We ontwikkelden een model van chorioamnionitis om foetale blootstelling aan maternale ontsteking (FEMI) te simuleren zonder complicaties van levende organismen om de effecten van FEMI op de ontwikkeling van het darmkanaal van het nageslacht te onderzoeken. Dit maakt het mogelijk om mechanistische oorzaken voor de ontwikkeling van darmletsel na chorioamnionitis te bestuderen.
Chorioamnionitis is een veel voorkomende precipitant van vroeggeboorte en wordt geassocieerd met veel van de morbiditeiten van prematuriteit, waaronder necrotiserende enterocolitis (NEC). Een mechanistisch verband tussen deze twee aandoeningen moet echter nog worden ontdekt. We hebben een murien model van chorioamnionitis aangenomen waarbij lipopolysaccharide (LPS) wordt veroorzaakt door foetale blootstelling aan maternale ontsteking (FEMI). Dit model van FEMI induceert een steriele maternale, placenta en foetale inflammatoire cascade, die ook aanwezig is in veel gevallen van klinische chorioamnionitis. Hoewel er modellen bestaan die levende bacteriën gebruiken en nauwkeuriger de pathofysiologie van een oplopende infectie nabootsen die resulteert in chorioamnionitis, kunnen deze methoden indirecte effecten hebben op de ontwikkeling van het onrijpe darmkanaal en het bijbehorende ontwikkelende microbioom. Met behulp van dit protocol hebben we aangetoond dat LPS-geïnduceerde FEMI resulteert in een dosisafhankelijke toename van zwangerschapsverlies en vroeggeboorte, evenals verstoring van de normale darmontwikkeling bij nakomelingen. Verder hebben we aangetoond dat FEMI darmletsel en serumcytokinen bij nakomelingen aanzienlijk verhoogt, terwijl tegelijkertijd de bokaal- en Paneth-cellen afnemen, die beide een eerste lijn van aangeboren immuniteit tegen darmontsteking bieden. Hoewel een soortgelijk model van LPS-geïnduceerde FEMI is gebruikt om de associatie tussen chorioamnionitis en daaropvolgende afwijkingen van het centrale zenuwstelsel te modelleren, is dit protocol voor zover wij weten het eerste dat probeert een mechanistisch verband tussen chorioamnionitis en latere verstoringen in de darmontwikkeling op te helderen als een potentieel verband tussen chorioamnionitis en NEC.
De chorionmembranen spelen een integrale rol bij de zwangerschap van zoogdieren. Ze omvatten het koraal en amnion, die meerdere functies vervullen. Ze omringen en beschermen de foetus, vergemakkelijken paracrinesignalering tussen de maternale en foetalecompartimenten 1, en creëren lokale feedbacklussen binnen de chorionmembranen, die betrokken kunnen zijn bij het initiëren van de bevalling1. Huidig begrip van de membranen geeft aan dat het amnion een structurele barrièrefunctie biedt, en het chorion biedt een immunologische buffer voornamelijk om de zich ontwikkelende foetus te beschermen tegen het maternale immuunsysteem2. Ontsteking van deze membranen staat bekend als chorioamnionitis. Historisch gezien werd de diagnose van klinische chorioamnionitis gesteld na de aanwezigheid van maternale koorts plus een of meer foetale of maternale klinische bevindingen3,4. Hoewel deze definitie klinisch nuttig is, heeft het gebrek aan precisie het onderzoek naar chorioamnionitis uitdagend gemaakt. In 2015, in een poging om de diagnose te verduidelijken, definieerde een workshop van een deskundigenpanel door het Eunice Kennedy Shriver National Institute for Child Health and Human Development chorioamnionitis als intra-uteriene ontsteking, of infectie, of beide (triple I)3. Deze verduidelijking is belangrijk omdat, hoewel microbiële geïnduceerde infectie een belangrijke oorzaak is van baarmoeder/vruchtwaterontsteking, het minder vaak voorkomt dan steriele baarmoeder/vruchtwaterontsteking5,6,7. Over het algemeen blijft chorioamnionitis een significant probleem voor de volksgezondheid, zoals blijkt uit 2\u20124% van de termijnleveringen en 25\u201230% van de te vroeg geleverde leveringen8,9.
