Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Immunology and Infection
Click here for the English version

Immunology and Infection

التقييم العلاجي لزرع الميكروبات البرازية في نموذج فأر ناقص إنترلوكين 10

Published: April 6, 2022 doi: 10.3791/63350
Automatic Translation
1,2, 1, 2, 1
1Division of Gastroenterology, Department of Internal Medicine, University of Texas Medical Branch at Galveston, 2Department of Gastroenterology, Xiangya Hospital of Central South University

Summary

يشارك تفاعل القابلية الجينية ومناعة الغشاء المخاطي والبيئة الإيكولوجية الدقيقة المعوية في التسبب في مرض التهاب الأمعاء (IBD). في هذه الدراسة ، طبقنا زرع الميكروبات البرازية على الفئران الناقصة IL-10 وحققنا في تأثيرها على التهاب القولون ووظائف القلب.

Abstract

مع تطور علم البيئة الدقيقة في السنوات الأخيرة ، جذبت العلاقة بين البكتيريا المعوية ومرض التهاب الأمعاء (IBD) اهتماما كبيرا. تشير الأدلة المتراكمة إلى أن الميكروبات dysbiotic تلعب دورا نشطا في تحفيز أو تفاقم العملية الالتهابية في مرض الأمعاء الالتهابي وأن زرع الميكروبات البرازية (FMT) هو استراتيجية علاجية جذابة لأن نقل ميكروبات صحية إلى مريض IBD يمكن أن يعيد الاتصال المناسب بين الميكروبات المضيفة. ومع ذلك ، فإن الآليات الجزيئية غير واضحة ، ولم يتم إثبات فعالية FMT بشكل جيد. وبالتالي ، من الضروري إجراء مزيد من الدراسات في النماذج الحيوانية ل IBD. في هذه الطريقة ، قمنا بتطبيق FMT من الفئران C57BL / 6J من النوع البري على الفئران الناقصة IL-10 ، وهو نموذج فأر يستخدم على نطاق واسع من التهاب القولون. وتفصل الدراسة في جمع الكريات البرازية من الفئران المانحة، وصنع محلول / تعليق البراز، وإدارة محلول البراز، ومراقبة المرض. وجدنا أن FMT خفف بشكل كبير من ضعف القلب في الفئران القاضية IL-10 ، مما يؤكد إمكاناتها العلاجية لإدارة IBD.

Introduction

النظام البيئي الصغير المعوي البشري معقد للغاية ، مع أكثر من 1000 نوع من البكتيريا في أمعاء الشخص السليم1. تشارك النباتات المعوية في الحفاظ على الوظائف الفسيولوجية الطبيعية للأمعاء والاستجابة المناعية ولها علاقة لا تنفصل عن جسم الإنسان. تشير الأدلة المتراكمة إلى أن الميكروبيوم المعوي يشكل آخر عضو بشري ، وهو جزء من جسم الإنسان ، وليس مجرد مجموعة من الطفيليات2. إن العلاقة التكافلية "الصحية" بين ميكروبات الأمعاء ومستقلباتها ونظام المناعة المضيف الذي تم إنشاؤه في وقت مبكر من الحياة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على توازن الأمعاء. في بعض الحالات غير الطبيعية مثل الالتهاب المزمن ، تؤدي التغيرات في البيئة الداخلية والخارجية للجسم إلى تعطيل توازن الأمعاء بشكل خطير ، مما يؤدي إلى اختلال مستمر في المجتمع الميكروبي للأمعاء ، المسمى dysbiosis3. في الواقع ، يمكن أن يؤدي التعرض لعوامل بيئية متعددة ، بما في ذلك النظام الغذائي والأدوية ومسببات الأمراض ، إلى تغييرات في الميكروبات.

