Summary
Экспериментальные модели воспалительных заболеваний кишечника позволили нам изучить сложный врожденный и адаптивный иммунный ответ связана с патогенезом. Использование гистологического забил, количественное определение провоспалительных цитокинов и активность миелопероксидазы, можно приступить к оценке этих ответов видно при воспалительных заболеваниях кишечника.
Protocol
1. Мышиной модели DSS-индуцированного острого колита
- Добавить декстран сульфат натрия (DSS) для автоклавного питьевой водой желаемой конечной концентрации (1-5%) (вес / объем) (т. е. Для того, чтобы 5% DSS решение, добавьте 25 мг DSS порошка на 500 мл воды из автоклавного) . Маточный раствор можно оставить при комнатной температуре в течение одной недели или при температуре 4 ° С до использования.
- В капоте биобезопасности, залить маточного раствора DSS в 50 мл Сокол труб (один необходимый в каждой клетке). Хранить исходный раствор для пополнения трубы в случае необходимости.
- Замените питьевую воду в каждой мыши клетку с DSS решение (в 50 мл Сокол труб) (продолжительность будет зависеть от DSS режим, который используется. Например, при использовании 6-8 недели летний мужчина C57BL / 6 мышей, мы администрировать 5% DSS решение для всего пять дней). Мыши не должны иметь доступ к любому другому источнику воды. Контрольные мыши приведены автоклавного питьевой воды без DSS.
- Взвесьте мышей ежедневно и записывать количество потребляемой DSS в день. Топ каждогоБутылка до 50 мл после записи DSS уровнях. Это необходимо для приблизительного измерения объема потребляемой DSS в каждой клетке на мышь в течение всего срока эксперимента. В наших исследованиях мы используем 5% DSS решение в течение 5 дней с мужским C57BL / 6 мышей. Значительная потеря веса, изменения последовательности стуле и признаки кровь в кале видны уже в 3-й день использования данного режима DSS. Во время DSS администрации, мышей выставку выраженная потеря веса (около 5-10% от их исходного веса в день 5) с потерей веса более 20% от первоначального веса с обезвоживанием и диареей должны быть значительные физиологические показатель того, что животное находится на уровне или возле конечной точки. Если животное получает доступ к обычной водой после 5 дней в размере 5% DSS, он будет восстанавливаться в течение 7 дней. Все эксперименты должны быть одобрены животных учреждения комитета по этике и осуществляется в соответствии с утвержденным протоколом животных применения (АУП).
- Во время эксперимента, индекс активности заболевания (DAI)оценка может быть оценен оценить клиническое прогрессирование колита. DAI является комбинированный счет потери веса по сравнению с начальным весом, консистенции стула, и кровотечение. Результаты определяются следующим образом: потеря веса: 0 (без потерь), 1 (1-5%), 2 (5-10%), 3 (10-20%) и 4 (> 20%); консистенции стула: 0 (нормальное), 2 (жидкий стул), и 4 (понос), а также кровотечения: 0 (без крови), 1 (Hemoccult положительный), 2 (Hemoccult положительные и визуальные гранул кровотечения), и 4 (валовой кровотечение, кровь вокруг анус). DAI может быть засчитан в сутки в течение длительности лечения DSS.
- В то время точке выбора, взвесить и жертвы мышей. Мыши могут быть умерщвлены цервикальным сдвигом после ингаляции изофлюрана или другим методом, утвержденным животного объект учреждения.
2. Сбор образцов тканей толстой
- Expose брюшной стороне животного и мокрого живота с 70% раствором этанола. На данный момент, см. таблицу 1 и запишитепу признаки ректального кровотечения (кровь, присутствующих на анальное отверстие) или выпадения прямой кишки у каждого животного.
- Используйте стандартные рассечение ножницами надрезать брюшко, делая разрез вентральной срединной линии.
- Найдите толстой кишки и разреза толстой кишки как можно ближе к толстой маржи по возможности свободной дистальной толстой кишке.
- Аккуратно и медленно вытащить весь толстой кишки, отделяя ее от окружающих брыжейки.
- Трансекта толстой кишки на colonocecal маржу, чтобы освободить проксимального конца толстой кишки. Кал может быть удален путем промывки толстой кишки стерильной PBS с помощью желудочного зонда игла прилагается к 3 или 5 мл шприц, либо тщательно сжимая его с помощью пары изогнутых пинцетов / щипцами. Использование всей толстой кишки, оценка ущерба (см. раздел 3.1)
- Отбор проб ткани для гистологического анализа и другие анализы можно сделать за счет сокращения 0,5 см до 1,0 см в длину толстой фрагменты принятия к сведению, в каком районе пробы из (т.е. проксимальные, средней или дистальной).
