Некротизирующий энтероколит (НЭК) является наиболее тяжелым желудочно-кишечным (ЖКТ) заболеванием, которое часто встречается у недоношенных детей, особенно у младенцев с очень низкой массой тела при рождении, с высокой смертностью и неясным патогенезом. Причина НЭК может быть связана с воспалительными нарушениями иммунной регуляторной системы. Модель животных NEC является незаменимым инструментом для иммунных исследований болезни NEC. На животных моделях NEC обычно используются неонатальные мыши C57BL/6J; BALB/c неонатальных мышей используется редко. Связанные с этим исследования показали, что когда мыши инфицированы, дифференцировка клеток Th2 преобладает у мышей BALB / c по сравнению с мышами C57BL / 6J. Исследования показали, что возникновение и развитие НЭК связаны с увеличением Т-хелперов типа 2 (Th2) клеток и, как правило, сопровождаются инфекцией. Поэтому в этом исследовании использовались неонатальные мыши BALB/ c для индуцирования модели NEC с аналогичными клиническими характеристиками и патологическими изменениями кишечника, как те, которые наблюдаются у детей с NEC. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли эта животная модель быть использована для изучения реакций клеток Th2 в NEC.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Неонатальная модель некротизирующего энтероколита BALB/c
* These authors contributed equally
В этой статье
Уведомление об исправлении
Краткое содержание
Аннотация
Некротизирующий энтероколит (НЭК) является наиболее тяжелым желудочно-кишечным (ЖКТ) заболеванием, которое часто встречается у недоношенных детей, особенно у младенцев с очень низкой массой тела при рождении, с высокой смертностью и неясным патогенезом. Причина НЭК может быть связана с воспалительными нарушениями иммунной регуляторной системы. Модель животных NEC является незаменимым инструментом для иммунных исследований болезни NEC. На животных моделях NEC обычно используются неонатальные мыши C57BL/6J; BALB/c неонатальных мышей используется редко. Связанные с этим исследования показали, что когда мыши инфицированы, дифференцировка клеток Th2 преобладает у мышей BALB / c по сравнению с мышами C57BL / 6J. Исследования показали, что возникновение и развитие НЭК связаны с увеличением Т-хелперов типа 2 (Th2) клеток и, как правило, сопровождаются инфекцией. Поэтому в этом исследовании использовались неонатальные мыши BALB/ c для индуцирования модели NEC с аналогичными клиническими характеристиками и патологическими изменениями кишечника, как те, которые наблюдаются у детей с NEC. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли эта животная модель быть использована для изучения реакций клеток Th2 в NEC.
Введение
Некротический энтероколит (НЭК), наиболее тяжелое заболевание желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), встречается у большинства недоношенных детей (>90%), особенно у детей с очень низкой массой тела при рождении (СНОБВ)1. У младенцев с СБНВ заболеваемость колеблется от 10% до 12%, а смертность детей с диагнозом НЭК составляет от 20% до 30%2,3. Причина НЭК может быть связана с травмами слизистой оболочки, инвазией патогенных бактерий и питанием кишечника, что может привести к воспалительным реакциям и индукции повреждений кишечника у восприимчивых хозяев3. Патогенез НЭК неясен. Соответствующие исследования показывают, что иммунный ответ пострадавшего ребенка является ненормальным, а генетическая восприимчивость, микрососудистое напряжение и бактериальные изменения кишечника могут играть важную роль в заболевании3.
Животная модель NEC является незаменимым инструментом для исследования патогенеза NEC. Виды животных, используемые для моделей NEC, - это свиньи, крысы и мыши. Однако из-за длительного периода беременности, циклов роста и высоких затрат в последние годы свиньи не были первым выбором для моделей NEC и были заменены крысами или мышами4. Поскольку существуют различия в иммунном фоне различных штаммов мышей5, в разных исследованиях необходимо использовать разные штаммы мышей для установления моделей животных NEC. Мыши BALB/c имеют важную особенность; когда они заражаются или справляются с внешним повреждением, поляризация клеток TH2 при заражении у мышей значительно сильнее, чем у других штаммов мышей6,7,8. Т-хелперы играют решающую роль в возникновении и прогрессировании НЭК, особенно в развитии клеток TH23,9,10,11. Поэтому в этом исследовании использовались мыши BALB / c для создания модели NEC, которая может быть полезна для исследований болезни NEC на Т-клетках.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Это исследование было одобрено Комитетом по медицинской этике Медицинского центра женщин и детей Гуанчжоу (NO 174A01) и Комитетом по этике животных Центра лабораторных животных Гуанчжоу Forevergen Biosciences (IACUC-G160100). Все животные были выведены в одной комнате в определенной среде, свободной от патогенов (SPF), и эксперименты проводились в обычной среде. Мышам, используемым для разведения, было 7-8 недель; мышей для индуцирования NEC (n = 72) отделяли от плотины на 4-й день, а плотины (n = 14) держали в исходной клетке и выхаживали контрольных (Cont.) групп мышей (n = 24).