يرتبط Dysbiosis بالتسبب في مجموعة متنوعة من الأمراض المعوية ، مثل مرض التهاب الأمعاء (IBD) ، ومتلازمة القولون العصبي (IBS) ، والتهاب الأمعاء الغشائي الكاذب ، بالإضافة إلى قائمة متزايدة من الاضطرابات خارج الأمعاء ، بما في ذلك أمراض القلب والأوعية الدموية والسمنة والحساسية4. كشف تنميط الميكروبات أن المرضى الذين يعانون من مرض الأمعاء الالتهابي لديهم انخفاض كبير في التنوع البكتيري ، فضلا عن التغيرات الملحوظة في مجموعات بعض السلالات البكتيرية المحددة 5,6. أظهرت هذه الدراسات أقل Lachnospiraceae و Bacteroidetes ولكن المزيد من البروتيوباكتيريا والأكتينوباكتيريا في مرضى IBD. ويعتقد أن التسبب في مرض الأمعاء الالتهابي يرتبط بعوامل ممرضة مختلفة ، بما في ذلك النباتات المعوية غير الطبيعية ، والاستجابة المناعية غير المنظمة ، والتحديات البيئية ، والمتغيرات الجينية7. تشير الأدلة الوفيرة إلى أن البكتيريا المعوية تلعب دورا في مراحل بدء وتطبيق IBD 8,9 ، مما يشير إلى أن تصحيح dysbiosis الأمعاء قد يمثل نهجا جديدا لعلاج و / أو علاج صيانة IBD.

بدأ النموذج الأولي لزرع الميكروبات البرازية (FMT) في الصين القديمة10. في عام 1958 ، نجح الدكتور إيسمان وزملاؤه في علاج أربع حالات من التهاب الأمعاء الغشائي الكاذب الحاد مع البراز من متبرعين أصحاء عن طريق حقنة شرجية ، مما فتح فصلا جديدا في الطب الغربي الحديث باستخدام البراز البشري لعلاج الأمراض البشرية11. تم العثور على عدوى المطثية العسيرة (CDI) لتكون السبب الرئيسي لالتهاب الأمعاء الغشائي الكاذب12 وFMT فعال للغاية في علاج CDI. في السنوات الثماني الماضية ، أصبح FMT علاجا قياسيا للرعاية لعلاج CDI13 المتكرر ، مما دفع إلى إجراء مزيد من الدراسات التي تبحث في دور FMT في اضطرابات أخرى ، مثل IBD. على مدى السنوات العشرين الماضية ، وثقت العديد من تقارير الحالات والدراسات الأترابية استخدام FMT في المرضى الذين يعانون من IBD14. أظهر التحليل التلوي ، بما في ذلك 12 تجربة ، أن 62٪ من المرضى الذين يعانون من مرض كرون (CD) حققوا مغفرة سريرية بعد FMT ، و 69٪ من مرضى CD لديهم استجابة سريرية15. على الرغم من هذه النتائج المشجعة ، لا يزال دور FMT في إدارة مرض الأمعاء الالتهابي غير مؤكد ، والآليات التي يخفف بها FMT من التهاب الأمعاء غير مفهومة بشكل جيد. من الضروري إجراء مزيد من التحقيقات قبل أن تتمكن FMT من الانضمام إلى التسلح الحالي لخيارات العلاج ل IBD في العيادات.

في هذا البروتوكول ، قمنا بتطبيق FMT على الفئران IL-10-/- ، التي تتطور إلى التهاب القولون تلقائيا بعد الفطام وكانت بمثابة معيار ذهبي لتعكس الطبيعة متعددة العوامل ل IBD16,17,18. تم استخدام الفئران IL-10−/− على نطاق واسع لتشريح مسببات مرض الأمعاء الالتهابي لأنها تقدم ميزات جزيئية ونسيجية مماثلة لمرضى IBD ، ومثل المرضى ، يمكن تخفيف المرض باستخدام العلاج المضاد ل TNFα16. الفئران المتقدمة في السن IL10−/− (>9 أشهر من العمر) لديها زيادة في حجم القلب وضعف وظائف القلب مقارنة بالفئران البرية المتطابقة مع العمر19 ، مما يجعلها نموذجا ممتازا لدراسة أمراض القلب الناجمة عن التهاب القولون. ومع ذلك ، يمكن استخدام نماذج الفئران الأخرى من التهاب القولون ، مثل نموذج كبريتات الصوديوم ديكستران ونموذج التهاب القولون الناجم عن الخلايا التائية ، أيضا. لقد قمنا بإدارة تعليق البراز عن طريق الفم ، وثبت أنه طريق فعال وأفضل من حقنة شرجية في البشر20.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تمت الموافقة على جميع الإجراءات التي أجريت على الحيوانات من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها التابعة للفرع الطبي لجامعة تكساس في جالفستون (البروتوكول رقم 1512071A).