- Образцы тканейкоторые будут использоваться для анализов могут быть индивидуально помещены в 1,5 мл труб Эппендорф и замораживали в жидком азоте и хранят до использования при -70 ° C.
3. Оценка степени тяжести колита
- Макроскопические или оценка тяжести заболевания оценивается неизлечимо от беспристрастного наблюдателя, используя ранее опубликованные балльной системе (табл. 1). 9 консистенции стула может быть оценено с помощью пара щипцов и нажав на кала, чтобы определить консистенцию. Чтобы определить рейтинг в крови в кале, обратите внимание на цвет кала (например, черный стул против светло-коричневый стул) и далее проверку с помощью Hemoccult тест. Использование балльной системы, определить балл по каждому из условий. Окончательный макроскопических оценка для каждого животного есть сумма каждого отдельного счета.
- Для оценки гистологического повреждения колит тяжести, вырезать небольшой фрагмент (0,5 см) толстой кишки, место в ткани кассету и погрузиться в буферном 10% раствором формалина. Подготовка 5мкм парафин сечений и пятна разделы гематоксилином / eoxin (H & E) при помощи соответствующих процедур. Колон фрагменты могут быть взяты из проксимального, среднего толстой кишки, или дистального отдела толстой кишки.
- H & E окрашенных толстой разделах ткани забил ослеплен наблюдателя, используя ранее опубликованные системы следующих мер: склеп архитектуры (нормальный, 0 - суровые склеп искажение с потерей всей склепы, 3), степень воспалительной инфильтрации (нормальный, 0 - плотных воспалительных инфильтратов, 3), мышечные утолщения (база склепа сидит на мышечной слизистой, 0 - отметил присутствующий утолщение мышц, 3), кубок ячейке истощения (отсутствует, 0 - по настоящее время, 1) и склеп абсцесс (отсутствует, 0 - по настоящее время , 1). 7 гистологические оценка ущерба сумма каждого отдельного счета. Следует отметить, что в отличие от человека UC, абсцессы крипт не характерны для этой модели и редко встречаются, микроскопические изъязвления также редки. Если несколько разделов толстой кишки былиокрашенных, гистологические счетов между подобные секции должны быть использованы для определения окончательной оценки для каждой области (т.е. гистологическое счет в проксимальных толстой кишки по сравнению с гистологическим счет в дистальной толстой кишки).
4. Подготовка растворы реактивов для анализов
- Подготовка 50 мМ раствора калий фосфатный буфер, добавив раствор B (K 2 HPO 4, 8,7 г двухосновный фосфат калия в 1 л дН 2 O), чтобы решение (KH 2 PO 4, 6,8 г однозамещенный фосфат калия в 1 л Д. Х. 2 O) до рН 6,0 достигается. Остальные решения можно хранить в холодильнике (2-8 ° С) до использования в будущем.
- Подготовка hexadecyltrimethylammonium бромид (HTAB) буфер добавлением 5 г HTAB в 1 л калий фосфатный буфер (50 мМ, рН = 6,0). Аккуратно тепла, чтобы растворить и храните при температуре 2-8 ° C до использования. При необходимости, тепло повторно раствориться.
- Подготовка буфера для лизиса ткани гомогенизации для белка анализадобавив 10 мл 1М Трис-соляной кислоты (рН = 8,0), 6 мл 5М хлорида натрия и 2 мл Тритон Х-100 до 182 мл стерилизованной дистиллированной водой. Тритон Х-100 является очень вязким при комнатной температуре и, следовательно, должны быть аккуратно нагревают до использования. Подготовленный буфер лизис можно хранить при температуре от -20 ° C до использования.
5. Подготовка проб для анализов
- Подготовка проб для анализа МПО.
- Удалить образцы от -70 ° C и место на льду. Запись вес каждого образца после удаления видимых калом или жира с помощью изогнутых forcep / пинцет и поместить в 2 мл Eppendorf Safe-Блокировка микроцентрифужных трубки (или любую трубку, которая может быть использована с гомогенизатор). Образцы следует хранить на льду во все времена. Важно отметить, что подобные фрагменты толстой кишки должны использоваться с каждой биологической репликации (то есть только в дистальных отделах или проксимальной разделы только).
- Добавить гомогенизатор бусинку к каждой пробе трубки.
- Добавить соответствующее количество HTAB буферефер по ткани весом. Если ткань весом меньше 25 мг, добавить буфера в соотношении 12.5mg/mL, если ткань вес составляет от 25-50, добавить в соотношении 25mg/mL. Если ткань весит больше 50, добавить буфера в соотношении 50мг/мл.
