Summary

Неонатальная модель некротизирующего энтероколита BALB/c

Published: November 30, 2021
doi:

Summary

Некротизирующий энтероколит (НЭК) является наиболее тяжелым желудочно-кишечным (ЖКТ) заболеванием, которое часто встречается у недоношенных детей, особенно у младенцев с очень низкой массой тела при рождении, с высокой смертностью и неясным патогенезом. Причина НЭК может быть связана с воспалительными нарушениями иммунной регуляторной системы. Модель животных NEC является незаменимым инструментом для иммунных исследований болезни NEC. На животных моделях NEC обычно используются неонатальные мыши C57BL/6J; BALB/c неонатальных мышей используется редко. Связанные с этим исследования показали, что когда мыши инфицированы, дифференцировка клеток Th2 преобладает у мышей BALB / c по сравнению с мышами C57BL / 6J. Исследования показали, что возникновение и развитие НЭК связаны с увеличением Т-хелперов типа 2 (Th2) клеток и, как правило, сопровождаются инфекцией. Поэтому в этом исследовании использовались неонатальные мыши BALB/ c для индуцирования модели NEC с аналогичными клиническими характеристиками и патологическими изменениями кишечника, как те, которые наблюдаются у детей с NEC. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли эта животная модель быть использована для изучения реакций клеток Th2 в NEC.

Abstract

Некротизирующий энтероколит (НЭК) является наиболее тяжелым желудочно-кишечным (ЖКТ) заболеванием, которое часто встречается у недоношенных детей, особенно у младенцев с очень низкой массой тела при рождении, с высокой смертностью и неясным патогенезом. Причина НЭК может быть связана с воспалительными нарушениями иммунной регуляторной системы. Модель животных NEC является незаменимым инструментом для иммунных исследований болезни NEC. На животных моделях NEC обычно используются неонатальные мыши C57BL/6J; BALB/c неонатальных мышей используется редко. Связанные с этим исследования показали, что когда мыши инфицированы, дифференцировка клеток Th2 преобладает у мышей BALB / c по сравнению с мышами C57BL / 6J. Исследования показали, что возникновение и развитие НЭК связаны с увеличением Т-хелперов типа 2 (Th2) клеток и, как правило, сопровождаются инфекцией. Поэтому в этом исследовании использовались неонатальные мыши BALB/ c для индуцирования модели NEC с аналогичными клиническими характеристиками и патологическими изменениями кишечника, как те, которые наблюдаются у детей с NEC. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли эта животная модель быть использована для изучения реакций клеток Th2 в NEC.

Introduction

Некротический энтероколит (НЭК), наиболее тяжелое заболевание желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), встречается у большинства недоношенных детей (>90%), особенно у детей с очень низкой массой тела при рождении (СНОБВ)1. У младенцев с СБНВ заболеваемость колеблется от 10% до 12%, а смертность детей с диагнозом НЭК составляет от 20% до 30%2,3. Причина НЭК может быть связана с травмами слизистой оболочки, инвазией патогенных бактерий и питанием кишечника, что может привести к воспалительным реакциям и индукции повреждений кишечника у восприимчивых хозяев3. Патогенез НЭК неясен. Соответствующие исследования показывают, что иммунный ответ пострадавшего ребенка является ненормальным, а генетическая восприимчивость, микрососудистое напряжение и бактериальные изменения кишечника могут играть важную роль в заболевании3.

Животная модель NEC является незаменимым инструментом для исследования патогенеза NEC. Виды животных, используемые для моделей NEC, – это свиньи, крысы и мыши. Однако из-за длительного периода беременности, циклов роста и высоких затрат в последние годы свиньи не были первым выбором для моделей NEC и были заменены крысами или мышами4. Поскольку существуют различия в иммунном фоне различных штаммов мышей5, в разных исследованиях необходимо использовать разные штаммы мышей для установления моделей животных NEC. Мыши BALB/c имеют важную особенность; когда они заражаются или справляются с внешним повреждением, поляризация клеток TH2 при заражении у мышей значительно сильнее, чем у других штаммов мышей6,7,8. Т-хелперы играют решающую роль в возникновении и прогрессировании НЭК, особенно в развитии клеток TH23,9,10,11. Поэтому в этом исследовании использовались мыши BALB / c для создания модели NEC, которая может быть полезна для исследований болезни NEC на Т-клетках.

Protocol

Это исследование было одобрено Комитетом по медицинской этике Медицинского центра женщин и детей Гуанчжоу (NO 174A01) и Комитетом по этике животных Центра лабораторных животных Гуанчжоу Forevergen Biosciences (IACUC-G160100). Все животные были выведены в одной комнате в определенной среде, свободной от пат…

Representative Results

Модель NEC для мышей BALB/c была индуцирована искусственным вскармливанием, кормлением LPS, гипоксией и стимуляцией холода. В течение индукционного периода у мышей наблюдалась патология кишечника, характеристики стула, изменения массы тела и ежедневная выживаемость. Репрезентативные изоб?…

Discussion

NEC является наиболее распространенной неотложной ситуацией желудочно-кишечной системы для новорожденных, с высокой заболеваемостью и смертностью, особенно у недоношенных детей1,2,3. Однако его патогенез до сих пор неясен. В настоящее в?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы благодарят Банк клинических биологических ресурсов Медицинского центра женщин и детей Гуанчжоу за предоставление клинического образца и Центр лабораторных животных Гуанчжоу Forevergen Biosciences за предоставление мышей. Это исследование было поддержано грантом Национального фонда естественных наук Китая 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

  1. 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).
  2. Stoll, B. J., et al. Neonatal outcomes of extremely preterm infants from the NICHD Neonatal Research Network. Pediatrics. 126 (3), 443-456 (2010).
  3. Neu, J., Walker, W. A. Necrotizing enterocolitis. New England Journal of Medicine. 364 (3), 255-264 (2011).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Nanthakumar, N., et al. The mechanism of excessive intestinal inflammation in necrotizing enterocolitis: an immature innate immune response. PLoS One. 6 (3), 17776 (2011).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Cho, S. X., et al. Characterization of the pathoimmunology of necrotizing enterocolitis reveals novel therapeutic opportunities. Nature Communications. 11 (1), 5794 (2020).
  17. 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).
  18. Wu, N., et al. MAP3K2-regulated intestinal stromal cells define a distinct stem cell niche. Nature. 592 (7855), 606-610 (2021).
  19. 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).
  20. 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).
check_url/63252?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Tian, Y., Huang, J., Fu, M., He, Q., Chen, J., Chen, Y., Zhang, R., Zhong, W. A Neonatal BALB/c Mouse Model of Necrotizing Enterocolitis. J. Vis. Exp. (177), e63252, doi:10.3791/63252 (2021).

View Video