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La adaptación intestinal es el mecanismo compensatorio natural quese produce cuando el intestino se pierde debido a una enfermedad o cirugía 1,2. Después del trauma, el intestino se somete a una respuesta adaptativamorfométrica y funcional, caracterizada por la proliferación celular de la cripta y el aumento de la absorción de nutrientes 3. Este paso es fundamental en la recuperación, pero mal entendido. Los estudios experimentales de la respuesta adaptativa intestinal se han centrado en los cambios que se producen después de la resección del intestino delgado en ratones, ratas y cerdos, pero la comprensión del mecanismo molecular detrás de la respuesta adaptativa en otros tipos de lesiones (por ejemplo, química o bacteriano) es crucial para facilitar la identificación de nutrientes o medicamentos para mejorar la adaptación. Experimentalmente, se han utilizado diferentes enfoques para describir el complejo índice molecular y celular de la pequeña patología intestinal, incluyendo la puntuación histopatológica y la medición del resultado de la lesión. A pesar de esto, lo que está ausente de la literatura es una descripción detallada de cómo realizar los procedimientos que se necesitan para obtener datos reproducibles. Al identificar los factores involucrados en la adaptación, como las hormonas intestinales, se justifica un modelo animal fácil, de bajo costo y reproducible, y aquí sugerimos usar un modelo de mucositis intestinal inducida por quimioterapia (CIM).
Uno de los puntos finales más simples y muy informativos tanto de lesión como de adaptación es medir la masa del intestino delgado (SI). Sabemos que un sello distintivo de la mucositis es la apoptosis de los enterocitos, la atrofia de vellosidades dependiente del tiempo y la reducción de la mitosis. Por lo tanto, el examen de lamorfología intestinal es muy relevante en los modelos preclínicos 4,5. En los seres humanos, una disminución de la citrulina plasmática, un marcador de enterocitos en funcionamiento, se correlaciona con las puntuaciones de toxicidad y los marcadores inflamatorios6 además de la capacidad de absorción7, lo que sugiere que este aminoácido es un excelente biomarcador de Mucositis. La citrulina se puede medir tanto en ratones comoen ratas, y ha demostrado excelentes correlaciones con la longitud de vellosidades 8, la supervivencia de la cripta9y la mucositis inducida por radiación10.
Una de las principales ventajas de medir la citrulina plasmática es la capacidad de recoger mediciones repetidas de un animal. Sin embargo, el muestreo de sangre múltiple en ratones está restringido a un volumen total de sangre de 6 l/g/semana y requiere anestesia general. Esto por desgracia también limita el uso de mediciones de citrulina en ratones. Además, la medición de la citrulina requiere cromatografía líquida de alto rendimiento11,12, que es costosa y requiere mucho tiempo. Recientemente, mostramos que los niveles de citrulina en ratones se correlacionan significativamente con el peso de SI (p < 0.001) (datos no publicados), haciendo de la citrulina una medida directa que refleja la masa de enterocitos. Una limitación a la medición del peso SI es la necesidad de sacrificar los ratones y, por lo tanto, no es posible realizar mediciones repetidas dentro del mismo ratón. Aun así, el método ofrece la posibilidad de realizar una variedad de otros análisis de tejidodirigidos a la pregunta de investigación, y estos hechos pueden compensar el uso adicional de animales. Por lo tanto, sugerimos el uso del peso SI como un biomarcador fácil, de bajo costo y rápido de lesiones y adaptación en ratones. Para garantizar la reproducibilidad y la variación analítica aceptable, los intestinos deben ser cuidadosamente retirados del animal, lavados con salina, vaciados y secados antes de pesar. En este artículo, mostramos exactamente cómo se realiza este procedimiento.
Otro sello distintivo de la mucositis es la pérdida de las células proliferantesen las criptas y una hiperproliferación compensatoria durante el período regenerativo 3. El marcador celular Ki67 se ha utilizado con frecuencia para determinar células proliferativas rápidas por medio de inmunohistoquímica13. A pesar de que Ki67 es un simple marcador de proliferación, tiene una tendencia a la imprecisión ya que Ki67 está presente durante todas las fases activas del ciclo celular (G1, S, G2 y M)14. El etiquetado específico es esencial para detectar células replicantes, por lo que sugerimos la incorporación in situ de 5-bromo-2'-desoxiuridina (BrdU), un análogo sintético de la timidina, ya que se limita en gran medida a la replicación de células en la fase S15. BrdU se inyecta en los animales 150 minutos antes del sacrificio y las células se pueden detectar posteriormente con inmunohistoquímica utilizando anticuerpos específicos de BrdU. En este artículo de método, mostramos exactamente cómo medir el área de las células inmunopositivas De dUu dentro de una cripta utilizando un software de imagen libre.
Los cambios morfológicos y funcionales a menudo se estudian en modelos de mucositis inducida por 5-FU, donde la adaptación intestinal se evalúa por altura de vellosidad y profundidad de la cripta. Durante este estudio, encontramos que durante la fase aguda de la mucositis, que es igual a la fase de lesión, la proliferación medida por la incorporación de BrdU no está correlacionada con la profundidad de la cripta. En contraste con esto, la profundidad de la cripta se correlaciona significativamente con la proliferación vista en la fase de reparación de la mucositis, 3 a 5 días después de la inducción. Esto sugiere que la fase aguda de la mucositis no se puede medir solo por la profundidad de la cripta. Sugerimos que cuando se utiliza la proliferación como punto final en la fase aguda de los ratones de mucositis, la incorporación de BrdU debe utilizarse preferentemente, pero al cuantificar la hiperproliferación en la etapa posterior durante la fase regenerativa, la profundidad de la cripta es una profundidad razonable alternativa a la incorporación de BrdU. El objetivo de este estudio fue describir este modelo de una manera que pueda ser utilizado por todos los investigadores, tanto en el campo de la oncología, pero especialmente los investigadores no familiarizados con los modelos de lesión intestinal.
El modelo descrito se puede utilizar para fenotipo modelos transgénicos de acuerdo con la respuesta adaptativa utilizando el peso corporal, el peso SI y la profundidad de la cripta como puntos finales. Como ejemplo, mostramos aquí cómo usamos el modelo de mucositis inducida por 5-fluorouracilo (5-FU) en un modelo celular knock out con secreción insuficiente de células L16. El péptido similar al glucagón-1 (GLP-1) y el péptido similar al glucagón-2 (GLP-2) son hormonas intestinales cosecretadas de las células L enteroendocrinas en respuesta a la ingesta de alimentos17,18. GLP-2 es reconocido como un factor importante para la curación intestinal, la regulación de la apoptosis mucosa y la mejora de la función barrera del SI19,20,21,22. Basándonos en la literatura, hipotetizómos que las hormonas endógenas son esenciales para la hiperproliferación compensatoria que ocurre en la respuesta adaptativa después de una lesión.