- Однородный с тканью гомогенизатора в течение 4 мин при 30 Гц. Повторите, если ткани не полностью гомогенизированных.
- Удалить гомогенизатор бисером и центрифуги решение в течение 6 мин (13 400 мкг, 4 ° С).
- Сбор супернатант и отбросить результате осадок. Supernatent может храниться при -70 ° C до использования.
- Подготовка проб для анализа цитокинов.
- Повторите шаги 5.1.1. на 5.1.2.
- Добавить 50 мкл ингибитора протеазы коктейль (ПОС) по 10 мл подготовленный буфер лизиса.
- Добавить 1 мл ПИК и лизис буферный раствор для каждого образца, независимо от веса.
- Однородный в течение 5 мин при 30 Гц. Повторите, если ткани не полностью гомогенизированных.
- Удалить гомогенизатор бисером и центрифуги solutiв течение 5 мин при 3300 х g.
- Сбор супернатант и отбросить результате осадок. Супернатант можно хранить при температуре -70 ° C до использования.
6. Количественная оценка воспалительных маркеров
- МПО анализа деятельности
- Подготовка-дианизидина дигидрохлорид (о-дианизидина) решение, объединив 16,7 мг-дианизидина дигидрохлорид, 90 мл дН 2 O и 10 мл калий фосфатный буфер. Это решение должно быть подготовлено свежей для каждого теста.
- Добавить 7 мкл гомогената ткани (подготовлен в разделе 5.1) в трех экземплярах в 96-луночного планшета.
- Добавить 50 мкл разбавленной H 2 O 2 (4 мкл 30% H 2 O 2, разведенного в 96 мкл дН 2 O) на о-дианизидина смеси.
- Использование многоканальной пипетки добавить 200 мкл-дианизидина смеси, содержащей H 2 O 2 на каждый из скважин.
- Мера абсорбцию при 450 нм, используя spectrophotometer. Возьмите трех чтениях на 30-секундным интервалом.
- Рассчитать МПО деятельности. МПО активность измеряется в единицах (У) MPO / мг ткани, где одна единица МПО определяется как сумма, необходимая для ухудшить 1 мкмоль H 2 O 2 в минуту при комнатной температуре. Учитывая, что одна единица (У) МПО = 1 мкмоль H 2 O 2 раскол и что 1 мкмоль H 2 O 2 дает изменение поглощения 1,13 х 10 -2 нм / мин, подразделения МПО в каждом образце определяется как изменение абсорбции [ΔA (T 2-T 1)] / Δmin х (1,13 х 10 -2). Чтобы получить единиц на мг ткани, использование тканей: буфер отношение. Например, если ткани: буфер соотношении 50 мг / мл была использована, в 7 мкл гомогената, есть 0,35 мг ткани. Поэтому, чтобы получить единиц на мг ткани, разделить единиц МПО на 0,35. Пример расчета с использованием значения абсорбции (нм) приведена ниже (при условии, что образец был добавлен в трех экземплярах):
Образец | Время 0 сек | Время 30 сек | Время 60 сек | ||||||
1 | 2 | 3 | 1 ' | 2 ' | 3 ' | 1 " | 2'' | 3 " | |
0,048 | 0,048 | 0,051 | 0,061 | 0,061 | 0,065 | 0,074 | 0,073 | 0,078 |
- Среднее время на 0 сек = (0,048 + 0,048 + 0,051) / 3 = 0,049 нм
- Среднее время на 30 сек = 0,0623 нм
- Среднее время на 60 сек = 0,075 нм
- Изменение абсорбции (ΔA) от 0 до 30 сек / мг ткани (при условии 50 мг / мл ткани: буфер коэффициент) = [(0.0623-0.049) / (1,13 х 10 -2)] / 0,35 = 3,363
- Изменение поглощенияAnce (ΔA) от 30 до 60 сек / мг ткани = 3,211
- * МПО деятельности (U / мг ткани) = средняя ΔA (0-30) и ΔA (30-60) = 3,287
- Количественная оценка провоспалительных цитокинов методом ИФА
- Цитокинов (ИЛ-1β, IL-6 и TNF-α) уровней определяются с помощью коммерчески доступных иммуноферментного анализа (ИФА) комплект (Quantikine мышей, R & D Systems).
- Поглощение значения из каждой ИФА нормирован использованием анализа Брэдфорда белка соответствующих для каждого образца и выражается в единицах пг / мг белка.