1. مجموعة من الكريات البرازية الطازجة

  1. قم بإعداد مناشف ورقية معقمة وملقط حاد النهاية وأنابيب مخروطية سعة 50 مل.
    1. ضع بعض المناشف الورقية والملقط في أكياس الأوتوكلاف المنفصلة وأوتوكلافها على حرارة 180 درجة مئوية في حرارة جافة لمدة 30 دقيقة. استخدم الأنابيب المخروطية المعقمة أيضا. وزن الأنابيب المخروطية وكتابة وزنها على الأنابيب.
  2. قم بتشغيل خزانة السلامة البيولوجية في غرفة الحيوان.
  3. خذ قفص ماوس نظيف معقم بدون أي فراش وضعه في خزانة السلامة البيولوجية. قم بإزالة الغطاء ورف الطعام وضعهما داخل الخزانة.
  4. ضع بعض المناشف الورقية المعقمة في أسفل القفص وضع الرف المعدني مرة أخرى أعلى القفص.
  5. تحديد المتبرعين بالبراز المتطابقين مع العمر ووضع قفص الماوس في خزانة السلامة الأحيائية. افتح القفص وأمسك بفأر مانح (C57BL/6J) بلطف من الذيل وضعه على الرف المعدني أعلى القفص النظيف.
  6. ضع غطاء القفص أعلى الرف وانتظر حتى يتغوط الحيوان (الحيوانات).
    ملاحظة: ضع بعض فضلات الماوس على الرف في وقت واحد.
  7. جمع الكريات البرازية ووضعها في أنبوب مخروطي معقم 50 مل. تجمع الكريات حسب الجنس. لا تخلط الكريات البرازية التي تم جمعها من الذكور والإناث.
  8. وزن الأنبوب مرة أخرى وحساب وزن الكريات البرازية.

2. إعداد تعليق البراز

  1. تحضير محلول معقم (10 ٪ الجلسرين في المياه المالحة العادية).
  2. أضف 10 مل من الجلسرين بنسبة 10٪ / محلول ملحي طبيعي إلى الأنبوب المخروطي لكل غرام من الكريات البرازية.
    ملاحظة: قم بزيادة حجم المحلول إلى 20 مل إذا لزم الأمر. استخدمت هذه الدراسة 1 مل من المحلول لكل حبيبة (5-10 ملغ) أيضا.
  3. قم بتجانس الخليط بسرعة منخفضة باستخدام مجانس على الطاولة أو خلاط داخل غطاء الدخان لإعادة تعليق البراز (3 × 30 ثانية).
  4. قم بتصفية التعليق البرازي من خلال طبقتين من الشاش القطني المعقم (10.2 سم × 10.2 سم). قم بتخزين الترشيح مؤقتا في الثلاجة لمدة تصل إلى 6 ساعات أو قم بتعبئته في قوارير مبردة معقمة وقم بتخزينه في ثلاجة -80 درجة مئوية.
  5. نظف المجانس أو الخلاط جيدا باتباع إجراء قياسي.

