実験的大腸炎の間、腸上皮バリア機能に栄養補助食品の有益な効果を分析
Summary
炎症性腸疾患（IBD）の現在の治療は、疾患の症状の緩和を目指すが、重篤な副作用を引き起こす可能性があります。したがって、代替戦略は、動物大腸炎モデルにおいて研究されています。ここでは、臨床的なIBDの兆候にダイエットサプリメントの有益な効果は、このような大腸炎モデルで分析されている方法について説明します。
Abstract
クローン病および潰瘍性大腸炎などの炎症性腸疾患（IBD）は、腸の慢性再発性障害です。これらは、罹患した個体で腹部痙攣、出血性下痢、体重減少、などの深刻な問題を引き起こします。残念ながら、治療法はまだありません、そして治療は、唯一の症状を緩和することを目指しています。現在の治療は、重篤な副作用を引き起こす可能性の抗炎症および免疫抑制剤が挙げられます。これは、副作用を引き起こさないような栄養補助食品などの代替治療選択肢、検索を保証します。臨床研究への応用の前に、このような化合物は、厳密に、動物モデルでの有効性と安全のためにテストする必要があります。信頼できる実験モデルは、ヒトにおける潰瘍性大腸炎の臨床徴候の多くを再現したマウスにおけるデキストラン硫酸ナトリウム（DSS）大腸炎モデルです。我々は最近含む栄養補助食品の有益な効果をテストするためにこのモデルを適用しましたビタミンCおよびE、L-アルギニン、及びω3多価不飽和脂肪酸（PUFA）。我々は、様々な病気のパラメータを分析し、このサプリメントは、疾患活動指数の全体的な改善につながる、浮腫形成、組織損傷、白血球浸潤、酸化ストレス、およびプロ炎症性サイトカインの産生を改善することができることを見出しました。この記事では、我々はそのような組織学、酸化ストレス、および炎症などの疾患パラメータが評価される方法をC57BL / 6マウスにおけるDSS大腸炎モデルを用いて詳細に栄養補助食品の正しいアプリケーションを説明するだけでなく、。別ダイエットサプリメントの有益な効果を分析して、その後、最終的IBDの症状を軽減および/またはそれは重篤な副作用を引き起こすことなく、寛解の位相を延長代替治療戦略の開発のための新しい道を開くことができます。
Introduction
大腸炎は、下痢や腹痛を引き起こす可能性があり、大腸の炎症状態です。大腸炎は、感染症またはストレスに応答して、急性ことができ、またはそのような炎症性腸疾患（IBD）のグループに属している潰瘍性大腸炎（UC）のように、慢性疾患として発症することができます。 UCの臨床徴候は、十分に記載されているが、病因は依然として不十分1と理解されます。 UCが大きな役割2をプレイする遺伝子変異や異常な免疫応答と、多因子疾患であることが専門家の間で受け入れられています。しかし、このような生活と栄養のスタイルなどの環境要因は、また、疾患の発症と進行3に貢献しています。
残念ながら、IBDは、硬化性ではなく、臨床症状を軽減することを目指し、多くの治療の選択肢があります。現在の治療は、スルファサラジンおよびコルチコステロイドなどの抗炎症薬を含みます。このようなazathioなどの免疫抑制剤、prine;過剰な白血球動員を減少させるために、例えば、インテグリンなどの腫瘍壊死因子α（TNF-α）、またはブロック接着分子などの炎症性サイトカインを、捕捉モノクローナル抗体。そして、このようなヤヌスキナーゼ（JAK）4のようなプロ炎症経路を、トリガキナーゼを標的とする阻害剤。ていないすべての患者は、全ての治療に応答するため、治療戦略が5を個別に判断しなければなりません。さらに、これらの治療薬のほとんどは、多くの場合、重篤な副作用を引き起こす代謝および免疫応答を妨害します。この理由のために、代替の治療選択肢が検討されています。
代替治療は、プロバイオティクスと成功6,7の様々なレベルで、動物モデルおよび臨床試験に適用されている栄養補助食品が含まれます。我々は最近発見したような抗酸化ビタミンやω3-多価不飽和脂肪酸のような異なる単一の栄養補助食品の適用（PUFAS）、大腸炎および心血管疾患の症状8,9を緩和するようなサプリメントの組み合わせのアプリケーションに劣っています。これらの研究はマウスにおいて行われたため、臨床試験は、これらの知見は、ヒトに適用するかどうかを決定するためにヒトで行われなければなりません。臨床試験が開始される前に、新たな治療の選択肢の有効性と安全性は、動物モデルで評価されなければなりません。
IBDのために、デキストラン硫酸ナトリウム（DSS）モデルは、広く、疾患の発生のメカニズムと薬物および栄養補助食品6,10の有益な効果を研究するために使用されてきました。ほとんどの研究では、7日の期間にわたってのみ急性疾患が誘発されます。それにもかかわらず、これらの動物で観察された臨床症状は密接にIBDの患者で観察されるものに似ている（ すなわち、血性下痢、体重減少、上皮性機能不全、および免疫細胞浸潤）10。 DSSは、粘膜にびらんを誘発しますバリア機能不全と増加し、腸上皮透過性11が生じます。正確なメカニズムは不明のまま。しかし、研究は、DSSの上皮細胞に侵入すると、炎症性シグナル伝達経路12を誘導することができるナノlipocomplexesを形成するために、中鎖長の脂肪酸と相互作用することを示唆しています。この記事では、我々はマウスにおいて誘導され、分析される大腸炎方法を詳細に説明し、どのように栄養補助食品は、各動物において一定の投与量を確保するために、胃管栄養法によって適用され、どのように様々な大腸炎の症状に対するそのようなサプリメントの効果を調べています。
Protocol
Representative Results
Discussion
臨床試験での栄養補助食品を使用するために、そのようなサプリメントの利点及び安全性を慎重に動物実験においてインビボで評価されなければなりません。大腸炎の場合には、IBDの臨床症状に似ているいくつかの適切な動物モデルは、DSS、TNBS、または酢酸を用いて化学モデルを含む、確立されています。ノックアウトなどIL10-KOとして（KO）モデル。養子T細胞転写19-21を用い?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、科学技術のためのメキシコ評議会（Conacyt、マイケルSchnoorに207268と233395）からの助成金によってサポートされていました。 KFCOは、修士の学位を取得するためにConacyt奨学金（396260）の受取人です。
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 |
References
- Souza, H. S., Fiocchi, C. Immunopathogenesis of IBD: current state of the art. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 13, 13-27 (2016).