7. Представитель Результаты
Администрация соответствующего режима DSS будет вызывать острого колита у мышей. Во время длительность лечения DSS, DAI могут быть использованы для определения и оценки клинической прогрессии заболевания. Животных, получавших DSS покажет значительные потери веса по сравнению с их начальным весам, жидкий стул и фекальныекровотечения (рис. 1). По жертву и экспертиза толстой кишки, тяжесть колита макроскопически забил на основе сокращения толстой кишки длиной, толстой кровотечение, фекальные кровотечения, ослабление консистенции стула, и признаки ректального кровотечения по сравнению с контрольной обрабатывают водой только (рис. 2 и таблица 1). Сечения толстой образцы ткани окрашивали H & E будет иметь более высокие показатели для гистологического DSS обработанных двоеточия по сравнению с водой обработанные управления (рис. 3). Для дальнейшего характеризуют степень воспаления в DSS-мышей, МПО деятельности может быть оценена из толстой гомогенизированных образцов тканей. DSS обработанных двоеточия будет иметь более высокую МПО активностью по сравнению с контрольной группой (рис. 4). Кроме того, это связано с повышением уровня провоспалительных цитокинов (ИЛ-1β, IL-6, TNF-α) (рис. 5).
Рисунок 1. Мужчина, C57BL / 6 мышей давали 5% DSS в питьевой воде в течение 5 дней. DAI оценки были оценены в день на каждого животного и были усреднены в день для каждой группы (среднее ± SEM, п = 4 мышей / группы).
Рисунок 2. C57BL / 6 мышей давали 5% DSS в питьевой воде в течение 5 дней. Контрольные мыши получали воду без DSS. Макроскопическая оценка повреждения / заболевания оценки степени тяжести были слепо оценивается по 5-й день после DSS-индуцированной колит. Колоны изолирован от мышей, получавших DSS имеют высшее макроскопические повреждения баллов (ректальные кровотечения, выпадения прямой кишки, диарея, кровотечение толстой) с указанием большей тяжести заболевания (среднее ± SEM, п = 4 мышей / группы).
Рисунок 3. C57BL / 6 мышей давали 5% DSS решение в питьевой воде для того, чтобы вызвать колит. Контрольные мыши получали воду без DSS. (А) Гистологическое оценки были слепо забил использованием H & E окрашенных срезах тканей толстой собранных на 5 день после DSS администрации. (B) DSS обработанные образцы показывают более гистологического повреждения (более клеточной инфильтрации, более истощения кубок клетки, большее искажение / повреждения склеп архитектуры) по сравнению с (С) контрольной группы (среднее ± SEM, п = 4 мышей / группы). В (Б) и (С), звездочки (*) указывает область кубок истощение клеток и искажение склеп архитектуры; знак номера (#) указывает клеточной инфильтрации.
Рисунок 4. Все мыши были принесены в жертву на 5 день после введения DSS и толстой образцы ткани были собраны для оценки МПО деятельности. Тяжесть DSS индуцированной колит связан с более высоким уровнем МПО активностью по сравнению с контрольной группой (среднее ± SEM, п = 4 мышей / группы).
_upload/3678/3678fig5.jpg "/>
Рисунок 5. В дополнение к более высоким уровнем МПО, тяжести DSS-индуцированной колит также связано с повышенным уровнем про-воспаление цитокинов, таких как IL-1β, IL-6, TNF-α (среднее ± SEM, п = 4 мышей / группы).
Счет | Кровотечение из прямой кишки | Выпадения прямой кишки | Консистенции стула | Кровь |
0 | Ни один | Ни один | Нормальный | Нормальный |
1 | Красный | Признаки выпадения | Мягкий | Красный |
2 | Темно-красный | Очистить пролапс | Очень мягкая | Темно-красный |
3 | Валовой Кровотечение | Обширные пролапс | Понос | Черный |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Eppendorf Safe-Lock Microcentrifuge Tube (2mL) | Eppendorf | 0030 120.094 | |
Biotek EL808 Absorbance plate reader | BioTek | EL808 | |
Dextran sulphate sodium salt reagent grade (molecular weight 36,000-50,000 Da) | MP Biomedicals | 160110 | |
Gen5 (software) | BioTek | Version 1.10.8 | |
Hexadecyltrimethylammonium bromide (HTAB) | Sigma-Aldrich | H5882-100G | |
Hydrogen peroxide, 30 wt.% solution in water | Sigma-Aldrich | 216763 | Store at 2-8°C |
Microtest plate 96-well flat bottom | Sarstedt Ltd | 82.1581 | For single use only |
o-Dianisidine | Sigma-Aldrich | D-3252 | Light sensitive. Store at 2-8°C |
Potassium phosphate, dibasic | Caledon | 6620-1 | |
Potassium phosphate, monobasic | EMD Millipore | PX1565-1 | |
Protease inhibitor cocktail | Sigma-Aldrich | P8340 | Store at -20°C |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
Tungsten Carbide beads for Tissue Lyser II | Qiagen | 69997 |
References
- Sands, B. E. From symptom to diagnosis: clinical distinctions among various forms of intestinal inflammation. Gastroenterology. 126, 1518-1532 (2004).
