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Realizamos la optimización de la dosis de DSS para nuestras condiciones experimentales. La dosificación de DSS debe recalibrarse para cada animalario, cepa de ratón, diseño de estudio y lote de DSS. Para este estudio, los ratones C57BL / 6J se alojaron en un vivero específico libre de patógenos en jaulas ventiladas con una dieta para roedores de 18% de proteína estándar irradiada ad libitum . Tanto los ratones machos como las hembras comienzan a perder peso a partir del día 5 después de haber sido colocados en agua DSS, alcanzando su peso más bajo tres días después de la retirada de DSS (Figura 1A, C). En el día de la mayor pérdida de peso, los ratones machos exhibieron aproximadamente un 15% de pérdida de peso, mientras que las hembras mostraron una pérdida de peso de aproximadamente el 20% (Figura 1B, D). Con base en estos resultados, determinamos que la dosis óptima para nuestras condiciones experimentales específicas era del 3,0% para las mujeres y del 3,25% para los hombres. El programa de tratamiento para AOM/DSS se describe en la Figura 2A, con la homogeneización del microbioma al comienzo de cada ciclo de tratamiento con DSS hasta que concluye el experimento para mitigar los efectos y la variabilidad de la jaula. La dinámica típica de la pérdida de peso y la recuperación de los animales durante toda la duración del experimento se muestra en la Figura 2B. Los animales recuperan completamente el peso corporal original dentro de las dos semanas posteriores a la interrupción de la administración de DSS. Un modelo de colitis DSS bien calibrado da como resultado gránulos de heces blandas pero aún formadas en lugar de diarrea (puntuación de consistencia de las heces 1-2), con detección ocasional de sangre oculta en las heces indicativa de sangrado subclínico y pocos casos de sangre visible en las heces (puntuación de presencia de sangre 1-2)17. Para evaluar aún más la gravedad de la colitis, se recolectaron muestras fecales para analizar los niveles del marcador inflamatorio lipocalina-2. La presencia de sangre oculta no se detectó en ratones que recibieron agua potable regular durante todo el experimento, a diferencia de los animales tratados con DSS (Figura 2C). Consistentemente, los niveles de lipocalina-2 se elevaron aproximadamente 1,000 veces en ratones tratados con AOM / DSS en comparación con los controles de AOM / solo agua (Figura 2D).
En el punto final, diseccionamos los colones y contamos los tumores utilizando un mapa de registro tumoral (Figura 3A). La colitis DSS da como resultado una longitud de colon significativamente más corta, a diferencia de los controles AOM / solo agua (Figura 3B). Además, los animales tratados con AOM / DSS desarrollan tumores de colon visibles, la mayoría de los cuales se forman en el extremo distal (Figura 3C). El examen histológico de las secciones de colon teñidas con H&E reveló erosión de células epiteliales significativa, infiltración inmune y ulceración en ratones AOM / DSS (Figura 4A). La gravedad de la histopatología del colon se puede cuantificar utilizando sistemas de puntuación establecidos para el CAC murino inducido por DSS, basados en cuatro parámetros (Figura 4B): infiltración inmune y edema (0-3), ulceración (0-3), morfología epitelial colónica (0-4) y neoplasias (0-4)22,23,24. Los resultados de tales evaluaciones, tal como se aplican a los ejemplos de histología en la Figura 4A, se presentan en la Figura 4C. La proliferación epitelial del colon se evaluó mediante análisis inmunohistoquímico mediante tinción Ki67, lo que demuestra que el tratamiento con DSS promueve la proliferación de células epiteliales del colon. Además, las secciones de colon se pueden utilizar para la tinción inmunofluorescente de varios marcadores, como el marcador de angiogénesis CD31 (Figura 4D, E).
Además, evaluamos los efectos de la homogeneización de la microbiota en criterios de valoración experimentales, como la magnitud de la inflamación colónica, la pérdida de peso corporal y la carga tumoral acumulada en cada animal. Un grupo de ratones se alojó en jaulas que se sometieron a mezcla y redistribución de ropa de cama sucia el día 0 para lograr la homogeneización de la microbiota, junto con animales de control en jaulas en las que se omitió esta manipulación. Los animales de ambos grupos recibieron 2,5% de agua DSS durante 7 días. Si bien los niveles promedio del marcador inflamatorio lipocalina-2 en heces por jaula el día 8 no difirieron significativamente entre los grupos (prueba t de Welch), observamos una variabilidad significativamente menor entre los puntos de datos en las jaulas que se sometieron a homogeneización de la microbiota (Figura 5A, prueba F de Welch para comparar varianzas, p<0.0001). Consistentemente, para el día 8, todos los animales exhibieron un grado similar de pérdida de peso corporal en comparación con la línea de base del día 0. Sin embargo, los ratones del grupo de homogeneización de la microbiota mostraron menos variabilidad en la pérdida de peso corporal en comparación con el grupo de control (Figura 5B). Además, en un protocolo de inducción de CAC de 10 semanas (Figura 2A) con (homogeneización de la microbiota) y sin mezcla de lecho de jaula (control) antes de cada ciclo de DSS, la carga tumoral acumulada por ratón fue más consistente en el grupo homogeneizado de microbiota en comparación con los controles que fueron significativamente más variables (Figura 5C). En general, estos datos proporcionan pruebas sólidas de que la homogeneización de la microbiota mejora considerablemente la robustez y la reproducibilidad del modelo AOM/DSS.

