Tutaj prezentujemy protokół do zbadania wpływu unieważnienia genów związanych z degustacją na odpowiedzi immunologiczne w mysim modelu IBD wywołanym siarczanem dekstranu sodu (DSS).
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj prezentujemy protokół do zbadania wpływu unieważnienia genów związanych z degustacją na odpowiedzi immunologiczne w mysim modelu IBD wywołanym siarczanem dekstranu sodu (DSS).
Nieswoiste zapalenie jelit (IBD) jest jednym z zaburzeń żołądkowo-jelitowych związanych z układem odpornościowym, w tym wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego i chorobą Leśniowskiego-Crohna, która wpływa na jakość życia milionów ludzi na całym świecie. Objawy IBD obejmują ból brzucha, biegunkę i krwawienie z odbytu, które mogą wynikać z interakcji między mikrobiotą jelitową, składnikami żywności, komórkami nabłonka jelitowego i komórkami odpornościowymi. Szczególnie ważna jest ocena, w jaki sposób każdy kluczowy gen ulegający ekspresji w nabłonku jelitowym i komórkach odpornościowych wpływa na stan zapalny w okrężnicy. W jelitach znaleziono receptory smaku sprzężone z białkiem G, w tym podjednostkę białka G α-gustducynę i inne białka sygnałowe. Tutaj używamy α-gustducyny jako przedstawiciela i opisujemy model IBD indukowany siarczanem sodu dekstranu (DSS) w celu oceny wpływu mutacji genów smakowych na odporność błony śluzowej jelit i stan zapalny. Metoda ta łączy technologię nokautu genów z chemicznie indukowanym modelem IBD, a zatem może być stosowana do oceny wyniku smakowego niwelacji genów, a także innych genów, które mogą wylewać się lub tłumić indukowaną przez DSS odpowiedź immunologiczną w okrężnicy. Zmutowanym myszom podaje się DSS przez pewien czas, podczas którego ich masa ciała, stolec i krwawienie z odbytu są monitorowane i rejestrowane. W różnych punktach czasowych podczas podawania niektóre myszy są poddawane eutanazji, następnie mierzy się rozmiary i wagę ich śledzion i okrężnicy, a tkanki jelitowe są zbierane i przetwarzane do analiz histologicznych i ekspresji genów. Dane pokazują, że nokaut α-gustducin powoduje nadmierną utratę wagi, biegunkę, krwawienie z jelit, uszkodzenie tkanek i stan zapalny w porównaniu z myszami typu dzikiego. Ponieważ na nasilenie indukowanego stanu zapalnego mają wpływ szczepy myszy, środowisko hodowlane i dieta, optymalizacja stężenia DSS i czasu podawania w eksperymencie pilotażowym jest szczególnie ważna. Dostosowując te czynniki, metoda ta może być stosowana do oceny zarówno działania przeciw-, jak i prozapalnego.
Dwie główne formy nieswoistego zapalenia jelit (IBD), choroba Leśniowskiego-Crohna (CD) i wrzodziejące zapalenie jelita grubego (UC) charakteryzują się przewlekłymi, remisyjnymi lub postępującymi stanami zapalnymi jelita o wieloczynnikowej etiologii1,2. Rozwój IBD zależy od czynników genetycznych, a także niektórych czynników środowiskowych, takich jak dieta, stosowanie antybiotyków i co ważne, infekcje chorobotwórcze. Jednak etiologia i regulacyjne mechanizmy molekularne leżące u podstaw IBD są nadal niejasne. W związku z tym skonstruowano i zastosowano liczne chemicznie indukowane modele zwierzęce IBD w celu nakreślenia patogenezy i mechanizmów regulacyjnych oraz oceny skuteczności terapii stosowanych u ludzi3.
Receptory smaku są receptorami sprzężonymi z białkiem G (GPCR) i są klasyfikowane jako dwa główne typy: typ I (T1Rs) i typ II (T2Rs), które wykrywają słodkie, umami i gorzkie związki. Kaskady sygnalizacji smaku są inicjowane przez degustacyjne wiązanie z T1Rs lub T2R, aktywując heterotrimeryczne białka G składające się z α-gustducyny i dimeru Gβγ i prowadząc do uwolnienia podjednostek Gβγ. Ugrupowanie Gβγ z kolei stymuluje znajdujący się za nim enzym efektorowy fosfolipazę C-β2 (PLC-β2). Aktywowany PLC-β2 następnie hydrolizuje fosfatydyloinozytolo-4,5-bisfosforan do dwóch wewnątrzkomórkowych wtórnych przekaźników [inozytolo-1,4,5-trifosforan (IP3) i diacyloglicerol], a IP3 wiąże się i otwiera swój kanał-receptor IP3R3, uwalniając jony wapnia z retikulum endoplazmatycznego. To ostatecznie prowadzi do otwarcia kanału jonowego Trpm5 o potencjale przejściowego receptora i uwolnienia neuroprzekaźnika ATP do nerwów smakowych4,5,6,7. Jednak szlaki sygnałowe smaków słonych i kwaśnych są różne i niezależne od smaków słodkich, umami i gorzkich8. Ponadto składniki GPCR smaku i białka znajdujące się w dalszej części układu występują w różnych tkankach pozaustnych. Ostatnie badania wykazały, że α-gustducyna, główny składnik sygnalizacji smaku, ulega ekspresji w błonie śluzowej jelit. Potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć funkcje tych składników sygnalizacji smaku w tkankach pozaustnych9,10.
