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Realizamos a otimização da dose de DSS para nossas condições experimentais. A dosagem de DSS precisa ser recalibrada para cada instalação de animais, cepa de camundongo, projeto de estudo e lote de DSS. Para este estudo, camundongos C57BL / 6J foram alojados em um biotério livre de patógenos específicos em gaiolas ventiladas com dieta de roedor de 18% de proteína irradiada ad libitum padrão. Camundongos machos e fêmeas começam a perder peso a partir do dia 5 após serem colocados na água DSS, atingindo seu peso mais baixo três dias após a retirada do DSS (Figura 1A, C). No dia de maior perda de peso, os camundongos machos exibiram aproximadamente 15% de perda de peso, enquanto as fêmeas apresentaram cerca de 20% de perda de peso (Figura 1B, D). Com base nesses resultados, determinamos que a dose ideal para nossas condições experimentais específicas era de 3,0% para fêmeas e 3,25% para machos. O cronograma de tratamento para AOM/DSS é descrito na Figura 2A, com a homogeneização do microbioma ocorrendo no início de cada ciclo de tratamento DSS até que o experimento seja concluído para mitigar os efeitos e a variabilidade da gaiola. A dinâmica típica de perda de peso e recuperação animal durante toda a duração do experimento é mostrada na Figura 2B. Os animais recuperam totalmente o peso corporal original dentro de duas semanas após a descontinuação da administração de DSS. Um modelo de colite DSS bem calibrado resulta em bolinhas de fezes moles, mas ainda formadas, em vez de diarreia (escore de consistência das fezes 1-2), com detecção ocasional de sangue oculto nas fezes indicativo de sangramento subclínico e poucos casos de sangue visível nas fezes (escore de presença de sangue 1-2)17. Para avaliar melhor a gravidade da colite, amostras fecais foram coletadas para analisar os níveis de lipocalina-2 do marcador inflamatório. A presença de sangue oculto não foi detectada em camundongos que receberam água potável regular durante todo o experimento, ao contrário dos animais tratados com DSS (Figura 2C). Consistentemente, os níveis de lipocalina-2 foram elevados aproximadamente 1.000 vezes em camundongos tratados com AOM / DSS em comparação com controles somente com AOM / água (Figura 2D).
No desfecho, dissecamos os dois pontos e contamos os tumores usando um mapa de registro tumoral (Figura 3A). A colite DSS resulta em um comprimento de cólon significativamente menor, ao contrário dos controles AOM/somente água (Figura 3B). Além disso, os animais tratados com AOM / DSS desenvolvem tumores de cólon visíveis, a maioria dos quais se forma na extremidade distal ( Figura 3C ). O exame histológico das seções do cólon coradas com H & E revelou erosão significativa das células epiteliais, infiltração imune e ulceração em camundongos AOM / DSS (Figura 4A). A gravidade da histopatologia do cólon pode ser quantificada usando sistemas de pontuação estabelecidos para CAC murino induzido por DSS, com base em quatro parâmetros (Figura 4B): infiltração imune e edema (0-3), ulceração (0-3), morfologia epitelial do cólon (0-4) e neoplasias (0-4)22,23,24. Os resultados de tais avaliações, aplicados a exemplos histológicos na Figura 4A, são apresentados na Figura 4C. A proliferação epitelial do cólon foi avaliada por meio de análise imuno-histoquímica usando coloração Ki67, demonstrando que o tratamento com DSS promove proliferação de células epiteliais do cólon. Além disso, os cortes de cólon podem ser utilizados para coloração imunofluorescente de vários marcadores, como o marcador de angiogênese CD31 (Figura 4D, E).
Avaliamos ainda os efeitos da homogeneização da microbiota em desfechos experimentais, como a magnitude da inflamação colônica, perda de peso corporal e carga tumoral cumulativa em cada animal. Um grupo de camundongos foi alojado em gaiolas que foram submetidas à mistura e redistribuição de camas sujas no Dia 0 para obter a homogeneização da microbiota, ao lado de animais de controle em gaiolas em que essa manipulação foi omitida. Os animais de ambos os grupos receberam 2,5% de água DSS por 7 dias. Embora os níveis médios do marcador inflamatório lipocalina-2 nas fezes por gaiola no dia 8 não tenham diferido significativamente entre os grupos (teste t de Welch), observamos uma variabilidade significativamente menor entre os pontos de dados em gaiolas que sofreram homogeneização da microbiota (Figura 5A, teste F de Welch para comparar variâncias, p<0,0001). Consistentemente, no dia 8, todos os animais exibiram uma extensão semelhante de perda de peso corporal em comparação com a linha de base do dia 0. No entanto, os camundongos do grupo de homogeneização da microbiota mostraram menos variabilidade na perda de peso corporal em comparação com o grupo controle (Figura 5B). Além disso, em um protocolo de indução de CAC de 10 semanas (Figura 2A) com (homogeneização da microbiota) e sem mistura de cama de gaiola (controle) antes de cada ciclo de DSS, a carga tumoral cumulativa por camundongo foi mais consistente no grupo homogeneizado da microbiota em comparação com os controles que eram significativamente mais variáveis (Figura 5C). No geral, esses dados fornecem fortes evidências de que a homogeneização da microbiota melhora fortemente a robustez e a reprodutibilidade do modelo AOM/DSS.

