En neonatal BALB / c musemodel af nekrotiserende enterocolitis
Summary
Nekrotiserende enterocolitis (NEC) er den mest alvorlige gastrointestinale (GI) sygdom, der ofte forekommer hos for tidligt fødte spædbørn, især spædbørn med meget lav fødselsvægt, med høj dødelighed og uklar patogenese. Årsagen til NEC kan være relateret til inflammatoriske immunsystemabnormiteter. En NEC-dyremodel er et uundværligt redskab til NEC-sygdomsimmunforskning. NEC-dyremodeller bruger normalt C57BL/6J neonatale mus; BALB/c neonatale mus anvendes sjældent. Relaterede undersøgelser har vist, at når mus er inficeret, er Th2-celledifferentiering fremherskende i BALB/c-mus sammenlignet med C57BL/6J-mus. Undersøgelser har antydet, at forekomsten og udviklingen af NEC er forbundet med en stigning i T-hjælper type 2 (Th2) celler og generelt ledsages af infektion. Derfor anvendte denne undersøgelse neonatale BALB/c-mus til at inducere en NEC-model med lignende kliniske egenskaber og intestinale patologiske ændringer som dem, der blev observeret hos børn med NEC. Yderligere undersøgelser er berettiget for at afgøre, om denne dyremodel kan bruges til at studere Th2-celleresponser i NEC.
Abstract
Nekrotiserende enterocolitis (NEC) er den mest alvorlige gastrointestinale (GI) sygdom, der ofte forekommer hos for tidligt fødte spædbørn, især spædbørn med meget lav fødselsvægt, med høj dødelighed og uklar patogenese. Årsagen til NEC kan være relateret til inflammatoriske immunsystemabnormiteter. En NEC-dyremodel er et uundværligt redskab til NEC-sygdomsimmunforskning. NEC-dyremodeller bruger normalt C57BL/6J neonatale mus; BALB/c neonatale mus anvendes sjældent. Relaterede undersøgelser har vist, at når mus er inficeret, er Th2-celledifferentiering fremherskende i BALB/c-mus sammenlignet med C57BL/6J-mus. Undersøgelser har antydet, at forekomsten og udviklingen af NEC er forbundet med en stigning i T-hjælper type 2 (Th2) celler og generelt ledsages af infektion. Derfor anvendte denne undersøgelse neonatale BALB/c-mus til at inducere en NEC-model med lignende kliniske egenskaber og intestinale patologiske ændringer som dem, der blev observeret hos børn med NEC. Yderligere undersøgelser er berettiget for at afgøre, om denne dyremodel kan bruges til at studere Th2-celleresponser i NEC.
Introduction
Nekrotiserende enterocolitis (NEC), den mest alvorlige gastrointestinale (GI) sygdom, forekommer hos de fleste for tidligt fødte spædbørn (>90%), især dem med meget lav fødselsvægt (VLBW)1. Hos VLBW-spædbørn varierer forekomsten af sygdommen fra 10% til 12%, og dødeligheden hos børn diagnosticeret med NEC er mellem 20% og 30%2,3. Årsagen til NEC kan være relateret til slimhindeskader, invasion af patogene bakterier og tarmfodring, hvilket kan føre til inflammatoriske reaktioner og induktion af tarmskader hos modtagelige værter3. Patogenesen af NEC er uklar. Relevant forskning viser, at det berørte spædbarns immunrespons er unormal, og genetisk modtagelighed, mikrovaskulær spænding og tarmbakterielle ændringer kan spille vigtige roller i sygdommen3.
NEC-dyremodellen er et uundværligt redskab til forskning i NEC’s patogenese. De dyrearter, der anvendes til NEC-modeller, er svin, rotter og mus. På grund af den lange drægtighedsperiode, vækstcyklusser og høje omkostninger har svin i de senere år imidlertid ikke været førstevalget til NEC-modeller og er blevet erstattet med rotter eller mus4. Da der er forskelle i immunbaggrunden for forskellige musestammer5, skal forskellige undersøgelser bruge forskellige musestammer til at etablere NEC-dyremodeller. BALB/c-mus har en vigtig funktion; når de er inficeret eller håndterer ydre skader, er polariseringen af TH2-celler under infektion hos mus signifikant stærkere end i andre musestammer6,7,8. T-hjælperceller spiller en afgørende rolle i forekomsten og progressionen af NEC, især udviklingen af TH2-celler3,9,10,11. Derfor brugte denne undersøgelse BALB / c-mus til at etablere NEC-modellen, hvilket kan være nyttigt for NEC-sygdomsforskning på T-celler.
Protocol
Representative Results
Discussion
NEC er den mest almindelige nødsituation i mave-tarmsystemet for nyfødte med en høj forekomst og dødelighed, især hos for tidligt fødte spædbørn1,2,3. Imidlertid er dets patogenese stadig uklar. Det antages i øjeblikket, at slimhindeskader, patogeninvasion og enteral fodring er højrisikofaktorer for NEC3. Hidtil er de dyr, der anvendes til NEC-modellen, hovedsageligt svin, rotter og mus. De fles…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne takker Clinical Biological Resource Bank of Guangzhou Women and Children’s Medical Center for at levere den kliniske prøve og Guangzhou Forevergen Biosciences Laboratory Animal Center for at levere mus. Denne forskning blev støttet af National Natural Science Foundation of China grant 81770510 (R.Z.).
