DNBS / TNBS Colite Modelos: elucidando sua Doença Inflamatória Intestinal e Efeitos de gordura na dieta

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Summary

DNBS / colite induzida por TNBS oferece um método alternativo e de baixo custo para estudar a fisiopatologia das doenças inflamatórias do intestino. O protocolo discutidos neste documento descreve a aplicação bem-sucedida de DNBS para induzir colite em camundongos e ratos e permite estudar minuciosamente respostas intestinais com hospedeiros.

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Morampudi, V., Bhinder, G., Wu, X., Dai, C., Sham, H. P., Vallance, B. A., Jacobson, K. DNBS/TNBS Colitis Models: Providing Insights Into Inflammatory Bowel Disease and Effects of Dietary Fat. J. Vis. Exp. (84), e51297, doi:10.3791/51297 (2014).

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Abstract

Doenças inflamatórias do intestino (DII), incluindo a doença de Crohn e colite ulcerativa, têm sido associados com uma base genética, e, mais recentemente, a resposta imune do hospedeiro agentes microbianos e ambientais. Colite dinitrobenzeno ácido sulfônico (DNBS) induzida pelo permite estudar a patogênese da DII gatilhos ambientais associados, como estresse e dieta, os efeitos de terapias potenciais e os mecanismos subjacentes a inflamação intestinal e da mucosa da lesão. Neste trabalho, investigamos os efeitos dos ácidos n-3 e n-6 ácidos graxos na dieta sobre a resposta inflamatória da mucosa do cólon de colite induzida por DNBS em ratos. Todos os ratos foram alimentados com dietas idênticos com a excepção de diferentes tipos de ácidos gordos [óleo de cártamo (SO), óleo de canola (CO), ou óleo de peixe (FO)] durante três semanas antes da exposição ao intrarectal DNBS. Ratos controle dadas etanol intra-retal continuou a ganhar peso ao longo do estudo de 5 dias, enquanto que, os ratos tratados com DNBS dietas lipídicas alimentados todos lost de peso em ratos e FO CO alimentados demonstrando significativa perda de peso por 48 horas e ratos alimentados SO por 72 horas. O ganho de peso retomada após 72 horas pós DNBS, e por 5 dias após DNBS, o grupo FO teve um peso corporal superior ao SO ou grupos CO. Seções do Colo coletadas 5 dias após DNBS-tratamento mostrou ulceração focal, destruição cripta, a depleção de células caliciformes, e mucosa infiltração de ambas as células inflamatórias agudas e crônicas que diferiam em termos de gravidade entre os grupos de dieta. O grupo SO alimentada mostrou o dano mais grave, seguido pela CO, e FO alimentado grupos que apresentaram o mais suave grau de lesão tecidual. Da mesma forma, a mieloperoxidase colónica (MPO) A actividade, um marcador da actividade de neutrófilos foi significativamente mais elevada nas SO seguidos de ratos alimentados com CO, com FO ratos alimentados com actividade significativamente menor MPO. Estes resultados demonstram o uso de colite induzida por DNBS, conforme descrito neste protocolo, para determinar o impacto da dieta na patogênese da DII.

Introduction

Doença inflamatória do intestino (IBD) é caracterizada por uma inflamação crónica recidivante no tracto gastro-intestinal (GI), resultando em sintomas de diarreia, perda de peso e dor abdominal. A colite ulcerosa (UC) e doença de Crohn (CD) são as duas formas principais de DII, e podem ser distinguidas pela localização da inflamação dentro do tracto GI. Em pacientes UC, a inflamação geralmente envolve o reto e estende-se de forma contígua no cólon por um grau variável afetando apenas a mucosa superficial. Em contraste, o CD pode afectar qualquer parte do tracto GI, embora afecta predominantemente o íleo e ceco. CD freqüentemente se manifesta como uma inflamação transmural muitas vezes associada a granulomas e levando a stricturing (fibrostenotic) e / ou penetrante (fistulizing) doença. Embora a etiologia da DII permanece indefinida, é bem aceito que IBD é multifatorial, envolvendo interações entre as hostes do sistema imunológico, a susceptibilidade genética e responses a fatores ambientais e microbianos.