3. إدارة تعليق البراز عن طريق الفم gavage

  1. قم بإذابة تعليق البراز المجمد على الجليد إذا كنت تستخدم عينات مجمدة. امزج تعليق البراز المذاب عن طريق الدوامة.
  2. انقل تعليق البراز الطازج أو المذاب إلى محاقن 1 مل.
    ملاحظة: سيحصل كل ماوس على ما مجموعه 200 ميكرولتر من التعليق البرازي ، وسيحصل كل فأر IL-10-/- في المجموعة الضابطة على 200 ميكرولتر من الجلسرين بنسبة 10٪ / المالحة العادية17.
  3. وزن الفئران واختيار حجم إبرة gavage المناسب والحد الأقصى لحجم الجرعة.
    ملاحظة: بالنسبة للفئران التي يتراوح وزن جسمها بين 20 و25 جراما، استخدم إبرة غافاج منحنية مقاس 20 جم ومقاس 3.81 سم مع كرة مقاس 2.25 مم. يرجى التحقق من gavageneedle.com للحصول على مزيد من المعلومات.
  4. اختبر إبرة gavage عن طريق قياس الطول من طرف أنف الماوس إلى عملية الخناق (أسفل القص). املأ المحقنة بنسبة 10٪ من الجلسرين / الملح أو تعليق البراز وإزالة فقاعات الهواء داخل المحقنة والإبرة.
    ملاحظة: إذا كانت الإبرة أطول من الطول ، ضع علامة على عمود الإبرة / الأنابيب على مستوى الأنف. لا تمرر الإبرة / الأنابيب عبر الحيوان الماضي تلك النقطة لمنع ثقب المعدة.
  5. ضع قفصا ماوس واحدا في خزانة السلامة البيولوجية ، وقم بإزالة غطاء القفص البلاستيكي ، واترك الرف المعدني في مكانه.
  6. أمسك بفأرة واحدة من الذيل وضعها على الرف المعدني. امسك الماوس من الذيل بيد واحدة واستخدم الإبهام والأصابع الوسطى ليد أخرى لكبح جماح الحيوان عن طريق الإمساك بالجلد على الكتفين. بهذه الطريقة ، يتم تمديد الأرجل الأمامية إلى الجانب ، مما سيمنع القدمين الأماميتين من دفع الإبرة للخارج. مد رأس الحيوان بلطف إلى الوراء وأمسك الرأس في مكانه بيد واحدة.
    ملاحظة: تدرب على التعامل مع الماوس حتى يصبح لدى المجرب الثقة الكاملة قبل المتابعة إلى التجربة.
  7. ضع إبرة الغافاج فوق اللسان داخل الفم. تقدم بلطف على طول الحنك العلوي حتى تصل الإبرة إلى المريء. مرر الإبرة بسلاسة في حركة واحدة. لا تجبر الإبرة إذا شعرت بأي مقاومة. أخرج الإبرة وحاول مرة أخرى.
  8. بمجرد وضع الإبرة والتحقق منها بشكل صحيح ، قم بإدارة المادة ببطء عن طريق دفع المحقنة المتصلة بالإبرة. لا تقم بتدوير الإبرة أو دفعها إلى الأمام ، مما قد يؤدي إلى تمزق المريء. بعد الجرعات ، اسحب الإبرة برفق.
  9. أعد الماوس إلى قفصه المنزلي. راقب الحيوان لمدة 5-10 دقائق من خلال البحث عن علامات التنفس الشاق أو الضيق. راقب الفئران مرة أخرى بين 12-24 ساعة بعد FMT.

4. مراقبة الأمراض والقتل الرحيم

  1. راقب الفئران طوليا لظهور مرض الأمعاء الالتهابي عن طريق الدم البرازي الخفي و / أو تنظير القولون21. تقييم وظيفة القلب عن طريق تخطيط صدى القلب عبر الصدر22,23.
  2. القتل الرحيم للحيوانات عن طريق قطع الرأس تحت مستوى عميق من التخدير مع الأيزوفلوران (1٪ -4٪).
  3. جمع الدم في أنابيب الطرد المركزي الدقيقة مع مضادات التخثر وأجهزة الطرد المركزي في 1000-2000 × غرام لمدة 10 دقائق في جهاز طرد مركزي مبرد (4 درجات مئوية). احفظ البلازما الفائقة المعينة في الفريزر -80 درجة مئوية.
  4. عند القتل الرحيم ، قم بإعداد قولون الماوس باستخدام تقنية Swiss-roll24 للتحليل النسيجي المرضي (تلطيخ H & E)25.
  5. قم بقياس الببتيد الناتريوتريك من النوع B (BNP) في البلازما باستخدام مجموعة المقايسة المناعية للإنزيم (EIA)23.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

أجرينا FMT من متبرع صحي 3 مرات (مرة واحدة في الشهر لمدة 3 أشهر) على الفئران البرية C57BL / 6J البالغة من العمر شهرين (WT) والفئران القاضية IL-10. عملت الفئران C57BL/6J المتطابقة مع العمر (يجب أن يكون فارق العمر <2 أشهر) كمتبرعين بالبراز وتم استخدام كريات البراز الطازجة في كل مرة. كشفت اختبارات تقييم الأثر البيئي أن BNP كان مرتفعا بشكل ملحوظ في بلازما الفئران التي تعاني من نقص IL-10 وأن FMT من مانح سليم خفف بشكل كبير من الزيادة في مستويات BNP (الشكل 1A ، n = 5 ، p < 0.05). كشف تخطيط صدى القلب عن انخفاض كبير في الكسر القذفي للبطين الأيسر (LVEF) في الفئران IL-10-/- ، مقارنة بالفئران WT. وقد ألغيت معاهدة وقف إنتاج المواد الانشطارية هذا الانخفاض إلى حد كبير (الشكل 1 باء، ن = 5، ص < 0.05). تشير هذه النتائج إلى أن FMT من متبرع سليم خفف من ضعف القلب الناجم عن التهاب القولون.