- Xavier, R. J., Podolsky, D. K. Unravelling the pathogenesis of inflammatory bowel disease. Nature. 448, 427-434 (2007).
- Neuman, M. G., Nanau, R. M. Inflammatory bowel disease: role of diet, microbiota, life style. Transl Res. 160, 29-44 (2011).
- Lowenberg, M., D’Haens, G. Next-Generation Therapeutics for IBD. Current Gastroenterol Rep. 17, 21 (2015).
- Bernstein, C. N. Does everyone with inflammatory bowel disease need to be treated with combination therapy. Curr Opin Gastroenterol. , (2016).
- Nanau, R. M., Neuman, M. G. Nutritional and probiotic supplementation in colitis models. Dig Dis Sci. 57, 2786-2810 (2012).
- Yamamoto, T. Nutrition and diet in inflammatory bowel disease. Curr Opin Gastroenterol. 29, 216-221 (2013).
- Vargas Robles, H., et al. Experimental Colitis Is Attenuated by Cardioprotective Diet Supplementation That Reduces Oxidative Stress, Inflammation, and Mucosal Damage. Ox Med Cell Longev. , 8473242 (2016).
- Vargas-Robles, H., Rios, A., Arellano-Mendoza, M., Escalante, B. A., Schnoor, M. Antioxidative diet supplementation reverses high-fat diet-induced increases of cardiovascular risk factors in mice. Ox Med Cell Longev. 2015, 467471 (2015).
- Perse, M., Cerar, A. Dextran sodium sulphate colitis mouse model: traps and tricks. J Biomed Biotechnol. 2012, 718617 (2012).
- Chassaing, B., Aitken, J. D., Malleshappa, M., Vijay-Kumar, M. Dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis in mice. Curr. Protoc. Immunol. 104, 25 (2014).
- Laroui, H., et al. Dextran sodium sulfate (DSS) induces colitis in mice by forming nano-lipocomplexes with medium-chain-length fatty acids in the colon. PLoS One. 7, 32084 (2009).
- Mennigen, R., et al. Probiotic mixture VSL#3 protects the epithelial barrier by maintaining tight junction protein expression and preventing apoptosis in a murine model of colitis. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 296, 1140-1149 (2009).
- Park, C. M., Reid, P. E., Walker, D. C., MacPherson, B. R. A simple, practical ‘swiss roll’ method of preparing tissues for paraffin or methacrylate embedding. J Microsc. 145, 115-120 (1987).
- Shen, W., Gaskins, H. R., McIntosh, M. K. Influence of dietary fat on intestinal microbes, inflammation, barrier function and metabolic outcomes. J Nutr Biochem. , (2013).
- Bruewer, M., et al. Interferon-gamma induces internalization of epithelial tight junction proteins via a macropinocytosis-like process. FASEB J. 19, 923-933 (2005).
- Fournier, B. M., Parkos, C. A. The role of neutrophils during intestinal inflammation. Muc Immunol. 5, 354-366 (2012).
- Yan, Y., et al. Temporal and spatial analysis of clinical and molecular parameters in dextran sodium sulfate induced colitis. PLoS One. 4, 6073 (2009).
- Maxwell, J. R., Viney, J. L. Overview of mouse models of inflammatory bowel disease and their use in drug discovery. Curr Prot Pharmacol, S.J. Enna. , (2009).
- Ostanin, D. V., et al. T cell transfer model of chronic colitis: concepts, considerations, and tricks of the trade. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 296, 135-146 (2009).
- Randhawa, P. K., Singh, K., Singh, N., Jaggi, A. S. A review on chemical-induced inflammatory bowel disease models in rodents. Kor J Physiol Pharmacol. 18, 279-288 (2014).
- Whittem, C. G., Williams, A. D., Williams, C. S. Murine Colitis modeling using Dextran Sulfate Sodium (DSS). JoVE. , (2010).
- Wirtz, S., Neufert, C., Weigmann, B., Neurath, M. F. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nat Prot. 2, 541-546 (2007).
- Naydenov, N. G., et al. Nonmuscle Myosin IIA Regulates Intestinal Epithelial Barrier in vivo and Plays a Protective Role During Experimental Colitis. Sci Rep. 6, 24161 (2016).
- Sumagin, R., Robin, A. Z., Nusrat, A., Parkos, C. A. Transmigrated neutrophils in the intestinal lumen engage ICAM-1 to regulate the epithelial barrier and neutrophil recruitment. Muc Immunol. 7, 905-915 (2014).
- Laukoetter, M. G., et al. JAM-A regulates permeability and inflammation in the intestine in vivo. J Exp Med. 204, 3067-3076 (2007).
- Viennois, E., Chen, F., Laroui, H., Baker, M. T., Merlin, D. Dextran sodium sulfate inhibits the activities of both polymerase and reverse transcriptase: lithium chloride purification, a rapid and efficient technique to purify RNA. BMC Res Notes. 6, 360 (2013).
