$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Przyjęliśmy mysi model TNBS do badania i wyjaśnienia mechanizmów leżących u podstaw zwłóknienia jelit8. Tutaj przeprowadziliśmy szczegółowe badanie przebiegu czasowego zapalenia jelita grubego, w którym TNBS podawano doodbytniczo myszom typu dzikiego przez okres do sześciu tygodni, jak przedstawiono schematycznie (Rysunek 1A). Po sześciu tygodniach leczenia TNBS zauważyliśmy, że długość okrężnicy skraca się stopniowo w trakcie leczenia TNBS, ze średnio 5 ± 0,5 cm w grupie kontrolnej do 3 ± 0,5 cm w grupie TNBS; taka ilościowa analiza długości jelita grubego reprezentuje bardzo wyraźne zmniejszenie długości okrężnicy (Rysunek 1B). Aby upewnić się, że model choroby Leśniowskiego-Crohna TNBS jest porównywalny z ludzkim modelem zwłóknienia Leśniowskiego-Crohna i nie był artefaktem związanym z metodologią, przeanalizowaliśmy markery zwłóknienia na wielu poziomach w szczegółowym badaniu przebiegu czasowego dla wstrzyknięcia TNBS do typu dzikiego. Nagromadzenie dodatnich komórek alfa-aktyny mięśni gładkich (αSMA) i odkładanie się kolagenu w warstwach podśluzówkowych zostało zgłoszone w większości przypadków zwłóknienia i jest uważane za cechę charakterystyczną zdarzeń zwłóknieniowych14. Odkryliśmy, że odcinki okrężnicy myszy leczonych TNBS, które zostały zabarwione αSMA, wykazały 4-6-krotny wzrost warstwy podśluzówkowej okrężnicy pozytywnie zabarwionej αSMA (Rysunek 1C). Poza tym, barwienie na niebiesko trichromem dla tych odcinków również wykazało 2-4-krotny wzrost, co sugeruje znaczne odkładanie się kolagenu, co potwierdza ciężkie zwłóknienie jelit (Ryc. 1D). Następnie oceniliśmy aktywację miofibroblastów poprzez wykrywanie komórek αSMA-dodatnich za pomocą analizy FACS w okrężnicy myszy leczonych TNBS i stwierdziliśmy znaczną akumulację barwienia αSMA-dodatniego (Figura 1E). Ponadto stwierdziliśmy znaczną indukcję ekspresji αSMA, Col-I i Col-III mierzoną za pomocą analizy qPCR u myszy leczonych TNBS (Rysunek 1F). Zwiększona ekspresja białka αSMA w analizie western blot ujawniła zwiększone zwłóknienie (Rysunek 1G). Ogólnie rzecz biorąc, leczenie kinetyką TNBS daje możliwość uzyskania dostępu do przypuszczalnej odpowiedzi immunologicznej w stanach przewlekłych, która ściśle naśladuje stan fazy przewlekłej CD i jest niezbędna do rozwoju zwłóknienia.
Aby porównać zwłóknienie TNBS ze zwłóknieniem związanym z chorobą Leśniowskiego-Crohna, przeanalizowaliśmy ekspresję markerów zwłóknienia i cytokin w biopsji świeżych tkanek z jelita krętego u pacjentów z aktywną chorobą CD lub w trakcie remisji. Co ciekawe, stwierdziliśmy wyraźną indukcję pogrubienia warstw αSMA-dodatnich i zwiększone odkładanie kolagenu, co wykryto za pomocą barwienia trichromowego w aktywnych skrawkach CD (Rysunek 2A). Przeprowadziliśmy również analizę Western blot i potwierdziliśmy indukcję ekspresji αSMA w aktywnych próbkach CD (Rysunek 2B). Ponadto zaobserwowaliśmy znaczącą indukcję markerów zwłóknienia, w tym αSMA, Col1, wykrytych za pomocą analizy qPCR (Figura 2C).
