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Imunologia e Infecção

Évaluation thérapeutique de la transplantation de microbiote fécal dans un modèle murin déficient en interleukine 10

Published: April 06, 2022
doi:
10.3791/63350
, , ,
1Division of Gastroenterology, Department of Internal Medicine,University of Texas Medical Branch at Galveston, 2Department of Gastroenterology,Xiangya Hospital of Central South University

Summary

L’interaction de la susceptibilité génétique, de l’immunité muqueuse et de l’environnement microécologique intestinal est impliquée dans la pathogenèse des maladies inflammatoires de l’intestin (MII). Dans cette étude, nous avons appliqué la transplantation de microbiote fécal à des souris déficientes en IL-10 et étudié son impact sur l’inflammation colique et la fonction cardiaque.

Abstract

Avec le développement de la microécologie au cours des dernières années, la relation entre les bactéries intestinales et les maladies inflammatoires de l’intestin (MII) a attiré une attention considérable. L’accumulation de preuves suggère que le microbiote dysbiotique joue un rôle actif dans le déclenchement ou l’aggravation du processus inflammatoire dans les MII et que la transplantation de microbiote fécal (FMT) est une stratégie thérapeutique attrayante puisque le transfert d’un microbiote sain à un patient atteint de MII pourrait rétablir la communication hôte-microbiote appropriée. Cependant, les mécanismes moléculaires ne sont pas clairs et l’efficacité de la FMT n’a pas été très bien établie. Par conséquent, d’autres études sur des modèles animaux de MII sont nécessaires. Dans cette méthode, nous avons appliqué la FMT de souris C57BL / 6J de type sauvage à des souris déficientes en IL-10, un modèle murin largement utilisé de colite. L’étude porte sur la collecte de granulés fécaux sur les souris donneuses, la fabrication de la solution / suspension fécale, l’administration de la solution fécale et la surveillance de la maladie. Nous avons constaté que la FMT atténuait significativement l’insuffisance cardiaque chez les souris knock-out IL-10, soulignant son potentiel thérapeutique pour la prise en charge des MII.

Introduction

Le micro-écosystème intestinal humain est extrêmement complexe, avec plus de 1000 espèces de bactéries dans l’intestin d’une personne en bonne santé1. La flore intestinale est impliquée dans le maintien des fonctions physiologiques normales de l’intestin et de la réponse immunitaire et a une relation inséparable avec le corps humain. L’accumulation de preuves suggère que le microbiome intestinal constitue le dernier organe humain, qui fait partie du corps humain, pas seulement un groupe de parasites2. Une relation symbiotique « saine » entre le microbiote intestinal, ses métabolites et le système immunitaire de l’hôte établi au début de la vie est essentielle au maintien de l’homéostasie intestinale. Dans certaines conditions anormales telles que l’inflammation chronique, les changements dans l’environnement interne et externe du corps perturbent gravement l’homéostasie intestinale, entraînant un déséquilibre persistant de la communauté microbienne de l’intestin, appelé dysbiose3. En fait, l’exposition à de multiples facteurs environnementaux, y compris l’alimentation, les médicaments et les agents pathogènes, peut entraîner des changements dans le microbiote.

La dysbiose est associée à la pathogenèse de diverses maladies intestinales, telles que les maladies inflammatoires de l’intestin (MII), le syndrome du côlon irritable (SCI) et l’entérite pseudomembraneuse, ainsi qu’à une liste croissante de troubles extra-intestinaux, notamment les maladies cardiovasculaires, l’obésité et les allergies4. Le profilage du microbiote a révélé que les patients atteints de MII présentent une diminution spectaculaire de la diversité bactérienne, ainsi que des altérations marquées dans les populations de certaines souches bactériennes spécifiques 5,6. Ces études ont démontré moins de Lachnospiraceae et de Bacteroidetes, mais plus de Protéobactéries et d’Actinobactéries chez les patients atteints de MII. On croit que la pathogenèse des MII est liée à divers facteurs pathogènes, y compris une flore intestinale anormale, une réponse immunitaire dérégulée, des défis environnementaux et des variantes génétiques7. De nombreuses preuves suggèrent que les bactéries intestinales jouent un rôle dans les phases d’initiation et d’application de la MII8,9, ce qui indique que la correction de la dysbiose intestinale peut représenter une nouvelle approche pour le traitement et/ou le traitement d’entretien des MII.