1. Подготовка реагентов и приспособлений
- Приготовьте заменитель молока для мышей BALB/c в соответствующем соотношении (сухое молоко недоношенного ребенка: сухое козье молоко = 2:1).
ПРИМЕЧАНИЕ: Окончательные питательные композиции молочных смесей12 приведены в таблице 1. - Раствор ЛПС (2,5 мг/мл)
- Растворите в общей сложности 10 мг порошка ЛПС в 4 мл стерилизованной двойной дистиллированной воды, хорошо перемешайте и храните в холодильнике при -20 °C после аликотирования.
ПРИМЕЧАНИЕ: Раствор ЛПС хранят в темноте при 2-8 °C для немедленного использования или при -20 °C для длительного хранения.
- Растворите в общей сложности 10 мг порошка ЛПС в 4 мл стерилизованной двойной дистиллированной воды, хорошо перемешайте и храните в холодильнике при -20 °C после аликотирования.
2. Индуцировать некротизирующий энтероколит у неонатальных мышей BALB/c
- Кормите неонатальных мышей.
- Держите неонатальных мышей в одной клетке с плотиной, выхаженной плотиной в дни 0-4.
- В ночь на 4-й день (когда неонатальные мыши весят 2,5-3 г) отделите неонатальных мышей в группе NEC от плотины, чтобы вызвать NEC, держите их в инкубаторе для животных и кормите их смесью. Тем не менее, группе Cont. разрешено оставаться и питаться плотиной.
ПРИМЕЧАНИЕ: Неонатальные мыши, которые отделены от плотины, должны быть выращены в инкубаторе из-за их слабой регуляции температуры тела.
- Подготовьте пластырь, замочив его в 75% спиртовых контейнерах на 1-2 мин и дважды промыв их в чистой, дважды дистиллированной воде.
ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы избежать перекрестного загрязнения среди мышей, вышеуказанный процесс должен быть выполнен после кормления каждой мыши. - Индуцировать модель NEC.
- Возьмите неонатальных мышей из плотины на 4-й день и постите их на одну ночь.
- Дайте мышам ЛПС (20-30 мкл за раз) и кормите их смесью на 5-й день (40-50 мкл за раз).
- Начиная с 5-го дня, подвергайте мышей циклу гипоксии-реоксигенации-холода-шока два раза в день в течение 5 дней. Поместите мышей в устройство для гипоксии при 5% O2 в течение 90 с и реоксигенируйте их в течение 3 мин; Повторите этот процесс пять раз. Затем поместите мышей в среду с температурой 4 °C на 15 минут, а затем перенесите их в инкубатор. См. рисунок 1A,B для индукционного процесса.
ПРИМЕЧАНИЕ: Цикл гипоксии-реоксигенации-стимуляции холода проводился один раз утром и один раз во второй половине дня. В контейнере готовили смесь 5% O2 с 95% N2 , а концентрацию измеряли с помощью детектора кислорода.
- Внимательно наблюдайте за всеми мышами, взвешивайте их каждый день, записывайте выживаемость мышей в течение индукционного периода и записывайте характеристики стула (с липким стулом или без него / кровавым стулом).
ПРИМЕЧАНИЕ: Установленная модель NEC длится 5 дней. - На 10-й день или ранее, когда у мышей проявятся симптомы НЭК (илеус, гематохезия, диарея)13, усыпляют мышей путем ингаляционной анестезии изофлураном, затем немедленно собирают кишечную ткань. Не собирайте ткани у мышей, которые погибли спонтанно.
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом исследовании конечная точка эвтеназии мышей была адаптирована, когда мышь проявляла гематохезию и цианоз всего тела.
3. Зажгите мышь
- Зафиксируйте головку мыши, держа желудочный зонд в правой руке. Вставьте желудочный зонд из левого угла рта мыши.
ПРИМЕЧАНИЕ: Головка была закреплена указательным пальцем на голове мыши и осторожно нажата назад и вниз, чтобы мышь не сгибалась вперед во время операции и не влияла на введение желудочного зонда. - Медленно переместите трубку к центру рта. После введения в трубку примерно 2-3 см протолкните в пищеварительный тракт 40-50 мкл формулы или 20-30 мкл ЛПС. Смотрите рисунок 2A,B для gavage.