Figure 1
الشكل 1. تم تخفيف التنظيم الصاعد ل BNP والتنظيم السفلي LVEF عن طريق زرع الميكروبات البرازية (FMT) في الفئران القاضية IL-10. (أ) تركيز BNP في البلازما (pg/mL) في الفئران البرية من النوع (WT) والفئران IL-10 بالضربة القاضية (KO) المعالجة بالمركبة (Veh) أو FMT. (ب) LVEF من الفئران WT و IL-10 KO المعالجة مع / بدون FMT. وعرضت النتائج على أنها متوسط ± SD (n = 5). * p < 0.05 مقابل الفئران WT المعالجة بالمركبة (Veh). # p < 0.05 مقابل الفئران IL-10 KO المعالجة ب Veh. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

كعلاج بحثي مبتكر ، أصبح FMT موضوعا ساخنا في علاج الاضطرابات المختلفة في السنوات الأخيرة منذ أن تورط dysbiosis من الميكروبات المصاحبة في التسبب في أمراض بشرية متعددة ، بما في ذلك IBD والسمنة وداء السكري والتوحد وأمراض القلب والسرطان26. على الرغم من أن الآلية لم يتم تحديدها ، إلا أنه يعتقد أن FMT تعمل عن طريق بناء نباتات بيولوجية جديدة ومنع فقدان البكتيريا المتبقية. اعتمدت الطريقة المعروضة هنا gavage عن طريق الفم كطريق التسليم ، والذي ثبت فعاليته27. لقد اخترنا الطريق الفموي لأن تناوله عن طريق الفم هو الأكثر ملاءمة واقتصادا ويفضله معظم المرضى. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على FMT عن طريق كبسولات عن طريق الفم ليكون نهجا فعالا لعلاج CDI المتكررة في التجارب السريرية28. طرق توصيل الجهاز الهضمي العلوي الشائعة الأخرى هي الأنبوب الأنفي المعدي ، والأنبوب الأنفي الصائم ، وأنبوب فغر الصائم ، وتنظير المريء المعدي الاثني عشر. تشمل طرق توصيل الجهاز الهضمي السفلي الشائعة تنظير القولون والأنابيب المعوية عبر التنظير القولوني (TET) والحقنة الشرجية الشرجية. ومع ذلك ، فإن الطريق الأمثل ل FMT لا يزال غير مؤكد20. حاليا ، يعتبر إعطاء الجهاز الهضمي العلوي الأنسب29 ، ولكن لا يوجد طريق مثالي يناسب جميع المرضى.

يجب أن تكون الأدوات والحاويات المستخدمة في جمع الكريات البرازية معقمة لمنع أي تلوث متبادل. لا ينبغي خلط الكريات البرازية التي تم جمعها من الذكور والإناث بسبب الاختلافات بين الجنسين في المناعة. في النماذج الحيوانية والبشر ، هناك اختلافات في الميكروبات بين الجنسين30. غالبا ما تؤدي هذه الاختلافات بين الجنسين إلى تغيرات تعتمد على الجنس في التهاب الجهاز الهضمي المحلي ، ومناعة المضيف ، والقابلية لسلسلة من الاضطرابات الالتهابية31. يمكن تجانس الكريات البرازية في محلول ملحي معقم مخزن بالفوسفات أو 10-50٪ جلسرين / محلول ملحي عادي ، وتم اعتماد 10٪ جلسرين على نطاق واسع29. في هذه الدراسة ، تم استخدام 10٪ و 20٪ و 50٪ من الجلسرين / المالحة ، وقدموا جميعا حفظا جيدا للبكتيريا في ظل ظروف التجميد. يجب أن يتم التجانس بسرعة منخفضة وداخل غطاء دخان لتقليل التعرض للهباء الجوي القابل للتنفس الناتج في هذه العملية. يجب تصفية تعليق البراز من خلال طبقتين من الشاش المعقم أو مرشح نايلون 20 ميكرومتر للتخلص من الجسيمات الكبيرة التي يمكن أن تمنع إبر gavage. يجب وضع تعليق البراز المصفى للاستخدام الفوري في الثلاجة ، ويمكن تخزين الباقي وتخزينه في ثلاجة -80 درجة مئوية. التجميد ضروري بشكل خاص إذا تم الحصول على المادة البرازية من متبرعين بشريين. وقد وجد التحليل التلوي أن FMT المجمدة فعالة مثل FMT الطازجة في المرضى الذين يعانون من CDIالمتكررة 32،33،34. ومع ذلك ، لاحظ تسوي وآخرون أيضا أنه في 6 أشهر بعد FMT ، كان معدل الاستجابة أعلى بنسبة 26.7٪ في مرضى CD في مجموعة البكتيريا البرازية الطازجة مقارنة بمجموعة البكتيريا البرازية المجمدة35 ، مما يشير إلى أن FMT الطازج هو خيار أفضل من FMT المجمدة في بعض الحالات.