Opisana tutaj metoda służy do scharakteryzowania funkcji białek sygnalizacji smakowej wyrażanych w tkankach pozaustnych. Łączymy transgeniczną linię myszy opracowaną do wyznaczania kaskad sygnałowych w kubkach smakowych z chemicznie indukowanym modelem zapalenia jelita grubego. W dużej mierze ze względu na prostotę procedury i patologiczne podobieństwa do ludzkiego wrzodziejącego zapalenia jelita grubego, model IBD indukowany siarczanem dekstranu sodu (DSS) jest najczęściej stosowany spośród różnych chemicznie indukowanych modeli zapalenia jelita grubego11. W tym badaniu wykorzystaliśmy myszy z niedoborem α-gustducyny jako reprezentatywną linię myszy, aby ujawnić nowe funkcje α-gustducyny w odporności i zapaleniu błony śluzowej jelit poprzez 1) analizę zmian morfologicznych w tkance i 2) oznaczanie różnic w ekspresji cytokin związanych ze stanem zapalnym w okrężnicy. Metoda ta może być wykorzystana do ilościowego i jakościowego określenia udziału białek sygnalizacji smakowej (i innych białek ulegających ekspresji w jelitach) do uszkodzenia tkanek i zapalenia jelit, gdy dostępne są genetycznie zmodyfikowane linie myszy dla genów będących przedmiotem zainteresowania. Zaletą tej metody jest umożliwienie użytkownikom uzyskania zintegrowanych danych wynikających zarówno z działania substancji chemicznej DSS, jak i niedoboru interesującego nas genu. Metodę tę można jeszcze udoskonalić, aby zwiększyć jej czułość i ujawnić subtelne zmiany jelitowe na poziomie komórkowym i molekularnym.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty z udziałem myszy zostały sprawdzone i zatwierdzone przez Instytucjonalne Komitety ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania Uniwersytetu Zhejiang. Zaleca się noszenie odpowiedniego sprzętu ochrony osobistej przed wykonaniem tego protokołu.
1. Przygotowanie myszy i DSS
2. Indukcja i ocena zapalenia jelita grubego DSS u myszy
3. Przygotowanie próbek tkanek
4. Histologiczna ocena nasilenia zapalenia jelita grubego wywołanego przez DSS
5. Ocena ekspresji genów w zapaleniu jelita grubego wywołanym przez DSS
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Procedurę indukcji IBD za pomocą DSS ustanowiono poprzez podawanie 3% DSS w wodzie pitnej myszom z nokautem (KO) α-gustducyny oraz myszom typu dzikiego (WT). W porównaniu z myszami WT, myszy z nokautem wykazywały cięższy przebieg zapalenia jelita grubego z nadmierną utratą masy ciała, biegunką i krwawieniem z jelit (Rycina 1). Po 7-dniowym podawaniu DSS przeanalizowano różnice w integralności tkanek, stosując barwienie H&E jako metodę histologiczną; w bli...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Metoda ta może być zastosowana do ilościowego określenia wpływu mutacji określonych genów smakowych na stan zapalny w mysim modelu IBD wywołanym przez DSS. Aby w pełni wykorzystać tę potrzebę, kluczowym krokiem jest optymalna indukcja IBD. Na rozwój zapalenia jelita grubego wpływa kilka czynników, w tym szczep myszy, środowisko utrzymania, mikroflora jelitowa, a także interesujące geny. Zaleca się przeprowadzenie eksperymentu pilotażowego na niewielkiej liczbie myszy w celu przetestowania różnych dawek i czasu podawania ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Ta praca jest wspierana przez granty z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (81671016, 31471008 i 31661143030) oraz Narodowych Instytutów Zdrowia (DC010012, DC015819) oraz przez Fundację Siyuan.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Przeciwciało | |||
| CD45 | BD Biosciences | 550539 | |
| CD3 | BD Biosciences | 555273 | |
| B220 | BD Biosciences | 550286 | |
| CD11b | BD Biosciences | 550282 | |
| Ly6G | BD Biosciences | 551459 | |
| < strong>Reagent | |||
| Dextran Siarczan Sól sodowa (DSS) | MP Biomedicals | 2160110 | |
| Kompleks Streptawidyna-HRP | BD Pharmingen | 551011 | |
| H& Zestaw do barwienia E | BBI Life Sciences | E607318 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS) | Sangon Biotech | B548117 | |
| FastStart Universal SYBR Green Master(ROX) | Roche | 4913850001 | |
| Odwrotna transkryptaza MMLV, GPR | Clontech,TaKaRa | 639574 | |
| Uniwersalny zestaw do ekstrakcji RNA TaKaRa MiniBEST | TaKaRa | 9767 | |
| BD 10 mL Strzykawka | BD Biosciences | 309604 | |
| Instrumenty i sprzęt | |||
| balance | |||
| nożyczki | |||
| kleszcze | |||
| wirówka | |||
| qPCR maszyna | |||
| barwienia słoiki | |||
| Software | |||
| Imag-Pro Plus | Media Cybernetics, Inc. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.