실험 성 대장염 동안 장내 상피 장벽 기능에 영양 보조 식품의 유익한 효과 분석
Summary
염증성 장 질환 (IBD)의 현재 치료는 질병의 증상을 완화 목표로하지만 심각한 부작용을 일으킬 수 있습니다. 따라서, 대안 전략은 동물 대장염 모델에서 연구되고있다. 여기서 우리는 임상 IBD 표지판에 다이어트 보조제의 유익한 효과는 이러한 대장염 모델에서 분석 방법에 대해 설명합니다.
Abstract
크론 병과 궤양 성 대장염을 포함한 염증성 장 질환 (IBD)는, 내장의 만성 재발 성 질환이다. 그들은 영향을받는 개인 이러한 복부 경련, 피 묻은 설사, 체중 감소 등의 심각한 문제를 일으킬. 불행하게도, 치료법은 아직없고, 치료는 증상을 완화하는 것을 목표로하고 있습니다. 현재 치료는 심각한 부작용을 일으킬 수 소염 및 면역 억제제를 포함한다. 이는 부작용을 일으키지 않는 등의 영양 보충제와 같은 다른 치료 옵션에 대한 검색을 보증한다. 임상 연구에의 응용하기 전에, 이러한 화합물은 엄격 동물 모델에서 효율성과 보안을 테스트해야합니다. 신뢰성있는 실험 모델은 인간에서의 궤양 성 대장염의 임상 징후의 많은 재생 마우스에서 덱스 트란 황산나트륨 (DSS) 대장염 모델이다. 우리는 최근에 들어있는 영양 보충의 유익한 효과를 테스트하기 위해이 모델을 적용비타민 C와 E, L 아르기닌, 및 ω3-고도 불포화 지방산 (PUFA). 우리는 다양한 질병 매개 변수를 분석하고이 보충 질병 활동 지수가 전반적으로 개선 선도, 부종 형성, 조직 손상, 백혈구 침윤, 산화 스트레스 및 염증성 사이토 카인의 생산을 개선 할 수 있었다 것으로 나타났습니다. 이 글에서, 우리는 구체적으로 올바른 C57BL / 6 마우스의 DSS 대장염 모델을 사용하여 영양 보충제의 응용 프로그램뿐만 아니라 방법 등 조직학, 산화 스트레스, 염증 등 질병 매개 변수가 평가됩니다 설명합니다. 다른 다이어트 보조제의 유익한 효과를 분석하는 것은 다음 결국 IBD의 증상을 완화 및 / 또는 그 심각한 부작용을 유발하지 않고 죄 사함의 위상을 연장 대체 치료 전략의 개발을위한 새로운 길을 열 수 있습니다.
Introduction
대장염은 설사와 복통을 일으킬 수있는 대장의 염증 상태이다. 대장염 감염 또는 스트레스에 응답하여, 급성이거나, 그러한 염증성 장 질환 (IBD)의 그룹에 속하는 궤양 성 대장염 (UC)와 같이 만성 질환으로 발전 할 수있다. UC의 임상 증상이 잘 설명되었지만, 병인은 여전히 좋지 1 이해된다. UC는 중요한 역할이 재생 유전 변이 및 비정상적인 면역 반응과 더불어, 인성 질병이라고 전문가들 사이에서 허용됩니다. 그러나, 생활 스타일 및 영양과 같은 환경 적 요인은 또한 질환의 발생 및 진행 (3)에 기여한다.
불행하게도, IBD는 경화 아니라, 임상 증상을 완화하는 것을 목표로 많은 치료 옵션이 있습니다. 현재의 치료법은 설파살라진 및 코르티코 스테로이드와 같은 소염제를 포함한다; 이러한 azathio과 같은 면역 억제제,prine; 이러한 인테그린과 같은 종양 괴사 인자 α (TNF-α), 또는 블록과 같은 부착 분자 캡처 염증성 사이토 카인, 과도한 백혈구 보충을 감소시키는 모노클로 날 항체; 이러한 야누스 키나제 (JAK) 4와 같은 염증성 경로를 트리거 키나제를 표적 억제제. 모든 환자가 모든 치료에 반응 때문에 치료 전략 (5)를 개별화해야합니다. 또한, 이들 치료제의 대부분은 종종 심각한 부작용을 일으키는 대사 및 면역 반응을 방해. 이런 이유로, 대안적인 치료 옵션이 조사되었다.
대체 치료는 프로 바이오 틱과 성공 6,7 다양한 수준의 동물 모델 및 임상 시험에 적용된 영양 보충제를 포함한다. 최근 발견되는 것과 같은 항산화 비타민 또는 ω3 – 불포화 지방산과 같은 다른 하나의 영양제의 애플리케이션 (PUFAs)는 대장염 및 심혈관 질환의 증상을 완화 8,9 그러한 보조제의 조합의인가 열등하다. 이러한 연구는 마우스에서 수행되었다 때문에 임상 연구이 연구 결과는 인간에 적용 가능할지 여부를 결정하기 위해 인간이 수행되어야한다. 임상 연구가 시작되기 전에, 새로운 치료 방법의 효능 및 안전성은 동물 모델에서 평가되어야한다.
IBD를 들어, 덱스 트란 황산나트륨 (DSS) 모델은 광범위 질병 발전의 메커니즘과 약물 및 영양제 6,10의 유익한 효과를 연구하기 위해 사용되었다. 대부분의 연구에서 유도 칠일의 기간 동안 만 급성; 그럼에도 불구하고, 이들 동물에서 관찰 된 임상 징후 밀접 IBD 환자에서 관찰 된 것과 유사한 (즉, 혈변, 체중 감소, 상피 장애, 및 면역 세포 침윤) 10. DSS는 점막에 미란을 야기장벽 기능 장애에 증가 장내 상피 투과성 (11)의 결과. 정확한 메커니즘은 알 수없는 남아 있습니다. 그러나, 연구는 DSS는 상피 세포를 입력하고, 염증성 신호 전달 경로 (12)를 유도 할 수있는 나노 lipocomplexes을 형성하는 중간 사슬 길이의 지방산과 상호 작용하는 것을 의미한다. 이 글에서, 우리는 유도와 각 동물에 일정한 용량을 보장하기 위해 위관 영양법으로 적용하는 방법을 영양 보충제 마우스에 분석 대장염 방법을 자세히 설명하고 다양한 대장염 증상에 같은 보충제의 효과는 방법을 조사하고 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
임상 연구에서 영양 보충제를 사용하기 위해, 이득 등과 보충 안전 신중 동물 연구에서 생체 내에서 평가한다. 대장염의 경우, IBD의 임상 증상과 유사한 여러 적절한 동물 모델은 DSS, TNBS, 또는 아세트산을 이용한 화학 모델을 포함하여, 확립되었다; 녹 – 아웃 등 IL10-KO로 (KO) 모델; 및 입양 T 세포 전송 19-21를 사용하여 대장염을 면역 세포 매개. 대장염의 DSS 모델은 인간 IBD 많은 질병 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 멕시코 과학 기술위원회 (CONACYT, 207268 및 233395 마이클 Schnoor에)에서 보조금에 의해 지원되었다. KFCO는 석사 학위를 취득 할 수있는 CONACYT의 장학금 (396260)의받는 사람입니다.
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).