Le prototype de la transplantation de microbiote fécal (TMF) a commencé dans la Chine ancienne10. En 1958, le Dr Eiseman et ses collègues ont traité avec succès quatre cas d’entérite pseudomembraneuse sévère avec des matières fécales provenant de donneurs sains par lavement, ouvrant un nouveau chapitre dans la médecine occidentale moderne utilisant des excréments humains pour traiter des maladies humaines11. L’infection à Clostridium difficile (ICD) s’est avérée être la principale cause d’entérite pseudomembraneuse12 et la FMT est très efficace dans le traitement de l’ICD. Au cours des huit dernières années, la TMF est devenue une thérapie standard pour le traitement de l’ICD13 récurrente, ce qui a incité d’autres études sur le rôle de la TMF dans d’autres troubles, tels que les MII. Au cours des vingt dernières années, de nombreux rapports de cas et études de cohorte ont documenté l’utilisation de la FMT chez les patients atteints de MII14. Une méta-analyse, incluant 12 essais, a montré que 62 % des patients atteints de la maladie de Crohn (MC) ont obtenu une rémission clinique après la TMF et que 69 % des patients atteints de la MC ont présenté une réponse clinique15. Malgré ces résultats encourageants, le rôle de la FMT dans la prise en charge des MII demeure incertain, et les mécanismes par lesquels la FMT améliore l’inflammation intestinale sont mal compris. Une enquête plus approfondie est nécessaire avant que FMT puisse rejoindre l’arsenal actuel des options de traitement pour les MII dans les cliniques.

Dans ce protocole, nous avons appliqué la FMT sur des souris IL-10-/-, qui développent spontanément une colite après le sevrage et ont servi d’étalon-or pour refléter la nature multifactorielle de la MII16,17,18. Les souris IL-10−/− ont été largement utilisées pour disséquer l’étiologie des MII parce qu’elles présentent des caractéristiques moléculaires et histologiques similaires à celles des patients atteints de MII et, comme les patients, la maladie peut être améliorée par un traitement anti-TNFα16. Les souris IL10−/− vieillissantes (âgées de >9 mois) ont une taille cardiaque accrue et une fonction cardiaque altérée par rapport aux souris de type sauvage appariées selon l’âge19, ce qui en fait un excellent modèle pour étudier les maladies cardiaques induites par la colite. Cependant, d’autres modèles murins de colite, tels que le modèle de sulfate de sodium de dextrane et le modèle de colite induite par les cellules T, peuvent également être utilisés. Nous avons administré une suspension fécale par gavage oral, qui s’est avérée être une voie efficace et meilleure que le lavement chez l’homme20.

Protocol

Toutes les procédures effectuées sur les animaux ont été approuvées par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de la branche médicale de l’Université du Texas à Galveston (Protocole # 1512071A). 1. Collecte de granulés fécaux frais Préparez des serviettes en papier stériles, des pinces à extrémité émoussée et des tubes coniques de 50 mL.Placer des serviettes en papier et des pinces dans des sacs d’autoclave sépa…

Representative Results

Nous avons effectué une FMT de donneur sain 3 fois (une fois par mois pendant 3 mois) sur des souris C57BL/6J de type sauvage (WT) et IL-10 âgées de 2 mois. Des souris C57BL/6J appariées selon l’âge (la différence d’âge devrait être de <2 mois) ont servi de donneurs fécaux et des granulés fécaux frais ont été utilisés à chaque fois. Les tests EIA ont révélé que le BNP était nettement élevé dans le plasma des souris déficitaires en IL-10 et que la TMF d’un donneur sain atténuait significativem…

Discussion

En tant que traitement expérimental innovant, la FMT est devenue un sujet brûlant dans le traitement de divers troubles ces dernières années, car la dysbiose du microbiote commensale est impliquée dans la pathogenèse de multiples maladies humaines, notamment les MII, l’obésité, le diabète sucré, l’autisme, les maladies cardiaques et le cancer26. Bien que le mécanisme n’ait pas été déterminé, on pense que la FMT agit en construisant une nouvelle flore biologique et en empêchan…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu, en partie, par des subventions des National Institutes of Health (R01 HL152683 et R21 AI126097 à Q. Li) et par l’American Heart Association Grant-in-Aid 17GRNT33460395 (à Q. Li) (heart.org).

Materials

BD Syringe, 1 mL Fisher Scientific 14-829-10F
Blunt end forceps Knipex 926443
Brain natriuretic peptide EIA kit Sigma RAB0386
C57BL/6J mice Jackson Lab 000664
Centrifuge Eppendorf 5415R
Conical tubes ThermoFisher 339650
Curved feeding Needles Kent Scientific FNC-20-1.5-2
GLH-115 homogenizer Omni International GLH-115
Glycerol MilliporeSigma G5516
IL-10 knockout mice Jackson Lab 004366
Isoflurane Piramal Critical care NDC66794-017-10
USP normal saline Grainger 6280
Vaporizer Euthanex Corp. EZ-108SA
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Referências

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Keywords: Fecal Microbiota TransplantationIL-10 Deficient Mouse ModelOral GavageSterile TechniqueFecal DonorFecal SuspensionHomogenizationFiltrationCryogenic StorageThawingGavage Needle
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Citar este artigo
Xiao, Y., Zhong, X. S., Liu, X., Li, Q. Therapeutic Evaluation of Fecal Microbiota Transplantation in an Interleukin 10-Deficient Mouse Model. J. Vis. Exp. (182), e63350, doi:10.3791/63350 (2022).
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