Materials
| Absolute ethanol | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | 100092683 | |
| Goat Milk powder | Petag | 71795558417 | |
| HE dye solution | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | G1003 | |
| Isoflurane | RWD, Shenzhen Reward Life Technology Co., LTD. | R510 | |
| LPS | Sigma-Adrich | L2880 | |
| Medical oxygen | various | various | |
| Microscope | NIKON | NIKON imaging system (DS-Ri2) | |
| Neutral resin | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | 10004160 | |
| Paraffin | various | various | |
| Premature baby milk powder | Abbott | 57430 | |
| Xylene | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | 10023418 | |
| 1% Hydrochloric acid | various | various | |
| 10% Formalin | LEAGENE | DF0110 |
References
- Horbar, J. D., et al. Mortality and neonatal morbidity among infants 501 to 1500 grams from 2000 to 2009. Pediatrics. 129 (6), 1019-1026 (2012).
- Stoll, B. J., et al. Neonatal outcomes of extremely preterm infants from the NICHD Neonatal Research Network. Pediatrics. 126 (3), 443-456 (2010).
- Neu, J., Walker, W. A. Necrotizing enterocolitis. New England Journal of Medicine. 364 (3), 255-264 (2011).
- Sangild, P. T., et al. Invited Review: The preterm pig as a model in pediatric gastroenterology. Journal of Animal Science. 91 (10), 4713-4729 (2013).
- Cancro, M. P., Sigal, N. H., Klinman, N. R. Differential expression of an equivalent clonotype among BALB/c and C57BL/6 mice. Journal of Experimental Medicine. 147 (1), 1-12 (1978).
- Kuroda, E., Yamashita, U. Mechanisms of enhanced macrophage-mediated prostaglandin E2 production and its suppressive role in Th1 activation in Th2-dominant BALB/c mice. Journal of Immunology. 170 (2), 757-764 (2003).
- Fornefett, J., et al. Comparative analysis of clinics, pathologies and immune responses in BALB/c and C57BL/6 mice infected with Streptobacillus moniliformis. Microbes and Infection. 20 (2), 101-110 (2018).
- Rosas, L. E., et al. Genetic background influences immune responses and disease outcome of cutaneous L. mexicana infection in mice. International Immunology. 17 (10), 1347-1357 (2005).
- Sproat, T., Payne, R. P., Embleton, N. D., Berrington, J., Hambleton, S. T cells in preterm infants and the influence of milk diet. Frontiers in Immunology. 11, 1035 (2020).
- Nanthakumar, N., et al. The mechanism of excessive intestinal inflammation in necrotizing enterocolitis: an immature innate immune response. PLoS One. 6 (3), 17776 (2011).
- Afrazi, A., et al. New insights into the pathogenesis and treatment of necrotizing enterocolitis: Toll-like receptors and beyond. Pediatric Research. 69 (3), 183-188 (2011).
- Auestad, N., Korsak, R. A., Bergstrom, J. D., Edmond, J. Milk-substitutes comparable to rat’s milk; their preparation, composition and impact on development and metabolism in the artificially reared rat. British Journal of Nutrition. 61 (3), 495-518 (1989).
- Liu, Y., et al. Lactoferrin-induced myeloid-derived suppressor cell therapy attenuates pathologic inflammatory conditions in newborn mice. Journal of Clinical Investigation. 129 (10), 4261-4275 (2019).
- MohanKumar, K., et al. A murine neonatal model of necrotizing enterocolitis caused by anemia and red blood cell transfusions. Nature Communications. 10 (1), 3494 (2019).
- He, Y. M., et al. Transitory presence of myeloid-derived suppressor cells in neonates is critical for control of inflammation. Nature Medicine. 24 (2), 224-231 (2018).
- Cho, S. X., et al. Characterization of the pathoimmunology of necrotizing enterocolitis reveals novel therapeutic opportunities. Nature Communications. 11 (1), 5794 (2020).
- Halpern, M. D., et al. Decreased development of necrotizing enterocolitis in IL-18-deficient mice. American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology. 294 (1), 20-26 (2007).
- Wu, N., et al. MAP3K2-regulated intestinal stromal cells define a distinct stem cell niche. Nature. 592 (7855), 606-610 (2021).
- Nino, D. F., Sodhi, C. P., Hackam, D. J. Necrotizing enterocolitis: new insights into pathogenesis and mechanisms. Nature Reviews. Gastroenterology & Hepatology. 13 (10), 590-600 (2016).
- Chuang, S. L., et al. Cow’s milk protein-specific T-helper type I/II cytokine responses in infants with necrotizing enterocolitis. Pediatric Allergy & Immunology. 20 (1), 45-52 (2009).