Figura 1. Titulación de dosis de DSS en ratones machos y hembras. (A-D) Porcentaje de cambio de peso corporal en comparación con el día 0 en ratones de tipo salvaje machos (A, B) y hembras (C, D) de 14 semanas de edad mantenidos en agua con concentraciones indicadas de DSS (1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3% para machos y 2%, 3%, 4% para hembras). (A, C) A los animales se les administró DSS durante 7 días y se controló la pérdida de peso corporal hasta 12 días. B y D muestran pérdida de peso corporal de ratones machos en el día 8 (B) y ratones hembra en el día 9 (D) desde el inicio del tratamiento con DSS. Los datos se presentan como promedios ± SEM; n = 3 en A y B, n = 4 en C y D. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2. Cronología y monitorización del CAC inducido por AOM/DSS. (A) Cronología experimental CAC inducida por AOM/DSS. (B) Peso corporal en relación con el día 0 en ratones experimentales de tipo salvaje C57BL / 6J hembra tratados con AOM / DSS (rojo) o control (solo AOM, sin DSS, negro). Todos los animales recibieron una dosis de AOM (10 mg / kg) y fueron asignados al azar a tres ciclos de DSS al 3% (rojo) o agua potable normal (control, negro) durante un total de 70 días. Los datos se presentan como promedios ± SEM, n = 2 y 11. (C) Prueba de hemocción fecal de ratones hembra de control (solo OMA) o tratados con DSS (AOM y 1.5% DSS). (D) Niveles fecales de lipocalina-2 de 6 ratones hembra de control (solo OMA, negro) o 35 tratados (OMA y 1,5% de DSS, rojo) en el día 70. Los datos se presentan como promedios ± SEM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3. Valoración macroscópica de colones. (A) Ejemplo de un mapa de registro tumoral. (B) Imágenes representativas del colon de ratones hembra de control (solo OMA) o tratados con DSS (OMA y DSS al 1,5%) en el día 70. El acortamiento de la longitud del colon indica una mayor inflamación en los animales tratados con DSS. Barra - 5 mm; , p=0,002, prueba de suma de rangos de Mann-Whitney; n=12 y 30. (C) Imágenes representativas de patología macroscópica de colones con tumores en el día 70 de ratones hembra tratados con AOM y DSS al 3% (los tumores están rodeados con un círculo y marcados con triángulos negros). Barra - 5 mm. Llamada: vista ampliada de las regiones distales del colon con tumores; barra - 1 mm). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4. Evaluación histológica del CAC. (A) Secciones representativas teñidas con H&E de colones laminados suizos de ratones tratados con AOM / DSS y control (solo AOM) en el día 70 con regiones distales agrandadas de 3 animales que se muestran a la derecha. Los dos puntos de control muestran una organización intacta de la cripta colónica. Los colones de los ratones tratados con AOM/DSS se caracterizan por engrosamiento de la submucosa (puntas de flecha), infiltración inmune (flechas), interrupción o pérdida de la arquitectura de la cripta (estrella), erosión de la capa epitelial, hiperplasia epitelial o epitelio displásico (círculos) con adenoma y formación de adenocarcinoma (delineado por una línea punteada). Bar - 500 μm. (B) Sistema de puntuación histopatológica utilizado para evaluar la gravedad del fenotipo CAC. (C) Ejemplo de puntuaciones histológicas de colon de ratones tratados con AOM solo o AOM / DSS que se muestran en A. (D) Tinción inmunohistoquímica representativa para el marcador de proliferación Ki67 en colones laminados suizos de animales tratados con OMA después de 1 o 3 ciclos de DSS. Las células proliferantes positivas para Ki67 (marrones) se localizan en el fondo de las criptas colónicas, pero se extienden hacia arriba e invaden el interior de las criptas con iniciación de CAC y patología más avanzada. Barra - 100 μm. (E). Tinción inmunofluorescente representativa que evalúa la vascularización basada en el marcador endotelial CD31 (rojo) y contrateñida con DAPI para visualizar núcleos (azul) en secciones de colon de ratones tratados con AOM/DSS. Barra - 100 μm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5. La homogeneización de la microbiota reduce la variabilidad en la inflamación del colon y la carga tumoral CAC. (A) Niveles promedio de lipocalina-2 fecal en ratones tratados con 2.5% de DSS el día 8. El análisis estadístico se realizó utilizando la prueba t de Welch para comparar los niveles promedio de lipocalina-2 fecal entre los dos grupos (p = 0,137, n = 6 y 12 jaulas). Además, se realizó una prueba F sobre varianzas, que arrojó un valor p de 0,0001, lo que indica diferencias significativas en la varianza entre los dos grupos. (B) Pérdida de peso corporal promedio en animales tratados con AOM / DSS que recibieron agua DSS el día 8. Si bien la pérdida de peso corporal promedio entre los dos grupos no es significativamente diferente ( prueba t de Welch, p = 0.194, n = 6 y 12), la varianza dentro de los grupos es significativamente diferente (prueba F, p = 0.027). (C) Carga tumoral por ratón después de 10 semanas de tratamiento con AOM / DSS. El análisis estadístico se realizó utilizando la prueba t de Welch para evaluar las diferencias en la carga tumoral promedio entre los grupos (p = 0,211, n = 8 y 18) y una prueba F para evaluar la diferencia entre las varianzas (p = 0,013). (A-C) Los gráficos de violín azul representan el grupo que se sometió a homogeneización de la microbiota, mientras que los gráficos de violín verde representan el grupo de control (sin homogeneización de la microbiota), ns - no significativo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.