Następnie, aby określić mechanizm ograniczający zwłóknienie TNBS, oceniliśmy działanie rapamycyny, farmakologicznego inhibitora aktywności mTOR15,16. W związku z tym potraktowaliśmy myszy zarówno TNBS, jak i rapamycyną oraz przeanalizowaliśmy poziom αSMA i kolagenu w histologii okrężnicy i pokazaliśmy ilościowy pomiar αSMA i kolagenu na wykresie densytometrycznym (Rysunek 3A). Nasze dane sugerują, że rapamycyna zmniejsza barwienie αSMA-dodatnie w warstwie podśluzówkowej i zmniejsza odkładanie kolagenu. Aby dalej walidować i określać ilościowo odpowiedzi zwłóknieniowe, określiliśmy ekspresje αSMA, kolagenu i TGFβ za pomocą qPCR oraz ekspresję αSMA za pomocą cytometrii przepływowej w okrężnicy traktowanej TNBS (Figura 3B, 3C). Wykazaliśmy również, że jednojądrzaste fagocyty Cx3Cr1+ indukują zapalną odpowiedź immunologiczną na uraz9. Dlatego chcieliśmy sprawdzić, czy podawanie rapamycyny myszom leczonym TNBS może odwrócić skutki zapalne i zwłóknieniowe. Dlatego oczyściliśmy jednojądrzaste fagocyty rezydujące w Cx3Cr1 + z zawiesin pojedynczych komórek okrężnicy za pomocą mikrokulek magnetycznych (Rysunek 3D). Znaleźliśmy zwiększony poziom p-p70 i p-S6 w jednojądrzastych fagocytach rezydujących w Cx3Cr1 + za pomocą analizy western blot od myszy leczonych TNBS, a poziom ten został zablokowany przez rapamycynę (Figura 3E). Poza tym odkryliśmy, że leczenie rapamycyną tłumi IL-23 i IL-1β w grupie leczonej TNBS (Figura 3F). Co więcej, odkrycia te wyjaśniają skuteczny mechanizm zaangażowany w indukcję zwłóknienia TNBS i wykazały, że rapamycyna osłabia indukcję zwłóknienia.

Rycina 1: Skuteczne podawanie TNBS prowadzi do rozwoju zwłóknienia jelit u myszy. A. Schematyczne przedstawienie tygodniowego leczenia TNBS podawanego myszom typu dzikiego. Ur. Obrazy jelita grubego i pomiar długości okrężnicy od myszy leczonych TNBS, zebranych w 0, 2, 4 i 6 tygodniu po leczeniu TNSB. C-D. analiza histologiczna wycinków jelita grubego wybarwionych przeciwciałem anty-αSMA w celu aktywacji miofibroblastów i barwieniem kolorem trichromowym w kierunku kolagenu; Pasek skali 100 μm. E. Analiza FACS w celu identyfikacji komórek αSMA-dodatnich w okrężnicy i oznaczania ilościowego komórek αSMA-dodatnich. Fot. Markery fibrotyczne i cytokiny wykrywane za pomocą qPCR. G. analiza western blot αSMA z lizatu okrężnicy myszy leczonych TNBS i kontrolnych. Ten zmodyfikowany rysunek jest ponownie wykorzystywany za zgodą poprzedniej publikacji9 w Mucosal Immunology, 2019 by Mathur et al. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rycina 2: Zwłóknienie TNBS jest porównywalne do zwłóknienia jelit związanego z chorobą Leśniowskiego-Crohna. ZA. Reprezentatywne obrazy biopsji jelita grubego z grupy kontrolnej, aktywna CD wykazująca znaczny wzrost barwienia błękitem trichromowym i barwienia αSMA-dodatniego w warstwach podśluzówkowych, skala 50 μm. B. Analiza Western blot ekspresji i kwantyfikacji αSMA. C. Analiza qPCR markerów zwłóknieniowych i cytokin. Ten zmodyfikowany rysunek jest ponownie wykorzystywany za zgodą poprzedniej publikacji9 w Mucosal Immunology, 2019 autorstwa Mathur et al. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rycina 3: Leczenie rapamycyną skutecznie łagodzi zwłóknienie wywołane TNBS. ZA. Analiza histologiczna jelita grubego - reprezentatywne obrazy barwienia miofibroblastów przeciwciałem anty-αSMA i barwienia kolagenu błękitem Trichrome, skala 100 μm. Analiza qPCR ekspresji αSMA, kolagenu i TGFβ w okrężnicy myszy leczonej Control/TNBS. C. Analiza FACS αSMA w zawiesinie pojedynczej komórki z okrężnicy myszy leczonej Control/TNBS. D. Schemat oczyszczania komórek Cx3Cr1+ z frakcji blaszki właściwej okrężnicy oraz analizy FACS oczyszczonych komórek. E. Analiza Western blot poziomów p-p70 i p-S6 w oczyszczonych jednojądrzastych fagocytach Cx3Cr1 + od myszy leczonych TNBS i / lub rapamycyną. F. analiza qPCR ekspresji w oczyszczonych jednojądrzastych fagocytach Cx3Cr1 +, które wytwarzają IL-23 i IL-1β. Ten zmodyfikowany rysunek jest ponownie wykorzystywany za zgodą poprzedniej publikacji9 w Mucosal Immunology, 2019 autorstwa Mathur et al. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.