Figura 1. Titulação da dose de DSS em camundongos machos e fêmeas. (A-D) Porcentagem de alteração do peso corporal em comparação com o dia 0 em camundongos machos (A, B) e fêmeas (C, D) C57BL/6J de 14 semanas de idade mantidos na água com concentrações indicadas de DSS (1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3% para machos e 2%, 3%, 4% para fêmeas). (A, C) Os animais receberam DSS por 7 dias e monitorados quanto à perda de peso corporal por até 12 dias. B e D mostram perda de peso corporal de camundongos machos no dia 8 (B) e camundongos fêmeas no dia 9 (D) desde o início do tratamento com DSS. Os dados são apresentados como médias ± SEM; n=3 em A & B, n=4 em C & D. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. Linha do tempo e monitoramento do CAC induzido por AOM/DSS. (A) Linha do tempo experimental do CAC induzido por AOM/DSS. (B) Peso corporal relativo ao dia 0 em camundongos C57BL/6J fêmeas experimentais tratados com AOM/DSS (vermelho) ou controle (somente AOM, sem DSS, preto). Todos os animais receberam uma dose de OMA (10 mg/kg) e foram randomizados para três ciclos de DSS a 3% (vermelho) ou água potável normal (controle, preto) por um total de 70 dias. Os dados são apresentados como médias ± EPM, n=2 e 11. (C) Teste de hemocultura fecal de camundongos fêmeas de controle (somente AOM) ou tratados com DSS (AOM e 1,5% DSS). (D) Níveis fecais de lipocalina-2 de 6 camundongos fêmeas controle (somente OMA, preto) ou 35 tratados (OMA e 1,5% DSS, vermelho) no dia 70. Os dados são apresentados como médias ± SEM. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. Avaliação macroscópica do cólon. (A) Exemplo de um mapa de registro de tumor. (B) Imagens representativas do cólon de camundongos fêmeas de controle (somente AOM) ou tratados com DSS (AOM e 1,5% DSS) no dia 70. O encurtamento do comprimento do cólon indica maior inflamação em animais tratados com DSS. Barra - 5 mm; , p=0,002, teste de soma de postos de Mann-Whitney; n=12 & 30. (C) Imagens representativas de patologia macroscópica de cólon com tumores no dia 70 de camundongos fêmeas tratados com OMA e DSS a 3% (os tumores são circulados e marcados com triângulos pretos). Barra - 5 mm. Texto explicativo - visão ampliada das regiões do cólon distal com tumores; barra - 1 mm). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4. Avaliação histológica da CAC. (A) Seções representativas coradas com H & E de cólon laminado na Suíça de camundongos tratados com AOM / DSS e controle (somente AOM) no dia 70 com regiões distais aumentadas de 3 animais exibidos à direita. Os dois pontos de controle mostram a organização intacta da cripta colônica. Os cólons de camundongos tratados com AOM / DSS são caracterizados por espessamento submucoso (pontas de setas), infiltração imunológica (setas), ruptura ou perda da arquitetura da cripta (estrela), erosão da camada epitelial, hiperplasia epitelial ou epitélio displásico (círculos) com adenoma e formação de adenocarcinoma (delineado por linha pontilhada). Barra - 500 μm. (B) Sistema de pontuação histopatológica usado para avaliar a gravidade do fenótipo CAC. (C) Exemplo de escores de histologia do cólon de camundongos tratados apenas com AOM ou AOM / DSS mostrados em A. (D) Coloração imuno-histoquímica representativa para o marcador de proliferação Ki67 em cólon suíço de animais tratados com OMA após 1 ou 3 ciclos de DSS. As células positivas para Ki67 em proliferação (marrons) localizam-se na parte inferior das criptas colônicas, mas se espalham para cima e invadem dentro das criptas com iniciação de CAC e patologia mais avançada. Bar - 100 μm. (E). Coloração imunofluorescente representativa avaliando a vascularização com base no marcador endotelial CD31 (vermelho) e contracorada com DAPI para visualizar núcleos (azul) em seções de cólon de camundongos tratados com AOM/DSS. Bar - 100 μm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5. A homogeneização da microbiota reduz a variabilidade na inflamação do cólon e na carga tumoral de CAC. (A) Níveis médios de lipocalina-2 fecal em camundongos tratados com DSS a 2,5% no dia 8. A análise estatística foi realizada usando o teste t de Welch para comparar os níveis médios de lipocalina-2 fecal entre os dois grupos (p = 0,137, n = 6 e 12 gaiolas). Além disso, foi realizado um teste F sobre variâncias, resultando em um valor de p de 0,0001, indicando diferenças significativas na variância entre os dois grupos. (B) Perda média de peso corporal em animais tratados com AOM/DSS que receberam água DSS no dia 8. Embora a perda média de peso corporal entre os dois grupos não seja significativamente diferente (teste t de Welch, p = 0,194, n = 6 e 12), a variância dentro dos grupos é significativamente diferente (teste F, p = 0,027). (C) Carga tumoral por camundongo após 10 semanas de tratamento com AOM/DSS. A análise estatística foi realizada usando o teste t de Welch para avaliar as diferenças na carga tumoral média entre os grupos (p = 0,211, n = 8 e 18) e um teste F para avaliar a diferença entre as variâncias (p = 0,013). (AC) Os gráficos de violino azul representam o grupo que passou pela homogeneização da microbiota, enquanto os gráficos de violino verde representam o grupo controle (sem homogeneização da microbiota), ns - não significativo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.