Chorioamnionitis kan aanzienlijke effecten hebben op de foetus en neonaat. Het is goed gedocumenteerd in de literatuur dat chorioamnionitis geassocieerd is met een verhoogd risico op veel van de morbiditeiten van prematuriteit, waaronder bronchopulmonale dysplasie10, cerebrale wittestofletsel11, intraventriculaire bloeding12, retinopathie van prematuriteit13, en zowel vermoede als bevestigde vroeg beginnende neonatale sepsis14,15. Aangezien we geïnteresseerd zijn in verwondings- en herstelmechanismen van het onrijpe darmkanaal, is het belangrijk op te merken dat chorioamnionitis ook wordt geassocieerd met latere ontwikkeling van necrotiserende enterocolitis (NEC)15,16. NEC is een verwoestende gastro-intestinale ziekte van premature zuigelingen die resulteert in een ontregelde gastheerrespons op ontsteking en daaropvolgende intestinale necrose17. Elk jaar treft NEC meer dan 4000 zuigelingen in de Verenigde Staten, en tot een derde van deze zuigelingen sterft aan de ziekte18. De pathogenese van NEC omvat waarschijnlijk een combinatie van intestinale onvolwassenheid, dysregulatie van het onrijpe immuunsysteem, darmontsteking en bacteriële translocatie19, culminerend in een laatste gemeenschappelijke route van intestinale necrose. Belangrijk is dat het begin van NEC vaak weken na de geboorte optreedt en mogelijke blootstelling aan chorioamnionitis, waardoor het mechanistische verband tussen chorioamnionitis en de daaropvolgende ontwikkeling van NEC onduidelijkis 20. Een potentieel mechanisme waarmee chorioamnionitis kan bijdragen tot de pathofysiologie van NEC is door upregulatie van het maternale immuunsysteem, waardoor vervolgens een sterke foetale ontstekingsreactie ontstaat die normale foetale ontwikkelingspatronen kan verstoren21,22,23.
Meerdere zoogdiermodellen van chorioamnionitis bestaan bij knaagdieren en schapen24,25,26,27,28,29,30,31,32. Er bestaan echter weinig gegevens over de ontwikkeling van het darmkanaal na de eerste pasgeboren periode na chorioamnionitis-geïnduceerde foetale blootstelling aan maternale ontsteking (FEMI). Om de relatie tussen FEMI en de daaropvolgende ontwikkeling van letsel van het onrijpe darmkanaal te onderzoeken, hebben we het lipopolysaccharide (LPS)-geïnduceerde FEMI-model aangepast. Lipopolysachariden zijn een belangrijk onderdeel van het extracellulaire oppervlak op gramnegatieve bacteriën en zijn een krachtig stimulerend middel van het aangeboren immuunsysteem van meerdere eukaryotische soorten, waaronder mensen33. Maternale LPS-injectie resulteert in een steriele ontstekingscascade zonder de verstorende effecten van levende bacteriën, en het is een bekend model voor inductie van vroeggeboorte34, evenals een model van acute chorioamnionitis en het foetale inflammatoire responssyndroom (FIRS), de meest ernstige vorm van chorioamnionitis24,35. Het is ook aangetoond dat zowel cerebrale witte als grijze stof letsel veroorzaken in een schapenmodel36 en een murien model37,38,39,40. Voor zover wij weten, zijn we echter de eersten die dit model van chorioamnionitis en FEMI gebruiken om de effecten ervan op de ontwikkeling van het maagdarmkanaal na de geboorte te onderzoeken, evenals om een mogelijk mechanistisch verband te onderzoeken tussen chorioamnionitis en latere ontwikkeling van NEC41,42.
Chorioamnionitis beïnvloedt 2\u20124% van termijn en 25\u201230% van preterm leveringen8,9. De impact van chorioamnionitis kan echter lang na de geboorte duren, omdat is aangetoond dat het significante effecten heeft op de foetus en neonaat10,11,12,13,14,15,</su…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door de National Institutes of Health (DK097335 & T32AI007260) en de University of Iowa Stead Family Department of Pediatrics.
10% neutral buffered formalin | Sigma | HT501128 | |
Alcian blue stain | Newcomer supply | 1003A | |
C57Bl6/J mice | Jackson Laboratories | 664 | |
Ethanol | Decon labs | 2701 | |
HCl | Sigma | H1758 | |
Hematoxylin stain | Leica | 381562 | |
LPS | Sigma | L2880 | |
NaHCO3 | Sigma | S6014 | |
Nikon Eclipse Ni-U Microscope | Nikon | 2CE-MQVJ-1 | |
Periodic Acid | ACROS | H5106 | CAS# 10450-59-9 |
RNAlater | Thermofisher | Am7021 | |
Schiff's reagent | Sigma | S5133 | |
Secor Imager 2400 | Meso Scale Discovery (MSD) | ||
V-Plex Assay | Meso Scale Discovery (MSD) | ||
Xylene | Sigma | 534056 |