 5-Amino-Salicylsäure | Kuihua Pharmaceuticals Group Jiamusi Luling Pharmaceutical Co., Ltd | 3819413 | |
| C57BL/6J Mäuse | Liaoning Changsheng Biotechnology Co., Ltd | NO 210726210100853716 | |
| Deckglas | Jiangsu Shitai Experimental Equipment Co., Ltd | 10212432C | |
| DAB Farbe Entwicklungskit | Jiangsu Shitai Experimental Equipment Co., Ltd | 2005289 | |
| Entwässerungsmaschine | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JJ-12J | |
| Dextransulfat-Natrium | Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd | MB5535 | |
| Einbettungsmaschine | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-P5 | |
| Hämatoxylin-Eosin-Farbstoff | Wuhan Hundred Degree Biotechnology Co., Ltd | B1000 | |
| IL-6 | Jiangsu Meimian Industrial Co., Ltd | MM-0163M2 | |
| Isofluran | RWD Life Science Co., Ltd | R510-22-10 | |
| KI67 Primärantikörper | Google Biotechnology Inc | GB121141 | |
| Neutrales Kaugummi | Wuhan Hundred Degree Biotechnology Co., Ltd | 10004160 | |
| Objektträger | Jiangsu Shitai Experimental Equipment Co., Ltd | 10212432A | |
| Occludin Primärantikörper | Affnity | DF7504 | |
| Orthostatisches optisches Mikroskop | Nikon | Nikon Eclipse CI | |
| Pathologisches Mikrotom | Shanghai Leica Instrument Co., Ltd | RM2016 | |
| ZO-1 primärer Antikörper | Abcam | ab221547 |