ПРИМЕЧАНИЕ: При нормальных обстоятельствах желудочный зонд вводится в пищеварительный тракт плавно. Если у мыши сильный рвотный рефлекс, желудочный зонд был введен в трахею по ошибке. Желудочный зонд должен быть осторожно вытащен, и мыши дать отдохнуть некоторое время, прежде чем пытаться снова принять участие. Кроме того, процедура gavage используется для индуцирования модели NEC перед эвтаназией мышей.
4. Соберите свежие образцы кишечной ткани для окрашивания гематоксилином и эозином (H & E)
- Погружайте свежую ткань подвздошной кишки в 10% формалин в течение 24 ч.
- Вставьте ткани в парафин и нарежьте их на 4 мкм срезы.
- Депарафинизируйте срезы в ксилоле и последовательно регидратируйте их в абсолютном этаноле, 95% этаноле, 80% этаноле, 70% этаноле и дистиллированной воде, замачивая в течение 5 мин на каждой стадии. Окрашивают срезы раствором гематоксилина в течение 5 мин и дифференцируют их в 1% соляной кислоте в 75% спирте в течение 5 с. Наконец, окрашивают их раствором эозина в течение 1 мин.
ПРИМЕЧАНИЕ: После окрашивания раствором гематоксилина его необходимо дифференцировать 1% соляной кислотой в этаноле для удаления чрезмерно связанного раствора гематоксилина и цитоплазматического гематоксилина. Концентрация 1% соляной кислоты подходит для тканей кишечника. - Исследуем гистопатологию кишечной ткани при 40-кратном увеличении.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Модель NEC для мышей BALB/c была индуцирована искусственным вскармливанием, кормлением LPS, гипоксией и стимуляцией холода. В течение индукционного периода у мышей наблюдалась патология кишечника, характеристики стула, изменения массы тела и ежедневная выживаемость. Репрезентативные изображения тонкой кишки во время индукции НЭК; цифры на рисунке представляют оценку патологии кишечника от 0 (нормальный эпителий) до 4 (самый тяжелый) (рисунок 3А). Оценка патологии кишечника была значительно в...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
NEC является наиболее распространенной неотложной ситуацией желудочно-кишечной системы для новорожденных, с высокой заболеваемостью и смертностью, особенно у недоношенных детей1,2,3. Однако его патогенез до сих пор неясен. В настоящее время считается, что повреждение слизистой оболочки, инвазия патогенов и энтеральное питание являются факторами высокого риска для NEC3. На сегодняшний день животными, испол...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
У авторов нет конфликта интересов для раскрытия.
Благодарности
Авторы благодарят Банк клинических биологических ресурсов Медицинского центра женщин и детей Гуанчжоу за предоставление клинического образца и Центр лабораторных животных Гуанчжоу Forevergen Biosciences за предоставление мышей. Это исследование было поддержано грантом Национального фонда естественных наук Китая 81770510 (R.Z.).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Абсолютный этанол | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | ||
| Сухое козье молоко | Петаг | ||
| растворе красителя HE | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | G1003 | |
| Изофлуран | RWD, Шэньчжэнь Ренд Лайф Текнолоджи Ко., Лтд. | Р510 | |
| LPS | Sigma-Adrich | L2880 | |
| Медицинский кислород | различные | различные | |
| микроскопы | NIKON NIKON | (DS-Ri2) | |
| Нейтральная смола | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | ||
| Парафин | различные | различные виды | |
| сухого молока недоношенных детей | Abbott | 57430 | |
| Xylene | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | ||
| 1% соляная кислота | различная | 10 | |
| % формалин | LEAGENE | DF0110 |
Ссылки
- Horbar, J. D., et al. Mortality and neonatal morbidity among infants 501 to 1500 grams from 2000 to 2009. Pediatrics. 129 (6), 1019-1026 (2012).
- Stoll, B. J., et al. Neonatal outcomes of extremely preterm infants from the NICHD Neonatal Research Network. Pediatrics. 126 (3), 443-456 (2010).
- Neu, J., Walker, W. A. Necrotizing enterocolitis. New England Journal of Medicine. 364 (3), 255-264 (2011).
- Sangild, P. T., et al. Invited Review: The preterm pig as a model in pediatric gastroenterology. Journal of Animal Science. 91 (10), 4713-4729 (2013).
- Cancro, M. P., Sigal, N. H., Klinman, N. R. Differential expression of an equivalent clonotype among BALB/c and C57BL/6 mice. Journal of Experimental Medicine. 147 (1), 1-12 (1978).