الجرعة المثلى وتواتر ضخ FMT لا تزال غير معروفة في هذه المرحلة. وقد وجدت الدراسات أن مدة الاستجابة السريرية لعلاج FMT واحد عابرة وغير كافية لإحداث تغييرات أساسية في النباتات المعوية المتلقية ، وهناك حاجة إلى علاج FMT متسلسل للحفاظ على مغفرة CD36,37. أجرينا FMT مرة واحدة في الشهر لمدة 3 أشهر متتالية ، وأظهرت بياناتنا فعالية علاجية جيدة. في دراسة مستمرة ، نقوم بإجراء FMT شهريا في مجموعة من الفئران التي تعاني من نقص IL-10 لمدة 12 شهرا وسنقوم بتقييم ميكروبات الأمعاء والتهاب الأمعاء ووظائف القلب في نهاية الدراسة. نتوقع أن يظهر FMT المتسلسل فعالية علاجية أفضل من FMT الفردي.

في حين أن FMT يوفر إمكانات هائلة لإصلاح ميكروبات الأمعاء المضطربة وبيانات السلامة آخذة في الظهور38,39 ، لا يزال هناك نقص في الأدلة الطبية على السلامة ، وطريقة الإدارة ، والجرعة البكتيرية ، وتواتر الإدارة ، والتشخيص طويل الأجل ل FMT لعلاج الأمراض البشرية. في 12 مارس 2020 ، أصدرت إدارة الأغذية والعقاقير تنبيها للسلامة بأن FMT يرتبط بخطر محتمل للإصابة بعدوى خطيرة أو مهددة للحياة40. وكانت العدوى ناجمة عن الإشريكية القولونية المسببة للأمراض المعوية والإشريكية القولونية المنتجة لسموم الشيغا، وتم توفير منتج FMT من قبل شركة بنك البراز مقرها في الولايات المتحدة. وبالتالي ، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات الميكانيكية والملاحظات طويلة الأجل في الحيوانات لفهم استخدام FMT كطريقة علاج في المرضى. سيبقى FMT في القوارض أداة قوية في أبحاث الميكروبيوم ، والتي يمكن أن تجعل في نهاية المطاف إجراء FMT علاجا يسهل الوصول إليه مع سمية أقل من الأدوية الاصطناعية الأخرى.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ويعلن صاحبا البلاغ أنه ليس لديهما مصالح متنافسة.

