Summary

Untersuchung Darmentzündungen in DSS-induzierten Modell der IBD

Published: February 01, 2012
doi:

Summary

Experimentelle Modelle von chronisch entzündlichen Darmerkrankungen haben uns erlaubt, die komplexen angeborenen und adaptiven Immunantwort mit Pathogenese assoziiert zu untersuchen. Mit histologische Scoring, Quantifizierung von pro-inflammatorischen Zytokinen und Myeloperoxidase-Aktivität, kann man anfangen, diese Reaktionen in chronisch entzündlichen Darmerkrankungen gesehen zu beurteilen.

Abstract

Entzündliche Darmerkrankungen (IBD) umfasst eine Reihe von Darm-Erkrankungen, die häufigste die Colitis ulcerosa (UC) und Morbus Crohn (CD) sind. Beide UC und CD, wenn sie in den Dickdarm, erzeugen ein ähnliches Symptom Profil, Durchfall, rektale Blutungen, Bauchschmerzen und Gewichtsverlust umfassen kann. 1 Obwohl die Pathogenese der CED ist nicht bekannt, wird es als eine multifaktorielle Erkrankung, die sowohl beinhaltet beschrieben genetische und umweltbedingte Komponenten. 2

Es gibt zahlreiche und variable Tiermodellen der Kolon-Entzündung, die mehrere Funktionen von IBD ähneln. Tiermodelle der Kolitis reichen von denjenigen, die sich spontan in empfindliche Stämme bestimmter Arten auf diese erfordern Gabe von bestimmten Konzentrationen von Colitis-induzierende Chemikalien wie Natrium-Dextransulfat (DSS). Chemisch-induzierte Modelle Darmentzündungen sind die am häufigsten verwendete und am besten beschriebenen Modelle der IBD. AdminiStration der DSS im Trinkwasser produziert akute oder chronische Kolitis in Abhängigkeit von der Verwaltung Protokoll. 3 Tiere gegeben DSS zeigen Gewichtsverlust und Zeichen von weichem Stuhl oder Durchfall, manchmal mit Anzeichen von rektale Blutungen. 4,5 Hier beschreiben wir die Methoden, mit denen Colitis Entwicklung und die daraus resultierenden entzündlichen Reaktion kann nach der Verabreichung von DSS charakterisiert werden. Zu diesen Methoden zählen die histologische Analyse der Hämatoxylin / Eosin gefärbt Doppelpunkt Abschnitte, die Messung des pro-inflammatorischen Zytokinen, und die Bestimmung von Myeloperoxidase (MPO)-Aktivität, die als Surrogat-Marker für Entzündungen verwendet werden kann. 6

Das Ausmaß der entzündlichen Reaktion in Krankheit Zustand kann durch das Vorhandensein von klinischen Symptomen oder durch Veränderung in der Histologie in Schleimhautgewebe bewertet werden. Colonic histologischen Schadens wird durch die Verwendung eines Scoring-System, dass der Verlust der Krypta Architektur-, Entzündungs-Zell-Infiltration, Muskel-t hält bewertethickening, Pokal-Zell-Depletion, und die Krypta Abszess. 7 Quantitativ lässt Ebenen des pro-inflammatorischen Zytokinen mit akuten entzündlichen Eigenschaften, wie z. B. Interleukin (IL)-1β, IL-6 und Tumor Nekrose Faktor (TNF)-α, ermittelt werden konventionellen ELISA-Verfahren. Darüber hinaus kann der MPO-Aktivität gemessen mit einem kolorimetrischen Assay werden und als ein Index der Entzündung. 8

In experimenteller Colitis, ist die Schwere der Erkrankung oft mit einem Anstieg der MPO-Aktivität und ein höheres Niveau von pro-inflammatorischen Zytokine korreliert. Colitis Schwere und Entzündungen-assoziierten Schäden können durch die Untersuchung Stuhlkonsistenz und Blutungen, die neben der Beurteilung der histopathologischen Zustand des Darms mit Hämatoxylin / Eosin gefärbt Kolon Abschnitte beurteilt werden. Kolon-Fragmente können verwendet werden, um MPO-Aktivität und Zytokin-Produktion zu bestimmen. Zusammengenommen können diese Maßnahmen verwendet werden, um die intestinale Entzündungsreaktion in auszuwertenTiermodellen der experimentellen Kolitis.

Protocol

1. Mausmodell der DSS-induzierten akuten Colitis Add Dextransulfat-Natrium (DSS) auf autoklaviert Trinkwasser, um die gewünschte Endkonzentration (1-5%) (wt / vol) (dh zu einer 5% DSS-Lösung zu machen, fügen Sie 25 mg DSS Pulver auf 500 ml Wasser autoklaviert) . Stammlösung kann bei Raumtemperatur stehen gelassen werden für bis zu 1 Woche oder bei 4 ° C bis zur Verwendung. In einem Biosicherheit Kapuze, pour Lager DSS-Lösung in 50 mL Falcon-Röhrchen (eine pro Käfig erforderlich). Halten Sie…

Discussion

DSS Kolitis ist eine weit verbreitete chemisch induzierten Modell der Darmentzündung. In diesem Modell Mäuse sind Trinkwasser mit DSS, die dachten, dass sie giftig ist, Epithelzellen Darm und stören die Integrität der mukosalen Barriere ergänzt gegeben. 10 Administration von DSS induziert eine akute Kolitis, die von weichem Stuhl, Kot Blutungen gekennzeichnet ist, und Infiltration mit Granulozyten. 10 Während DSS Verwaltung ist ulcerosa in der Regel mit erheblichen Gewichtsverlust und Anwesen…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wird durch Zuschüsse aus kanadischen Institutes of Health Research (CIHR) und Morbus Crohn und Colitis Foundation von Kanada (CCFC) unterstützt.

Materials

Name of reagent/equipment: Company Catalogue 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 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 Chemicals 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 QUIAGEN 69997  

References

  1. Sands, B. E. From symptom to diagnosis: clinical distinctions among various forms of intestinal inflammation. Gastroenterology. 126, 1518-1532 (2004).
  2. Danese, S., Fiocchi, C. Etiopathogenesis of inflammatory bowel diseases. World J. Gastroenterol. 12, 4807-4812 (2006).
  3. Wirtz, S., Neufert, C., Weigmann, B., Neurath, M. F. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nat. Protoc. 2, 541-546 (2007).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Smith, J. W., Castro, G. A. Relation of peroxidase activity in gut mucosa to inflammation. Am. J. Physiol. 234, R72-R79 (1978).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).

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Cite This Article
Kim, J. J., Shajib, M. S., Manocha, M. M., Khan, W. I. Investigating Intestinal Inflammation in DSS-induced Model of IBD. J. Vis. Exp. (60), e3678, doi:10.3791/3678 (2012).

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