Até à data, modelos diferentes de DII foram propostos que exibem várias respostas clínicas, histológicas e imunológicas característicos de UC e CD. Os modelos mais utilizados incluem ratinhos geneticamente modificados (IL-2, IL-10, SAMP / yit), infecção modelos induzidas (Citrobacter rodentium, Salmonella typhimurium), os modelos de transferência adoptivos (CD45 + RB alto, de transferência de células CD62L + em ratinhos SCID) e modelos de colite induzida quimicamente (sulfato de sódio de dextrano (DSS), ácido sulfônico Trinitrobenzeno (TNBS), e ácido sulfónico dinitrobenzeno (DNBS)). Devido ao seu baixo custo e um rápido início da doença, os modelos químicos são considerados de grande valor para o estudo de diferentes aspectos da DII. Cada um dos modelos de colite químicos listados tem vantagens, bem como as limitações em alguns aspectos de sua relevância clínica, imunológica e histopatológica de IBD. DSS é um dos métodos químicos mais comuns utilizados para induzir colitis em roedores 1. Administração de 3-10% DSS (PM: 42 kDa) durante 7-10 dias na água de beber dos ratos pode induzir sintomas e sinais de colite, incluindo perda de peso, diarreia com sangue, a gordura do cólon, ulceração da mucosa e a infiltração de neutrófilos. Este modelo é particularmente útil para estudos de pesquisa de drogas, bem como para explorar os mecanismos de regeneração epitelial, o impacto da imunidade inata na homeostase da mucosa, e o papel da inflamação na promoção displasia intestinal e desenvolvimento de adenocarcinoma. No entanto, existem algumas desvantagens no modelo DSS, incluindo a variação na concentração de DSS necessária para induzir a colite, em diferentes instalações de animais, assim como a absorção de água pela inconsistente ratinhos e, assim, a exposição incoerente DSS, resultando em variações no grau, extensão e distribuição de lesão da mucosa e ulceração no cólon. Todas essas características levam a heterogeneidade dos resultados e limitar a capacidade de comparar os resultados entre os estudos frdiferentes grupos de pesquisa Om.

Uma alternativa ao modelo DSS é o DNBS induzida por hapteno ou modelos TNBS de colite. Este modelo utiliza a instilação rectal da mucosa agentes sensibilizantes DNBS ou TNBS, diluídas em várias concentrações de etanol. A administração do etanol é um pré-requisito para quebrar a barreira mucosa do cólon para permitir a penetração de DNBS ou TNBS na lâmina própria. DNBS / TNBS então haptenize as proteínas do cólon e intestino microbianas localizadas para se tornar imunogênica, desencadeando o anfitrião inata e resposta imune adaptativa. Em geral, este modelo está associado com diarreia severa e por vezes sanguinolenta, perda de peso e espessamento da parede intestinal, no entanto os sintomas variam dependendo do tipo de roedor utilizadas, bem como o tempo, a dose e o grau de exposição ao DNBS ou TNBS utilizado na estudo. Distinções importantes entre ratos e ratinhos deve-se notar, com os benefícios de menor custo de compra e de bordo, bem como Lower de massa corporal para diminuir os custos por animal de tratamento in vivo. Isso deve ser definido contra o curso mais rápida e grave da colite em ratos, onde os animais mais frágeis e sensíveis podem rapidamente chegar a um desfecho humano.

A inflamação intestinal resulta inicialmente a partir de etanol danos induzidos às células epiteliais do intestino delgado, o que leva a um aumento da permeabilidade epitelial, penetração microbiana na mucosa, haptenization de proteínas do hospedeiro, tudo isto resultando na infiltração de neutrófilos, macrófagos e linfócitos T Th1 para a mucosa danificada. Em comparação com DNBS, TNBS é considerado como uma substância química perigosa, devido às suas propriedades altamente oxidativas que podem representar um risco de explosão em contacto com bases, tais como sais de sódio e hidróxido de potássio. Portanto DNBS é considerado atualmente como uma escolha preferida de química sobre TNBS para induzir colite. Em roedores, a colite DNBS é considerado como um dos métodos mais convenientes para estudar o seguinasa IBD modificadores da doença associada:

  1. A depressão e a reactivação da colite: Demonstrou-se que o stress, a ansiedade e depressão em pacientes IBD são frequentemente associadas com a recidiva da doença. Colite DNBS é um modelo adequado para estudar o papel da depressão e as suas consequências sobre a reactivação de colite em ratos. O método geralmente envolve a indução inicial de colite por DNBS, seguido pela resolução da colite, deixando os ratos durante 6-8 semanas. Os ratinhos são então administradas com agentes causando depressão, tais como a reserpina ou por bulbectomy olfatório para induzir depressão seguida testando-os para a reactivação de colite por desafio com uma dose de DNBS subcolitic 2.
  2. Stress e reativação de colite: O estresse é outro fator ambiental comum que tem sido associada ao IBD patogênese. Há um crescente corpo de evidências que sugerem uma forte associação entre o estresse crônico eo aparecimento de sintomas de UC e CD em roedors, bem como em seres humanos e primatas não-humanos 3. Colite DNBS é um bom modelo para estudar a reativação associada ao estresse da colite em ratos e ratos. O método é normalmente empregue de forma semelhante como mencionado acima para a depressão, excepto em lugar da depressão, os animais são expostos a factores de stress tais como o stress sonoro e de retenção 4.
  3. Inflamação neurogénica: Uma série de estudos descreve tanto alterações transitórias ou permanentes no sistema nervoso entérico (ENS), estrutura e função, como pode ser visto em amostras de tecido a partir de modelos animais e a partir de pacientes com IBD. DNBS é um bom modelo para explorar os efeitos da inflamação na ENS 5 e estudar tanto noradrenérgica e vias neurais colinérgicos 6.
  4. Mecanismos de lesão de reparação: Durante IBD patogênese, mediadores de lesão derivados do hospedeiro, como as espécies reativas de oxigênio (ROS), o óxido nítrico (NO), molécula de adesão intercelular (ICAM-3 3) e P-selectina têm sido mostrados para pcolocar um papel na ruptura epitelial intestinal. DNBS é um excelente modelo para estudar as lesões causadas pelo aumento da regulação desses mediadores, bem como os mecanismos de reparo que são regulados pelo uso de drogas ou inibidores seletivos 7,8.
  5. Inflamação transmural: Para além das aplicações de DNBS acima mencionados, o modelo pode também ser aplicada ao estudo de inflamação transmural do intestino, uma característica clássica encontrada em pacientes com CD. Ambos DNBS e colite induzida por TNBS estão associadas com a infiltração de linfócitos significativa, na mucosa do cólon tornando estes modelos particularmente úteis para o estudo de células T mecanismos imunitários dependentes.

Em comparação com o modelo de DSS, as vantagens de DNBS e colite induzida por TNBS incluem baixo custo, o rápido desenvolvimento de colite (geralmente requer 1-3 dias para mostrar ulceração reprodutível e inflamação) e dano localizado consistente no cólon distai. No entanto, as desvantagens são um requisito para amaior nível de conhecimento técnico, a otimização da dose DNBS / TNBS, ea necessidade de anestesia para administração rectal.

Neste papel metodológico estudámos os efeitos de diferentes concentrações de n-6 e n-3 ácidos gordos poliinsaturados em alterar a resposta da mucosa do cólon com colite induzida pelo DNBS em ratos usando o óleo de cártamo óleos vegetais (SO) e de óleo de canola (CO) e óleo de peixe (FO). Demonstrou-se que os ácidos n-6 e n-3 ácidos gordos são importantes mediadores de doenças inflamatórias intestinais através do seu papel como radicais acilo de phosopholipids membrana celular 9. Em contraste com a pró-inflamatória potencial de n-6 Os ácidos gordos n-3 ácidos gordos no suficientemente elevado consumo são agentes potencialmente anti-inflamatórios potentes. As ações anti-inflamatórias de n-3 os ácidos gordos são mediados diretamente através de substituição de ácido araquidônico como substrato de eicosanóides, inibindo o metabolismo do ácido araquidônico e, indiretamente, através de alteração de proinflexpressão gênica ammatory e sinalização celular. Os n-3 ácidos gordos também dar origem a resolvins, uma família de mediadores anti-inflamatórios. O consumo elevado de n-3 ácidos gordos está associada com uma diminuição na produção de eicosanoides pró-inflamatórios, citocinas, quimiocinas, espécies reactivas de oxigénio e expressão de moléculas de adesão. Neste estudo, os ratos foram alimentados ad libitum dietas idênticos em todos os nutrientes excepto ácidos gordos, com uma energia como por cento de gordura, 20% de SO, 20% de CO, ou 18% de óleo de peixe, mais 2% de óleo de cártamo (FO) 10-11 . Como percentual da energia diária, a dieta SO fornecido 15% de ácido linoléico (LA), com <0,06% de ácido linolênico-α (ALA) e não o ácido eicosapentaenóico (EPA) ou ácido docosahexaenóico (DHA), a dieta de CO teve 4,2 LA% e 1,9% ALA sem EPA ou DHA, ea dieta FO, desde 1,4% EPA, DHA 4,9%, 0,32% LA, e de 0,12% ALA. Três semanas após o início das dietas de lípidos, os ratinhos foram administrados DNBS intra-rectal ou etanol a 50% e sacrificados 5 dias mais tarde. A inflammatory resposta foi avaliada por avaliação da perda de peso, escores de danos histológicos e atividade da mieloperoxidase tecido.

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Protocol

Procedimentos envolvendo assuntos animais seguir as orientações de cuidados de animais delineadas pelo Animal Care e Use Comitê Institucional (IACUC) da Universidade de British Columbia.

Procedimentos descritos no presente protocolo irá ser descrito, tanto para os ratos e murganhos, enquanto que os resultados representativos, será apresentado a partir de ratos Sprague-Dawley.

1. Preparação de DNBS e administração intra-rectal

  1. Para a instilação rectal de DNBS em ratos, recém preparar 15-30 mg de DNBS/250 ul de etanol a 50%. Para ratos, preparar 2-6 mg de DNBS/100 mL de etanol 50%. Nota: Otimizar a concentração DNBS exato a ser administrado em cada instalação. Ratos machos Sprague-Dawley e murganhos C57BL / 6 são os preferidos para a indução da colite DNBS, no entanto outras estirpes de ratinho e de rato pode ser utilizado. Os ratinhos e ratos tratados apenas com etanol a 50% podem ser usados ​​como grupos de controlo no entanto, devido aos efeitos do etanol são ligeiros ou ausentes, pode omit a inclusão deste grupo em um estudo de 12.
  2. Anexar uma seringa de 1 ml de uma agulha 19 G que tem um cateter de polietileno (PE-90 - ratos e PE-50 - ratos) preso ao seu fim.
  3. Levemente anestesiar o rato ou de descanso do mouse sobre uma almofada de aquecimento (por exemplo, através da administração de isoflurano a 1,5% via nariz cone, os animais ainda deve ter piscar e os reflexos de deglutição e respiração exibir regular). Aplique gel lágrima aos seus olhos para evitar os olhos sequem.
  4. Suavemente aplicar pressão com os dedos para a extremidade posterior do animal para remover quaisquer fezes que podem estar presentes no cólon distai.
  5. Insira cuidadosamente o cateter por via retal, com o cateter atingindo aproximadamente 8 cm proximal ao ânus para os ratos, ou 3-4 cm para ratos. Injectar uma pequena quantidade da solução durante a inserção do cateter para lubrificar, permitindo uma inserção mais fácil. Nota: Se qualquer resistência é sentida durante a inserção do cateter, não continuem a inserir, pois isso pode levar à perfuração doa parede intestinal. Remover o cateter e tentar reinserir suavemente, novamente lubrificação do cólon como prosseguir.
  6. Lentamente injectar 250 (ratos) ou 100 (ratinhos) ul de DNBS, ou um volume igual ou etanol a 50% para os controlos. Depois de injetar a DNBS, posicionar o animal de cabeça para baixo por 90 segundos para evitar a perda do DNBS.
  7. Após administração DNBS, alimentar os animais de 8% de sacarose em água de 0,2% de solução salina para evitar a desidratação, durante a primeira semana.
  8. Observar atentamente os animais, com acompanhamento diário para perda de peso e sinais de desidratação ou sofrimento para a duração do experimento. Nota: A perda de peso pode se aproximar rapidamente as recomendações do CCAC de perda de peso máximo autorizado. Uma vez que esta parte derivada desidratação, perda de peso, deve ser utilizado como um indicador para a administração de solução de Ringer com lactato para limitar a desidratação. Por favor, não deixe de consultar o veterinário facilidade em questões de saúde, conforme o caso.

2. Collecting Tecidos e avaliação do dano histológico em DNBS Desafiado Ratos

  1. No ponto de tempo desejado após o desafio com DNBS, sacrificar animais por overdose com isoflurano em uma câmara de anestesia complementada com oxigênio suficiente. Observar o animal até que não ascendente ou descendente do peito é visto e não há batimento cardíaco palpável. Confirme o animal foi corretamente sacrificados por falta de resposta a pitada dedo do pé ou tocar da córnea, seguido por deslocamento cervical.
  2. Abra a cavidade abdominal e remover todo o intestino grosso. Abra o intestino longitudinalmente, úlceras macroscópicas deve ser observada cerca de 5-6 cm proximal da extremidade distai do cólon de ratos (2-3 cm em ratinhos). Nota: Após a remoção do intestino grosso, avaliar contagens danos macroscópicos se desejado. Colete segmentos de cólon a partir correspondente localização anatômica de animais controle. Nota: Os indivíduos marcando o tecido para escores de danos macroscópicos deveriaser cegos para a identidade dos grupos de tratamento. Pontuação cortes de tecido usando os seguintes critérios: ou similar gravidade e extensão da ulceração (0-10), somados com a pontuação de ausência ou presença de diarréia (0 ou 1), aderências (0, 1 ou 2) e máxima espessura da parede do cólon em 11 milímetros.
  3. Recolher 0,5 seções cm proximal ao local do dano macroscópico máxima. Encaixar congelar uma seção 0,5 centímetros em nitrogênio líquido para avaliar mais tarde mieloperoxidase (MPO) atividade (uma medida da infiltração de neutrófilos), e coloque a outra parte em 10% formalina tamponada neutra para análise histológica. Nota: Encaixe tecidos congelados para ensaio de mieloperoxidase pode ser armazenada a -80 ° C durante 1 mês.
  4. Permita que os tecidos coletados para análise histológica no passo 2.3 para corrigir em formol durante a noite e, em seguida, lavar com etanol 70%. Incorporar tecidos em parafina e cortadas a espessura desejada (3-5 mm), mancha com hemotoxilina e eosina (HE) para marcar histológica. Ter dois observadores marcar pelo menos três cortes de tecido de cada animal sob um microscópio de luz para determinar os escores histológicos de dano para cada grupo. Nota: Os indivíduos a marcar o tecido para as pontuações de danos histológicos deve ser cegos para a identidade dos grupos de tratamento. Pontuação secções de tecido utilizando os seguintes critérios: ou semelhantes extensão da infiltração de células inflamatórias (0 = ausente, 3 = transmural), perda da arquitectura da mucosa (0 = ausente, 3 = grave), a presença ou ausência de abcessos das criptas (0-1) e depleção de células caliciformes (0-3). Determine pontuação dano histológico como a soma destes escores 11.

3. Realizando mieloperoxidase (MPO) Ensaio sobre DNBS Desafiado tecido intestinal

  1. Ensaio de actividade de MPO nos 0,5 centímetros segmentos do cólon obtidos no passo 2.3. Homogeneizar os tecidos em tampão de homogeneização a MPO (0,5% de brometo de hexadeciltrimetil-amónio em tampão de fosfato de potássio 50 mM (pH 6,0)) para dar um segme cólon 50 mgnt / ml de suspensão de tampão de homogeneização.
  2. Alíquota da solução homogeneizada em porções de 1 ml e centrifugar a 4 ° C durante 2 min a 10.000 x g.
  3. Misturar 100 ml de cada solução com 2,9 ml de 50 mM de tampão de fosfato (pH 6,0) contendo 0,167 mg / ml de o-dianisidinedihydrochloride e 0,0005% de peróxido de hidrogénio numa cuvete.
  4. Medir a velocidade de absorção usando um espectrofotómetro a 460 nm. Nota: A actividade de MPO é definida como a quantidade de enzima que degrada 1 umol / min de H 2 O 2 H 2 O, à temperatura ambiente, e é expressa em unidades por mg de tecido.

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Representative Results

Desafio de ratos (Sprague-Dawley) ou ratinhos (C57BL / 6) com DNBS normalmente resulta na perda de peso transiente e diarreia, por vezes, com a presença de sangue nas fezes. No entanto, fatores como a genética, dieta e microbiota intestinal pode modificar a susceptibilidade a colite induzida DNBS. Portanto, os animais incluídos nos experimentos deve ser da mesma instituição, seja derivada localmente ou ordenadas a partir de um fornecedor animal. Todos os animais devem ser cuidadosamente monitorizados para o grau de perda de peso e sintomas de angústia sofrida durante colite.

Os resultados apresentados nas Figuras 1-4 representam uma experiência em que os efeitos de três óleos alimentares: foram avaliadas de óleo de cártamo, óleo de canola, e óleo de peixe na gravidade, resultante da colite DNBS. As diferenças estatísticas entre os grupos foram determinados utilizando ANOVA seguido pelo teste de Tukey pós hoc, usando um programa de software de análise de dados. Um valor de p <0,05 foi consirado significativa.

Após o desafio intra-rectal com DNBS (20 mg DNBS/250 ul de etanol a 50%), perda de peso significativa foi observada por 48 horas em ratos suplementados com FO e CO e por 72 horas em ratos suplementados com SO (P <0,05). Perda de peso máximo é visto em 48 horas em ratos suplementados com FO e por 72 horas em ratos suplementados com CO e SO. O ganho de peso retomada após 72 horas, e por 5 dias após DNBS, FO e SO grupos mostram pesos semelhantes aos valores basais. Ratos controles suplementados com dietas e desafiados com etanol intrarectal continuar a ganhar peso ao longo do período de estudo cinco dias.

O dano intestinal causada por DNBS pode ser generalizado, no entanto, a área de lesão máxima é geralmente localizada para os seis centímetros distais do cólon em ratos, e os distais 3 cm de ratinhos. Macroscopicamente isso pode ser observado como o espessamento da parede do cólon, ulceração da mucosa, adesão e ocasional da distai cólon para órgãos adjacentes, tais como o da bexiga. Na avaliação histológica mais estreita, extensa lesão epitelial, em algumas áreas, que conduzem à formação de úlceras, infiltração de células imunes (predominantemente neutrófilos e linfócitos), criptite, depleção de muco e o edema é observado. Embora estes sinais histológicos de inflamação e danos nos tecidos são evidentes em todos os três grupos de petróleo suplementado alimentares após desafio com DNBS, a lesão mais severa é observada no grupo de óleo de cártamo, seguido pelo grupo de óleo de canola, enquanto que os ratos do grupo de óleo de peixe demonstrar lesão epitelial mínima e uma infiltração limitado de células inflamatórias na mucosa (Figura 2).

Diferenças nas lesões histológicas pode ser quantificada a fim de permitir uma melhor comparação entre grupos. Os critérios utilizados para avaliar os danos histológica incluiu a extensão do infiltrado de células inflamatórias, a perda da arquitectura da mucosa, depleção de células caliciformes e a presença de crypt abscessos. Mostrado na Figura 3 são os escores histológicos de dano para os três grupos de óleo na dieta durante a colite DNBS. Como é visto nas secções coradas com H & E da Figura 2, o grupo de óleo de cártamo suplementado tem a maior extensão de danos, seguido pelo grupo de óleo de canola, enquanto o grupo de óleo de peixe mostrar o mínimo de danos.

A extensão da infiltração de células inflamatórias, particularmente de neutrófilos, pode ser examinado através da realização de um ensaio de actividade da mieloperoxidase (MPO). A MPO é considerado um marcador de inflamação, uma vez que é uma enzima encontrada nas grânulos de granulócitos neutrófilos e de outras células da linhagem mielóide. Avaliação da atividade da MPO nos cólons de ratos no dia 5 pós-exposição DNBS revela um aumento na atividade em todos os três grupos (Figura 4). A maior actividade de MPO é observado no grupo de óleo de cártamo, seguido pelo grupo de óleo de canola, enquanto que a menor actividade de MPO é visto nagrupo do óleo de peixe, o que corresponde às pontuações de danos histológicos avaliadas na Figura 3.

Figura 1
Figura 1. Mudanças no peso corporal (% da linha de base), após a administração intra-retal de etanol 50% (controle) ou dinitrobenzeno ácido (DNBS) em fêmea adulta ratos Sprague-Dawley (250-500 g), alimentados SO, CO, ou FO. Os ratos são então monitorado para a perda de peso corporal desde o dia 1 até o dia 5 pós-tratamento. A perda percentual de peso corporal é plotado contra o dias pós-tratamento DNBS. Os valores são médias ± SEM, n = 5 / grupo. Quando comparado aos não-tratados DNBS homólogos, os ratos alimentados com CO e FO teve uma redução significativa no seu peso corporal inicial em 1 º dia pós-tratamento DNBS enquanto que no dia 3 de todos os três grupos de ratos tiveram sigsignificativa perda de peso em relação ao peso inicial (P <0,01). Todos os grupos colite demonstrar o ganho de peso após 72 horas, com o peso de retornar à linha de base na FO e grupos tão farto. Os ratos do grupo controle etanol demonstrar o ganho de peso durante o período de estudo de 5 dias. Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 2

Figura 2. Aparência histológica de secções de tecido do cólon representativos H & E manchados 5 dias após a administração intra-rectal de etanol a 50% (CTL) ou DNBS em ratos fêmeas adultas alimentadas SO, CO, ou FO. Se o tecido recolhido em formalina a 10% e deixou-se fixar durante um mínimo de 24 h, seguido por corte do tecido e coloração HE. Ocortes de tecidos de ratos alimentados com OS e CO demonstrar perturbação significativa da integridade epitelial com vários graus de lesão epitelial, cripta desistem, formação de úlceras e infiltração de células imunes transmural, com mudanças mais marcantes observados com SO. Em camundongos CO alimentados, evidências de regeneração epitelial e restituição é visto. Em contraste, os ratos alimentados com FO mantida a integridade epitelial e teve infiltração limitado de células inflamatórias confinadas a lâmina própria. (M-mucosa, SM-sub-mucosa e U-ulceração; ampliação original 100X; barra de escala: 100 mm). Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 3
Figura 3. Pontuação dano histológico dos tecidos do cólon 5 dias porepois de administração intra-retal de 50% de etanol (bar aberto) ou DNBS (bar sólido) em ratas adultas alimentadas SO, CO, ou FO. cortes de tecido são marcados por um investigador experiente, cego para os tratamentos, usando um conjunto de critérios baseados em histológica dano. Os critérios utilizados para este estudo inclui: a infiltração de células inflamatórias (0 = ausente, 3 = transmural), perda da integridade da mucosa (0 = ausente, 3 = grave) formação, cripta abscesso (0 =, 1 = presente ausente) a depleção de células caliciformes (0 = ausente, 3 = elevado). A pontuação dano histológico é determinado como a soma dos escores obtidos marcando um mínimo de três cortes de tecido de cada animal. Os resultados demonstram claramente um dano histológico reduzida em ratos alimentados FO, quando em comparação com ratos alimentados com CA e CO. Os valores são médias ± SEM, n = 5 / grupo. Em comparação com os respectivos controlos de etanol, a administração DNBS está associada com um aumento significativo na pontuação de dano (P <0,05); colite grupos com diferentes símbolos são significativamente diferentes (P <,. 0,01) Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 4
Figura 4. Atividade da MPO nos tecidos do cólon 5 dias após administração intra-retal de 50% de etanol (bar aberto) ou DNBS (bar sólido) em ratas adultas alimentadas SO, CO, ou FO. Tecidos do cólon inflamadas são congeladas rapidamente em nitrogênio líquido e ensaiadas para atividade de mieloperoxidase , como um índice de infiltração de granulócitos. Ratos alimentados Colitic FO mostram redução da atividade da MPO em relação ao SO e Valores CO são médias ± SEM, n = 5 / grupo. Em comparação com os respectivos controlos de etanol, a administração DNBS está associada com um aumento significativo na actividade de MPO (P <0,001); colite grupos com diferentes símbolos são significantly diferentes (P <0,05). Clique aqui para ver a imagem ampliada .

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Discussion

O modelo descrito neste DNBS protocolo é um modelo válido, barato e reprodutível que a colite pode ser utilizado para o estudo de vários aspectos da DII. Quando administrado por via retal de ratos ou camundongos, DNBS induz um grau substancial de inflamação e lesão tecidual no cólon, assemelhando-se a doença de Crohn humana em termos de suas várias características histológicas, incluindo infiltração transmural de polimorfonucleares e predominante NF-kB-dependente ativação Th1.

Este modelo tem sido usado para estudar vários factores que podem ter impacto sobre IBD, como estresse, depressão e alimentação, bem como o envolvimento do sistema nervoso entérico, os mecanismos de lesão de reparação, inflamação transmural e terapias pré-clínicos. O modelo DNBS também é uma alternativa adequada para a inflamação induzida por TNBS em ratos e ratazanas, e oferece uma alternativa menos dispendiosa para outros modelos químicos vulgarmente utilizados, tais como a colite de DSS. As etapas descritas neste protocolo permitirá um para o sucesso desse modelo.

Em consonância com outros modelos experimentais de colite 13-16, o presente estudo reforça os efeitos das variáveis ​​de gordura na dieta sobre as respostas imunes intestinais mucosas em que a alta ingestão de EPA e DHA consumidos antes e após a exposição DNBS atenua, enquanto que o consumo elevado de ARA com o mínimo de n -3 ácidos graxos agrava a colite. Os efeitos benéficos do n-3 os ácidos gordos alimentares observados neste estudo são em parte devido ao n-3 os ácidos gordos efetivamente menor tecido fosfolipídios ARA tanto inibindo a síntese de ARA a partir de Los Angeles e substituindo ARA com EPA e DHA. Esta mudança transfere o substrato ácido graxo disponível para a liberação e subseqüente síntese de eicosanóides em direção a um ambiente menos pró-inflamatória. Em contraste, o consumo elevado de n-6 Os ácidos gordos está associada com um elevado ARA cólon com a síntese subsequente de mediadores pró-inflamatórios que exacerbam a resposta imune da mucosa. Em mantendog com nosso estudo recente na Citrobacter rodentium colite induzida, ratos alimentados com óleo de canola com menos ARA que o óleo de cártamo, mas com n-3 ALA e não EPA ou DHA tiveram uma resposta inflamatória intermediário 16.

Há vários passos críticos que podem impactar no sucesso da implementação do modelo DNBS. Diferentes estudos têm utilizado diferentes concentrações de DNBS que variam de 3-6 mg / mouse ou 15-30 mg / rato para estabelecer colite. Portanto, é importante para os investigadores individuais para optimizar a dose de DNBS pelos seus estudos, uma vez que as doses óptimas podem variar de uma instalação para animais para o outro. É também importante notar que a concentração de DNBS irá variar de acordo com o tipo e espécie de animal que está a utilizar um pesquisador (Ex: algumas estirpes podem ser mais susceptíveis e outros mais resistentes a DNBS). Deve ser tomado cuidado para assegurar que a concentração de DNBS não é demasiado elevada, pois isso pode causar a morte rápida de animais resulting de perfuração intestinal e sepse. Outro passo fundamental para a utilização deste modelo está a desenvolver o método apropriado para a inserção do cateter intra-retal no cólon distal do animal. A presença de fezes no cólon, podem evitar a inserção adequada do cateter durante a instilação. Para evitar isso, aplica uma pressão suave na extremidade posterior do ânus dos ratos anestesiados levemente para remover qualquer fezes no cólon distai / do recto. Recomenda-se a inserção do cateter cerca de 3-4 cm de ânus, embora possa ser estendido para um máximo de 6-8 cm em ratos até a flexura esplênica (uma curva acentuada entre transverso e cólon descendente) 7. É importante notar que, durante o processo de instilação, lubrificação do cateter por injecção de DNBS / etanol em pequenos volumes vai permitir facilitar a inserção do cateter. A fim de evitar o refluxo do DNBS retrógrada fora do ânus, que é crítica para manter os animais em uma posição de cabeça para baixo durante 90 segundos, ou, alternativamente, oratos podem ser mantidos por 15 min na posição de Trendelenburg (decúbito dorsal, onde os pés são colocados mais alto do que a cabeça de 15-30 °).

Os tecidos podem ser coletadas em momentos selecionados em função dos interesses do investigador e se o estudo está se concentrando em inflamação aguda ou crônica. Além disso, os tecidos também podem ser usadas para estudar os ENS intestinais e do sistema imune inata e adaptativa. No entanto, é essencial para assegurar que os tecidos são convenientemente amostrado. Recomenda-se para recolher os tecidos em um amplo volume de formalina a 10% em 5 ml de frascos em vez de frascos de menor volume para assegurar a fixação adequada. Fixação adequada de amostras é uma chave para estudar tanto o dano histopatológico e visualização de moléculas-alvo nos tecidos por H & E e imunocoloração, respectivamente. Pontuação histológica dos tecidos deve ser realizado por pessoas experientes que estão cegos para as condições experimentais, utilizando critérios fixos estabelecidos por tele 11,17 investigador individual. A mieloperoxidase (MPO), serve como um bom marcador da inflamação, lesões do tecido e infiltração de neutrófilos nos tecidos gastrointestinais 11. Para realizar os ensaios de MPO, sugere-se a pressão congelar os tecidos em azoto líquido e, no dia da análise, recomenda-se trabalhar com tampões e soluções preparadas de fresco para obter os melhores resultados e mais precisos. Este modelo também pode ser usado para estudar as células inflamatórias que se infiltram no intestino, os mecanismos envolvidos na quimiotaxia e a transmigração de células inflamatórias e as várias vias envolvidas na activação e na libertação de outros mediadores pró-inflamatórios envolvidos na lesão do tecido, bem como mediadores envolvidos na modulação a resposta inflamatória e na reparação dos tecidos.

As desvantagens clínicos atualmente observados com o uso de drogas imunossupressoras, ou dirigida a uma citocina pró-inflamatória, como TNF-α devem incentivar investigradores para desenvolver melhores estratégias terapêuticas para gerenciar pacientes com DII. Modelos, como o modelo DNBS, permite aos investigadores para aumentar a nossa compreensão da patogênese da IBD, potencialmente identificação de novos alvos terapêuticos e desenvolvimento e / ou melhorar as estratégias para controlar a inflamação através do uso de vias inflamatórias novas e novas terapias.

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Disclosures

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Acknowledgments

Este trabalho foi apoiado por subvenções de funcionamento a KJ de Ciências Naturais e Engenharia do Conselho de Pesquisa do Canadá (NSERC) ea doença de Crohn e Colite Foundation of Canada (CCFC). VM é apoiado por uma bolsa CFRI e uma bolsa de estudo de pós-graduação GB dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde (CIHR). BAV é um Crianças com intestinal e doenças hepáticas Foundation (CRIANÇA) Chair of Pediatric Research IBD ea Cátedra de Pesquisa do Canadá em Gastroenterologia Pediátrica e KJ é um Clínico Cientista Sênior apoiado pelo Criança e da Criança e do Instituto de Pesquisa da Família (CFRI) Programa Clínico Prêmio Cientistas , University of British Columbia.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1 ml Syringe BD Biosciences 309659  
19 G Needle BD Biosciences 305187  
Polyethylene tubing PE-50 BD Biosciences 427517 for intrarectal administration in mice
Polyethylene tubing PE-90 BD Biosciences 427519 for intrarectal administration in rat
DNBS MP Bio 150959  
Tear gel Novartis 63601662596  
10% Formalin Fisher 5F93-4  
Warming pad Kent Scientific TPZ-0510  
Ethanol Fisher A-962.4  
Hexadecyltrimethyl-ammonium bromide Sigma-Aldrich H5882  
Potassium phosphate buffer solution Sigma-Aldrich 79628-  
o-Dianisidine dihydrochloride Sigma-Aldrich D3252  
30% H2O2 Sigma-Aldrich 31642 hydrogen peroxide
Spectrophotometer BioRad Benchmarker Plus  
Light Microscope Zeiss Axio Image.Z1  
Data analysis software program  GraphPad Software GraphPad Prism Software Version 4.00 www.graphpad.com

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References

  1. Perše, M., Cerar, A. Dextran sodium sulphate colitis mouse model: traps and tricks. Biotechnol, J. . B. iomed (2012).
  2. Ghia, J. E., Blennerhassett, P., Deng, Y., Verdu, E., Khan, W., Collins, S. Reactivation of inflammatory bowel disease in a mouse model of depression. Gastroenterology. 136, (7), 2280-2288 (2009).
  3. Reber, S. Stress and animal models of inflammatory bowel disease-an update on the role of the hypothalamo-pituitary-adrenal axis. Psychoneuroendocrinology. 37, (1), 1-19 (2012).
  4. Qiu, B., Vallance, B., Blennerhassett, P., Collins, S. The role of CD4+ lymphocytes in the susceptibility of mice to stress-induced reactivation of experimental colitis. Nat. Med. 5, (10), 1178-1182 (1999).
  5. Boyer, L., et al. Myenteric plexus injury and apoptosis in experimental colitis. Auto. Neurosci. Basic Clin. 117, (1), 41-53 (2005).
  6. Saunders, P., et al. Noradrenergic and cholinergic neural pathways mediate stress-induced reactivation of colitis in the rat. Auto. Neurosci. Basic Clin. 124, (1-2), 56-68 (2006).
  7. Cuzzocrea, S., et al. Calpain inhibitor I reduces colon injury caused by dinitrobenzene sulphonic acid in the rat. Gut. 48, (4), 478-488 (2001).
  8. Cuzzocrea, S., et al. Melatonin reduces dinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis. J. Pineal Res. 30, (1), 1-12 (2001).
  9. Innis, S., Jacobson, K. Dietary lipids in early development and intestinal inflammatory disease. Nutr. Rev. 65, S188-S193 (2007).
  10. Innis, S. M., de La Presa Owens, S. Dietary fatty acid composition in pregnancy alters neurite membrane fatty acids and dopamine in newborn rat brain. J. Nutr. 131, (1), 118-122 (2001).
  11. Jacobson, K. Mundra H.,Innis S.M. Intestinal responsiveness to experimental colitis in young rats is altered by maternal diet. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 289, 13-20 (2005).
  12. Sanovic, S., Lamb, D. P., Blennerhassett, M. G. Damage to the enteric nervous system in experimentalcolitis. Am. J. Pathol. 155, (4), 1051-107 (1999).
  13. Vilaseca, J., Salas, A., Guarner, F., Rodriguez, R., Martinez, M., Malagelada, J. R. Dietary fish oil reduces progression of chronic inflammatory lesions in a rat model of granulomatous colitis. Gut. 31, 539-544 (1990).
  14. N-3 fatty acid-rich diet prevents early response of interleukin-6 elevation in trinitrobenzene sulfonic acid-induced enteritis. Int. J. Mol. Med. Andoh, A., Tsujikawa, T., Ishizuka, I., Araki, Y., Sasaki, M., Koyama, S., Fujiyama, Y. 12, 721-725 (2003).
  15. Barros, K. V., Xavier, R. A., Abreu, G. G., Martinez, C. A., Ribeiro, M. L., Gambero, A., Carvalho, P. O., Nascimento, C. M., Silveira, V. L. Soybean and fish oil mixture increases IL-10, protects against DNA damage and decreases colonic inflammation in rats with dextran sulfate sodium (DSS) colitis. Lipids Health Dis. 9, 68 (2010).
  16. Hekmatdoost, A., Wu, X., Morampudi, V., Innis, S. M., Jacobson, K. Dietary oils modify the host immune response and colonic tissue damage following Citrobacter rodentium infection in mice. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 304, (10), 917-928 (2013).
  17. Innis, S. M., Dai, C., Wu, X., Buchan, A. M., Jacobson, K. Perinatal lipid nutrition alters early intestinal development and programs the response to experimental colitis in young adult rats. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 299, (6), 1376-1385 (1152).

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