Acknowledgments

تم دعم هذا العمل ، جزئيا ، من خلال المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة (R01 HL152683 و R21 AI126097 إلى Q. Li) ومن قبل جمعية القلب الأمريكية Grant-in-Aid 17GRNT33460395 (إلى Q. Li) (heart.org).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BD Syringe, 1 mL Fisher Scientific 14-829-10F
Blunt end forceps Knipex 926443
Brain natriuretic peptide EIA kit Sigma RAB0386
C57BL/6J mice Jackson Lab 000664
Centrifuge Eppendorf 5415R
Conical tubes ThermoFisher 339650
Curved feeding Needles Kent Scientific FNC-20-1.5-2
GLH-115 homogenizer Omni International GLH-115
Glycerol MilliporeSigma G5516
IL-10 knockout mice Jackson Lab 004366
Isoflurane Piramal Critical care NDC66794-017-10
USP normal saline Grainger 6280
Vaporizer Euthanex Corp. EZ-108SA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. D'Argenio, V., Salvatore, F. The role of the gut microbiome in the healthy adult status. Clinica Chimica Acta. 451, Pt A 97-102 (2015).
  2. Baquero, F., Nombela, C. The microbiome as a human organ. Clinical Microbiology and Infection. 18, Suppl 4 2-4 (2012).
  3. Hawrelak, J. A., Myers, S. P. The causes of intestinal dysbiosis: a review. Alternative Medcine Review. 9 (2), 180-197 (2004).
  4. Carding, S., Verbeke, K., Vipond, D. T., Corfe, B. M., Owen, L. J. Dysbiosis of the gut microbiota in disease. Microbial Ecology in Health and Disease. 26 (1), 26191 (2015).
  5. Ma, H. Q., Yu, T. T., Zhao, X. J., Zhang, Y., Zhang, H. J. Fecal microbial dysbiosis in Chinese patients with inflammatory bowel disease. World Journal of Gastroenterology. 24 (13), 1464-1477 (2018).
  6. Chu, Y., et al. Specific changes of enteric mycobiota and virome in inflammatory bowel disease. Journal of Digestive Diseases. 19 (1), 2-7 (2018).
  7. Manichanh, C., Borruel, N., Casellas, F., Guarner, F. The gut microbiota in IBD. Nature reviews Gastroenterology and Hepatology. 9 (10), 599-608 (2012).
  8. Podolsky, D. K. Inflammatory bowel disease. The New England Journal of Medicine. 347 (6), 417-429 (2002).
  9. Tamboli, C. P., Neut, C., Desreumaux, P., Colombel, J. F. Dysbiosis in inflammatory bowel disease. Gut. 53 (1), 1-4 (2004).
  10. Shi, Y. C., Yang, Y. S. Fecal microbiota transplantation: Current status and challenges in China. JGH Open: An Open Access Journal of Gastroenterology and Hepatology. 2 (4), 114-116 (2018).
  11. Markley, J. C., Carson, R. P., Holzer, C. E. Pseudomembranous enterocolitis: A clinico pathologic study of fourteen cases with a common etiologic factor. AMA Archives of Surgery. 77 (3), 452-461 (1958).
  12. Wilcox, M. H. Clostridium difficile infection and pseudomembranous colitis. Best Practice and Research Clinical Gastroenterology. 17 (3), 475-493 (2003).
  13. Kelly, C. R., de Leon, L., Jasutkar, N. Fecal microbiota transplantation for relapsing Clostridium difficile infection in 26 patients: methodology and results. Journal of Clinical Gastroenterology. 46 (2), 145-149 (2012).
  14. Borody, T. J., Warren, E. F., Leis, S., Surace, R., Ashman, O. Treatment of ulcerative colitis using fecal bacteriotherapy. Journal of Clinical Gastroenterology. 37 (1), 42-47 (2003).
  15. Cheng, F., Huang, Z., Wei, W., Li, Z. Fecal microbiota transplantation for Crohn's disease: a systematic review and meta-analysis. Techniques in Coloproctology. 25 (5), 495-504 (2021).
  16. Scheinin, T., Butler, D. M., Salway, F., Scallon, B., Feldmann, M. Validation of the interleukin-10 knockout mouse model of colitis: antitumour necrosis factor-antibodies suppress the progression of colitis. Clinical and Experimental Immunology. 133 (1), 38-43 (2003).
  17. Keubler, L. M., Buettner, M., Hager, C., Bleich, A. A multihit model: Colitis lessons from the interleukin-10-deficient mouse. Inflammatory Bowel Diseases. 21 (8), 1967-1975 (2015).
  18. Kiesler, P., Fuss, I. J., Strober, W. Experimental models of inflammatory bowel diseases. Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. 1 (2), 154-170 (2015).
  19. Sikka, G., et al. Interleukin 10 knockout frail mice develop cardiac and vascular dysfunction with increased age. Experimental Gerontology. 48 (2), 128-135 (2013).
  20. Fecal microbiota transplantation-standardization study group. Nanjing consensus on methodology of washed microbiota transplantation. Chinese Medical Journal (Engl). 133 (19), 2330-2332 (2020).
  21. Kodani, T., et al. Flexible colonoscopy in mice to evaluate the severity of colitis and colorectal tumors using a validated endoscopic scoring system). Journal of Visualized Experiments: JoVE. (80), e50843 (2013).