- Danese, S., Fiocchi, C. Etiopathogenesis of inflammatory bowel diseases. World J. Gastroenterol. 12, 4807-4812 (2006).
- Wirtz, S., Neufert, C., Weigmann, B., Neurath, M. F. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nat. Protoc. 2, 541-546 (2007).
- Axelsson, L. G., Landstrom, E., Goldschmidt, T. J., Gronberg, A., Bylund-Fellenius, A. C. Dextran sulfate sodium (DSS) induced experimental colitis in immunodeficient mice: effects in CD4(+)-cell depleted, athymic and NK-cell depleted SCID mice. Inflamm. Res. 45, 181-191 (1996).
- Egger, B., Bajaj-Elliott, M., MacDonald, T. T., Inglin, R., Eysselein, V. E., Büchler, M. W. Characterisation of acute murine dextran sodium sulphate colitis: cytokine profile and dose dependency. Digestion. 62, 240-248 (2000).
- Krawisz, J. E., Sharon, P., Stenson, W. F. Quantitative assay for acute intestinal inflammation based on myeloperoxidase activity. Assessment of inflammation in rat and hamster models. Gastroenterology. 87, 1344-1350 (1984).
- Cooper, H. S., Murthy, S. N., Shah, R. S., Sedergran, D. J. Clinicopathologic study of dextran sulfate sodium experimental murine colitis. Lab. Invest. 69, 238-249 (1993).
- Smith, J. W., Castro, G. A. Relation of peroxidase activity in gut mucosa to inflammation. Am. J. Physiol. 234, R72-R79 (1978).
- Ghia, J. E., Blennerhassett, P., Kumar-Ondiveeran, H., Verdu, E. F., Collins, S. M. The vagus nerve: a tonic inhibitory influence associated with inflammatory bowel disease in a murine model. Gastroenterology. 131, 1122-1130 (2006).
- Okayasu, I., Hatakeyama, S., Yamada, M., Ohkusa, T., Inagaki, Y., Nakaya, R. A novel method in the induction of reliable experimental acute and chronic ulcerative colitis in mice. Gastroenterology. 98, 694-702 (1990).
- Solomon, L., Mansor, S., Mallon, P., Donnelly, E., Hoper, M., Loughrey, M., Kirk, S., Gardiner, K. The dextran sulphate sodium (DSS) model of colitis: an overview. Comparative Clinical Pathology. 19, 235-239 (2010).
- Mähler, M., Bristol, I. J., Leiter, E. H., Workman, A. E., Birkenmeier, E. H., Elson, C. O., Sundberg, J. P. Differential susceptibility of inbred mouse strains to dextran sulfate sodium-induced colitis. Am. J. Physiol. 274, G544-G551 (1998).
- Hans, W., Scholmerich, J., Gross, V., Falk, W. The role of the resident intestinal flora in acute and chronic dextran sulfate sodium-induced colitis in mice. Eur. J. Gastroenterol. Hepatol. 12, 267-273 (2000).
- Rath, H. C., Schultz, M., Freitag, R., Dieleman, L. A., Li, F., Linde, H., Schölmerich, J., Sartor, R. B. Different subsets of enteric bacteria induce and perpetuate experimental colitis in rats and mice. Infect. Immun. 69, 2277-2285 (2001).
- Ghia, J. E., Li, N., Wang, H., Collins, M., Deng, Y., El-Sharkawy, R. T., Côté, F., Mallet, J., Khan, W. I. Serotonin has a key role in pathogenesis of experimental colitis. Gastroenterology. 137, 1649-1660 (2009).
- Elson, C. O., Beagley, K. W., Sharmanov, A. T., Fujihashi, K., Kiyono, H., Tennyson, G. S., Cong, Y., Black, C. A., Ridwan, B. W., McGhee, J. R. Hapten-induced model of murine inflammatory bowel disease: mucosa immune responses and protection by tolerance. J. Immunol. 157, 2174-2185 (1996).
- Dieleman, L. A., Ridwan, B. U., Tennyson, G. S., Beagley, K. W., Bucy, R. P., Elson, C. O. Dextran sulfate sodium-induced colitis occurs in severe combined immunodeficient mice. Gastroenterology. 107, 1643-1652 (1994).