$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
L'adattamento intestinale è il meccanismo compensativo naturale che si verifica quando l'intestino viene perso a causa di malattia o chirurgia1,2. Dopo il trauma, l'intestino subisce una risposta adattiva morfometrica e funzionale, caratterizzata da proliferazione delle cellule della cripta e aumento dell'assorbimento dei nutrienti3. Questo passaggio è fondamentale per il ripristino, ma poco compreso. Gli studi sperimentali della risposta adattiva intestinale si sono concentrati sui cambiamenti che si verificano dopo la resezione intestinale in topi, ratti e maiali, ma la comprensione del meccanismo molecolare alla base della risposta adattiva in altri tipi di lesioni (ad esempio, chimica o batterica) è fondamentale per facilitare l'identificazione di sostanze nutritive o farmaci per migliorare l'adattamento. Sperimentalmente, diversi approcci sono stati utilizzati per descrivere il complesso indice molecolare e cellulare di piccole patologie intestinali, tra cui il punteggio istopatologico e la misurazione dell'esito della lesione. Nonostante ciò, ciò che è assente dalla letteratura è una descrizione dettagliata di come eseguire le procedure necessarie per ottenere dati riproducibili. Quando si identificano i fattori coinvolti nell'adattamento, come gli ormoni intestinali, un modello animale facile, a basso costo e riproducibile è garantito e qui suggeriamo l'uso di un modello di mucosite intestinale indotta da chemioterapia (CIM).
Uno degli endpoint più semplici e molto informativi sia della lesione che dell'adattamento è misurare la massa dell'intestino tenue (SI). Sappiamo che un segno distintivo della mucosite è l'apoptosi degli enterociti, l'atrofia del villus dipendente dal tempo e la mitosi ridotta. Pertanto, l'esame della morfologia intestinale è altamente rilevante nei modelli preclinici4,5. Nell'uomo, un declino dell'agrullllllina al plasma, un marcatore di enterociti funzionanti, correla con punteggi di tossicità e marcatori infiammatori6 oltre alla capacità di assorbimento7, suggerendo che questo aminoacido è un eccellente biomarcatore di Mucosite. L'inciglia può essere misurata sia nei topi che nei ratti, e ha mostrato eccellenti correlazioni con la lunghezza del villus8, la sopravvivenza della cripta9e la mucosite indotta da radiazioni10.
Uno dei principali vantaggi della misurazione dell'agrumile al plasma è la capacità di raccogliere misurazioni ripetute da un animale. Tuttavia, il prelievo di sangue multiplo nei topi è limitato a un volume totale di sangue di 6 l/g/settimana e richiede l'anestesia generale. Questo purtroppo limita anche l'uso delle misurazioni dell'agruminellina nei topi. Inoltre, la misurazione dell'acitrulllo richiede cromatografia liquida ad alte prestazioni11,12, che è costosa e richiede molto tempo. Recentemente, abbiamo dimostrato che i livelli di agruminellline nei topi sono significativamente correlati al peso DI SI (p < 0,001) (dati inediti), rendendo l'agrumilluna una misurazione diretta che riflette la massa enterocitica. Una limitazione alla misurazione del peso SI è la necessità di sacrificare i topi e quindi non sono possibili misurazioni ripetute all'interno dello stesso mouse. Tuttavia, il metodo offre la possibilità di eseguire una serie di altre analisi tissutali dirette alla questione della ricerca, e questi fatti possono plausibilmente compensare l'uso aggiuntivo degli animali. Suggeriamo quindi di utilizzare il peso SI come un biomarcatore facile, a basso costo e veloce di lesioni e adattamento nei topi. Per garantire la riproducibilità e la variazione analitica accettabile, l'intestino deve essere accuratamente rimosso dall'animale, lavato con salina, svuotato e asciugato prima della pesata. In questo articolo viene illustrato esattamente come viene eseguita questa procedura.
Un altro segno distintivo della mucosite è la perdita delle cellule proliferanti nelle cripte e un'iperproliferazione compensativa durante il periodo rigenerativo3. Il marcatore cellulare Ki67 è stato spesso utilizzato per determinare le cellule proliferali veloci per mezzo di immunostachimica13. Anche se Ki67 è un semplice marcatore di proliferazione, ha una tendenza all'imprecisione poiché Ki67 è presente durante tutte le fasi attive del ciclo cellulare (G1, S, G2 e M)14. L'etichettatura specifica è essenziale per rilevare le cellule replicanti, motivo per cui suggeriamo l'incorporazione in situ di 5-bromo-2'-deoxyuridina (BrdU), un analogo sintetico della tiofina, in quanto è in gran parte limitato alla replica delle cellule nella fase S15. BrdU viene iniettato negli animali 150 minuti prima del sacrificio e le cellule possono essere successivamente rilevate con immunohistochimica utilizzando anticorpi specifici BrdU. In questo articolo di metodo, mostriamo esattamente come misurare l'area delle cellule immunopositive BrdU all'interno di una cripta utilizzando un software di immagine libera.
I cambiamenti morfologici e funzionali sono spesso studiati in modelli di mucosite indotta da 5-FU, dove l'adattamento intestinale viene valutato dall'altezza del villus e dalla profondità della cripta. Durante questo studio, abbiamo scoperto che durante la fase acuta della mucosite, che è uguale alla fase di lesione, la proliferazione misurata dall'incorporazione di BrdU non è correlata alla profondità della cripta. In contrasto con questo, la profondità della cripta è significativamente correlata con la proliferazione osservata nella fase di riparazione della mucosite, da 3 a 5 giorni dopo l'induzione. Ciò suggerisce che la fase acuta della mucosa non è misurabile solo per profondità della cripta. Suggeriamo che quando si utilizza la proliferazione come endpoint nella fase acuta dei topi mucositi, l'incorporazione di BrdU dovrebbe essere usata preferibilmente, ma quando si quantifica l'iperproliferazione nella fase successiva durante la fase rigenerativa, la profondità della cripta è un ragionevole alternativa all'incorporazione di BrdU. L'obiettivo di questo studio è stato quello di descrivere questo modello in modo che possa essere utilizzato da tutti i ricercatori, sia nel campo dell'oncologia, ma soprattutto i ricercatori non hanno familiarità con i modelli di lesioni intestinali.
Il modello descritto può essere utilizzato per fenotipo modelli transgenici in base alla risposta adattiva utilizzando peso corporeo, peso SI e profondità della cripta come endpoint. Ad esempio, mostriamo qui come abbiamo usato il modello di 5-fluorouracil (5-FU) indotto mucosite in un modello di knock out cellulare con insufficiente secrezione L-cell16. Peptide-1 glucagon-like (GLP-1) e peptide-2 glucagon-like (GLP-2) sono ormoni intestinali co-secreted dalle cellule L enteroendocrine in risposta all'assunzione di cibo17,18. GLP-2 è riconosciuto come un fattore importante per la guarigione intestinale, la regolazione dell'apoptosi mucosale e il miglioramento della funzione di barriera della funzione di barriera del SI19,20,21,22. Sulla base della letteratura, abbiamo ipotizzato che gli ormoni endogeni siano essenziali per l'iperproliferazione compensativa che si verifica nella risposta adattiva dopo l'infortunio.