  22. Cheng, H. -W., et al. Assessment of right ventricular structure and function in mouse model of pulmonary artery constriction by transthoracic echocardiography. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (84), e51041 (2014).
  23. Tang, Y., et al. Chronic colitis upregulates microRNAs suppressing brain-derived neurotrophic factor in the adult heart. PLoS One. 16 (9), 0257280 (2021).
  24. Orner, G. A., et al. Suppression of tumorigenesis in the Apc(min) mouse: down-regulation of beta-catenin signaling by a combination of tea plus sulindac. Carcinogenesis. 24 (2), 263-267 (2003).
  25. Kline, K. T., et al. Neonatal injury increases gut permeability by epigenetically suppressing E-Cadherin in adulthood. The Journal of Immunology. 204 (4), 980-989 (2020).
  26. DeGruttola, A. K., Low, D., Mizoguchi, A., Mizoguchi, E. Current understanding of dysbiosis in disease in human and animal models. Inflammatory Bowel Diseases. 22 (5), 1137-1150 (2016).
  27. Chevalier, G., et al. Effect of gut microbiota on depressive-like behaviors in mice is mediated by the endocannabinoid system. Nature Communications. 11 (1), 6363 (2020).
  28. Kao, D., et al. Effect of oral capsule- vs colonoscopy-delivered fecal microbiota transplantation on recurrent clostridium difficile infection: A randomized clinical trial. JAMA. 318 (20), 1985-1993 (2017).
  29. Cammarota, G., et al. International consensus conference on stool banking for faecal microbiota transplantation in clinical practice. Gut. 68 (12), 2111-2121 (2019).
  30. Vemuri, R., et al. The microgenderome revealed: sex differences in bidirectional interactions between the microbiota, hormones, immunity and disease susceptibility. Seminar Immunopathology. 41 (2), 265-275 (2019).
  31. Wilkinson, N. M., Chen, H. -C., Lechner, M. G., Su, M. A. Sex differences in immunity. Annual Review of Immunology. , (2022).
  32. Lee, C. H., et al. Frozen vs fresh fecal microbiota transplantation and clinical resolution of diarrhea in patients with recurrent clostridium difficile infection: A randomized clinical trial. JAMA. 315 (2), 142-149 (2016).
  33. Hamilton, M. J., Weingarden, A. R., Sadowsky, M. J., Khoruts, A. Standardized frozen preparation for transplantation of fecal microbiota for recurrent clostridium difficile infection. American Journal of Gastroenterology. 107 (5), 761-767 (2012).
  34. Tang, G., Yin, W., Liu, W. Is frozen fecal microbiota transplantation as effective as fresh fecal microbiota transplantation in patients with recurrent or refractory Clostridium difficile infection: A meta-analysis. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease. 88 (4), 322-329 (2017).
  35. Cui, B., et al. Fecal microbiota transplantation through mid-gut for refractory Crohn's disease: safety, feasibility, and efficacy trial results. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 30 (1), 51-58 (2015).
  36. Li, P., et al. Timing for the second fecal microbiota transplantation to maintain the long-term benefit from the first treatment for Crohn's disease. Applied Microbiology and Biotechnology. 103 (1), 349-360 (2019).
  37. Moayyedi, P. Update on fecal microbiota transplantation in patients with inflammatory bowel disease. Gastroenterology and Hepatology. 14 (5), 319 (2018).
  38. Saha, S., Mara, K., Pardi, D. S., Khanna, S. Long-term safety of fecal microbiota transplantation for recurrent clostridioides difficile infection. Gastroenterology. 160 (6), 1961-1969 (2021).
  39. Perler, B. K., et al. Long-term efficacy and safety of fecal microbiota transplantation for treatment of recurrent clostridioides difficile infection. Journal of Clinical Gastroenterology. 54 (8), 701-706 (2020).
  40. Safety alert regarding use of fecal microbiota for transplantation and risk of serious adverse events likely due to transmission of pathogenic organisms. FDA. , Available from: https://www.fda.gov/vaccines-blood-biologics/safety-availability-biologics/safety-alert-regarding-use-fecal-microbiota-tramsplantation-and-risk-serious-adverse-events-likely (2020).

Tags

علم المناعة والعدوى ، العدد 182 ، مرض التهاب الأمعاء ، زرع الميكروبات البرازية ، التهاب القولون التقرحي ، مرض كرون ، dysbiosis ، interleukin 10
التقييم العلاجي لزرع الميكروبات البرازية في نموذج فأر ناقص إنترلوكين 10
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Xiao, Y., Zhong, X. S., Liu, X., Li, … More

Xiao, Y., Zhong, X. S., Liu, X., Li, Q. Therapeutic Evaluation of Fecal Microbiota Transplantation in an Interleukin 10-Deficient Mouse Model. J. Vis. Exp. (182), e63350, doi:10.3791/63350 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter