Analizar los efectos beneficiosos de los suplementos nutricionales sobre las funciones epitelial intestinal de barrera durante Experimental Colitis
Summary
Los tratamientos actuales de las enfermedades inflamatorias intestinales (EII) tienen como objetivo aliviar los síntomas de la enfermedad, pero pueden causar efectos secundarios graves. Por lo tanto, las estrategias alternativas están siendo investigados en modelos animales con colitis. A continuación, explicamos cómo se analizan los efectos beneficiosos de los suplementos de la dieta en los signos clínicos de la EII en un modelo de este tipo colitis.
Abstract
Las enfermedades inflamatorias intestinales (EII), incluyendo la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa, son enfermedades crónicas recurrentes de los intestinos. Causan problemas graves, tales como calambres abdominales, diarrea con sangre, pérdida de peso, y en los individuos afectados. Desafortunadamente, no existe una cura todavía, y tratamientos sólo tienen como objetivo aliviar los síntomas. Los tratamientos actuales incluyen fármacos antiinflamatorios e inmunosupresores que pueden causar efectos secundarios graves. Esto justifica la búsqueda de opciones alternativas de tratamiento, tales como suplementos nutricionales, que no causan efectos secundarios. Antes de su aplicación en los estudios clínicos, tales compuestos deben ser probados rigurosamente para la eficacia y la seguridad en modelos animales. Un modelo experimental fiable es el modelo de colitis de dextrano sulfato de sodio (DSS) en ratones, que reproduce muchos de los síntomas clínicos de la colitis ulcerosa en humanos. Hemos aplicado recientemente este modelo para probar los efectos beneficiosos de un suplemento nutricional que contienevitaminas C y E, L-arginina, y los ácidos grasos omega 3-poliinsaturados (PUFA). Se analizaron varios parámetros de la enfermedad y se encontró que este suplemento era capaz de mejorar la formación de edema, daño tisular, infiltración de leucocitos, el estrés oxidativo y la producción de citoquinas pro-inflamatorias, lo que lleva a una mejora general en el índice de actividad de la enfermedad. En este artículo, se explica en detalle la correcta aplicación de los suplementos nutricionales utilizando el modelo de colitis DSS en ratones C57BL / 6, así como la forma parámetros de la enfermedad, tales como la histología, el estrés oxidativo y la inflamación son evaluados. El análisis de los efectos beneficiosos de los diferentes suplementos de dieta puede entonces eventualmente abrir nuevas vías para el desarrollo de estrategias de tratamiento alternativas que alivien los síntomas de IBD y / o que prolongan las fases de remisión sin causar efectos secundarios graves.
Introduction
La colitis es una enfermedad inflamatoria del colon que puede causar diarrea y dolor abdominal. La colitis puede ser aguda, en respuesta a la infección o al estrés, o se puede desarrollar como una enfermedad crónica, tal como en la colitis ulcerosa (UC), que pertenece al grupo de las enfermedades inflamatorias del intestino (EII). A pesar de los signos clínicos de la UC han sido bien descritos, la patogénesis aún es poco conocido 1. Es un hecho aceptado entre los expertos de que la UC es una enfermedad multifactorial, con mutaciones genéticas y las respuestas inmunes aberrantes que juegan un papel importante 2. Sin embargo, los factores ambientales, como el estilo de vida y la nutrición, también contribuyen al desarrollo de la enfermedad y la progresión 3.
Por desgracia, la EII no es curable, pero hay muchas opciones de tratamiento que tienen como objetivo aliviar los síntomas clínicos. Los tratamientos actuales incluyen fármacos anti-inflamatorios, tales como la sulfasalazina y corticosteroides; inmunosupresores, tales como azathioprine; anticuerpos monoclonales que captura citoquinas pro-inflamatorias, tales como factor de necrosis tumoral-α (TNF-α), o moléculas de adhesión de bloques, tales como las integrinas, para reducir el reclutamiento de leucocitos excesiva; e inhibidores que se dirigen a quinasas que activan las vías de pro-inflamatorias, tales como Janus quinasa (JAK) 4. No todos los pacientes responden a todos los tratamientos, por lo que las estrategias terapéuticas deben individualizarse 5. Además, la mayoría de estos fármacos terapéuticos interferir con el metabolismo y la respuesta inmune, causando a menudo efectos secundarios graves. Por esta razón, se han investigado las opciones de tratamiento alternativos.
Los tratamientos alternativos incluyen probióticos y suplementos nutricionales, que se han aplicado en modelos animales y ensayos clínicos con diferentes niveles de éxito 6,7. Recientemente, hemos encontrado que la aplicación de diferentes suplementos nutricionales individuales, tales como las vitaminas anti-oxidantes o ácidos grasos ω3-poli-insaturados (PUFA), es inferior a la aplicación de una combinación de tales suplementos en el alivio de la colitis y síntomas de la enfermedad cardiovascular 8,9. Estos estudios se realizaron en ratones, por lo que los estudios clínicos deben ser realizados en seres humanos para determinar si estos hallazgos también serán aplicables a los seres humanos. Antes de iniciar los estudios clínicos, la eficacia y la seguridad de las nuevas opciones de tratamiento deben ser evaluados en modelos animales.
Por IBD, el modelo de dextrano sulfato sódico (DSS) se ha utilizado ampliamente para estudiar los mecanismos de desarrollo de la enfermedad y los efectos beneficiosos de los fármacos y suplementos nutricionales 6,10. En la mayoría de los estudios, sólo una enfermedad aguda durante un período de tiempo de siete días se inducidas; sin embargo, los signos clínicos observados en estos animales se parecen mucho a los observados en pacientes con EII (es decir, diarrea sanguinolenta, pérdida de peso, disfunción epitelial, y la infiltración de células inmunes) 10. DSS induce erosiones en la mucosa,lo que resulta en disfunción de la barrera y en aumento de la permeabilidad del epitelio intestinal 11. El mecanismo exacto se desconoce. Sin embargo, un estudio sugiere que el DSS interactúa con ácidos grasos de cadena media-longitud para formar nano-lipocomplexes que son capaces de entrar en las células epiteliales y para inducir la señalización inflamatoria vías 12. En este artículo, se describe en detalle cómo se induce la colitis y se analizaron en ratones, cómo los suplementos nutricionales se aplica mediante una sonda para asegurar una dosificación constante en cada animal, y cómo se examinan los efectos de dichos suplementos sobre diversos síntomas de la colitis.
Protocol
Representative Results
Discussion
Con el fin de utilizar suplementos nutricionales en los estudios clínicos, los beneficios y la seguridad de estos suplementos deben ser cuidadosamente evaluados in vivo en estudios con animales. En el caso de colitis, varios modelos animales adecuados que se asemejan a los signos clínicos de la EII se han establecido, incluyendo modelos químicos usando DSS, TNBS, o en ácido acético; knock-out (KO) los modelos tales como IL10-KO; y colitis de células inmune mediada por el uso de la transferencia adoptiva d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt, 207268 y 233395 a Michael Schnoor). KFCO es un beneficiario de una beca del Conacyt (396260) para obtener un grado de maestría.
Materials
| 0.3% of gelatin | Bioxon | 158 | |
| 10% formaldehyde | J.T. Baker | 2106-03 | |
| 96-well plate with flat bottom | Corning | 3368 | |
| Absolute ethanol | J.T. Baker | 9000-03 | |
| Absolute xylene | J.T. Baker | 9490-03 | |
| ABTS | Sigma Aldrich | H5882 | |
| Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | 9048-46-8 | |
| ColoScreen | Helena Laboratories | 5072 | |
| Corabion (Kindly provided by Merck, Naucalpan, Mexico) | Merck | ||
| Dextran Sulfate Sodium Salt | Affymetrix | 9011-18-1 | (M.W. 40,000-50,000) |
| Dihydroethidium | Life Technology | D11347 | |
| Eosin-Y | J.T. Baker | L087-03 | |
| Evans blue | Sigma-Aldrich | 314-13-6 | |
| Feeding needle | Cadence Science Inc. | 9921 | |
| Glass slide rack with handle | Electron Microscopy | 70312-16 | |
| Glass Slides | Corning | 2947 | |
| Harris hematoxylin | Sigma-Aldrich | H3136 | |
| Hexadecyltrimethyammonium (HTAB) | Sigma Aldrich | H6269 | |
| Histosette (Embedding cassette) | Simport | M498.2 | |
| Hydrochloric acid 1 M | J.T. Baker | 9535-62 | |
| Hydrogen peroxide | Sigma Aldrich | H3410 | |
| Ketamine | PiSA Agropecuaria | Q-7833-028 | |
| Liquid paraffin | Paraplast | 39501-006 | |
| Lithium carbonate | Sigma-Aldrich | 2362 | |
| N,N-dimethylformamide | J.T. Baker | 68-12-2 | |
| N-acetylcysteine | Sigma-Aldrich | A9165 | |
| Plastic cubes | Electron Microscopy | 70181 | |
| Poly-L-Lysine Solution | Sigma-Aldrich | 25988-63-0 | |
| Prism 5 statistical software | GraphPad Software | Prism 5 | |
| Saline Solution 0.9% NaCl | CS PiSA | Q-7833-009 | |
| Sodium citrate | Sigma-Aldrich | W302600 | |
| Synthetic resin | Poly Mont | 7987 | |
| Taq DNA polymerase | Invitrogen | 11615-010 | |
| Tissue-tek. O.C.T Compound | Sakura Finetek | 4583 | |
| Tuberculine Syringe | BD Plastipak | 305945 | |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | 9005-64-5 | |
| VECTASHIELD Antifade Mounting Medium with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | |
| Xylazine | PiSA Agropecuaria | Q-7833-099 |
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