- Kuroda, E., Yamashita, U. Mechanisms of enhanced macrophage-mediated prostaglandin E2 production and its suppressive role in Th1 activation in Th2-dominant BALB/c mice. Journal of Immunology. 170 (2), 757-764 (2003).
- Fornefett, J., et al. Comparative analysis of clinics, pathologies and immune responses in BALB/c and C57BL/6 mice infected with Streptobacillus moniliformis. Microbes and Infection. 20 (2), 101-110 (2018).
- Rosas, L. E., et al. Genetic background influences immune responses and disease outcome of cutaneous L. mexicana infection in mice. International Immunology. 17 (10), 1347-1357 (2005).
- Sproat, T., Payne, R. P., Embleton, N. D., Berrington, J., Hambleton, S. T cells in preterm infants and the influence of milk diet. Frontiers in Immunology. 11, 1035(2020).
- Nanthakumar, N., et al. The mechanism of excessive intestinal inflammation in necrotizing enterocolitis: an immature innate immune response. PLoS One. 6 (3), 17776(2011).
- Afrazi, A., et al. New insights into the pathogenesis and treatment of necrotizing enterocolitis: Toll-like receptors and beyond. Pediatric Research. 69 (3), 183-188 (2011).
- Auestad, N., Korsak, R. A., Bergstrom, J. D., Edmond, J. Milk-substitutes comparable to rat's milk; their preparation, composition and impact on development and metabolism in the artificially reared rat. British Journal of Nutrition. 61 (3), 495-518 (1989).
- Liu, Y., et al. Lactoferrin-induced myeloid-derived suppressor cell therapy attenuates pathologic inflammatory conditions in newborn mice. Journal of Clinical Investigation. 129 (10), 4261-4275 (2019).
- MohanKumar, K., et al. A murine neonatal model of necrotizing enterocolitis caused by anemia and red blood cell transfusions. Nature Communications. 10 (1), 3494(2019).
- He, Y. M., et al. Transitory presence of myeloid-derived suppressor cells in neonates is critical for control of inflammation. Nature Medicine. 24 (2), 224-231 (2018).
- Cho, S. X., et al. Characterization of the pathoimmunology of necrotizing enterocolitis reveals novel therapeutic opportunities. Nature Communications. 11 (1), 5794(2020).
- Halpern, M. D., et al. Decreased development of necrotizing enterocolitis in IL-18-deficient mice. American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology. 294 (1), 20-26 (2007).
- Wu, N., et al. MAP3K2-regulated intestinal stromal cells define a distinct stem cell niche. Nature. 592 (7855), 606-610 (2021).
- Nino, D. F., Sodhi, C. P., Hackam, D. J. Necrotizing enterocolitis: new insights into pathogenesis and mechanisms. Nature Reviews. Gastroenterology & Hepatology. 13 (10), 590-600 (2016).
- Chuang, S. L., et al. Cow's milk protein-specific T-helper type I/II cytokine responses in infants with necrotizing enterocolitis. Pediatric Allergy & Immunology. 20 (1), 45-52 (2009).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Исправление
Formal Correction: Erratum: A Neonatal BALB/c Mouse Model of Necrotizing Enterocolitis
Posted by JoVE Editors on 3/07/2022. Citeable Link.
An erratum was issued for: A Neonatal BALB/c Mouse Model of Necrotizing Enterocolitis. The Representative Results section was updated.
Figure 1 was updated from:
Figure 1: Induction of the BALB/c NEC model process. (A) The mice in the NEC group were separated from the dam at birth until they were 4 days old (on Day 4) and fasted that night. The NEC model was induced from Day 5 onwards after birth and lasted for 5 days. Intestinal tissue specimens were collected on Day 10 or earlier. The mice in the Cont. group were housed with and nursed by the dam. (B) The sequence of operations for each day after inducing the NEC model. Abbreviations: Cont. = control; NEC = necrotizing enterocolitis; LPS = lipopolysaccharide. Please click here to view a larger version of this figure.
to:
Figure 1: Induction of the BALB/c NEC model process. (A) The mice in the NEC group were separated from the dam at birth until they were 4 days old (on Day 4) and fasted that night. The NEC model was induced from Day 5 onwards after birth and lasted for 5 days. Intestinal tissue specimens were collected on Day 10 or earlier. The mice in the Cont. group were housed with and nursed by the dam. (B) The sequence of operations for each day after inducing the NEC model. Abbreviations: Cont. = control; NEC = necrotizing enterocolitis; LPS = lipopolysaccharide. Please click here to view a larger version of this figure.
