تحليل مفيد آثار المكملات الغذائية على وظائف الأمعاء طلائي الحاجز أثناء التجريبية التهاب القولون
Summary
العلاجات الحالية للأمراض الأمعاء الالتهابية (IBD) تهدف إلى التخفيف من حدة أعراض المرض ولكن قد تتسبب في آثار جانبية خطيرة. وهكذا، ويجري التحقيق في استراتيجيات بديلة في نماذج التهاب القولون الحيوانية. هنا، نحن شرح كيفية تحليل الآثار المفيدة للملاحق النظام الغذائي على علامات مرض التهاب الأمعاء السريرية في مثل هذا النموذج التهاب القولون.
Abstract
الأمراض الالتهابية الأمعاء (IBD)، بما في ذلك مرض كرون والتهاب القولون التقرحي، واضطرابات الانتكاس المزمنة للأمعاء. أنها تسبب مشاكل خطيرة، مثل تقلصات في البطن، والإسهال الدموي، وفقدان الوزن، في الأفراد المتضررين. للأسف، لا يوجد علاج حتى الآن، والعلاجات تهدف فقط لتخفيف الأعراض. وتشمل العلاجات الحالية العقاقير المضادة للالتهابات والمثبطة للمناعة التي قد تتسبب في آثار جانبية خطيرة. هذا يستدعي البحث عن خيارات العلاج البديلة، مثل المكملات الغذائية، التي لا تتسبب في آثار جانبية. قبل تطبيقها في الدراسات السريرية، مثل هذه المركبات يجب أن تكون اختبارات صارمة للفعالية والأمن في النماذج الحيوانية. نموذج تجريبي يمكن الاعتماد عليها هو النموذج التهاب القولون ديكستران سلفات الصوديوم (DSS) في الفئران، الذي يستنسخ العديد من العلامات السريرية لالتهاب القولون التقرحي في البشر. طبقنا مؤخرا هذا النموذج لاختبار الآثار المفيدة من المكملات الغذائية التي تحتوي علىالفيتامينات C و E، L-أرجينين، والأحماض الدهنية غير المشبعة ω3 (بوفا). قمنا بتحليل المعلمات أمراض مختلفة، ووجدت أن هذا الملحق كان قادرا على تحسين تشكيل ذمة، وتلف الأنسجة، وتسلل الكريات البيض، والإجهاد التأكسدي، وإنتاج السيتوكينات الموالية للالتهابات، مما يؤدي إلى حدوث تحسن عام في مؤشر نشاط المرض. في هذه المقالة، نحن يشرح بالتفصيل التطبيق الصحيح للالمكملات الغذائية باستخدام نموذج التهاب القولون مفاجآت صيف دبي في C57BL / 6 الفئران، وكذلك كيف يتم تقييم المعلمات المرض مثل الأنسجة، الاكسدة، والالتهابات. تحليل الآثار المفيدة للحمية مختلفة المكملات قد ثم في نهاية المطاف فتح آفاقا جديدة لتطوير استراتيجيات علاجية بديلة تخفف من أعراض مرض التهاب الأمعاء و / أو التي تطيل مراحل مغفرة من دون التسبب في آثار جانبية خطيرة.
Introduction
التهاب القولون هو حالة التهاب القولون التي يمكن أن تسبب الإسهال وآلام في البطن. التهاب القولون يمكن أن تكون حادة، وذلك استجابة للإصابة أو الإجهاد، أو أنها يمكن أن تتطور كمرض مزمن، مثل التهاب القولون التقرحي (UC)، الذي ينتمي إلى مجموعة من امراض التهابات الامعاء (IBD). على الرغم من أن علامات سريرية من جامعة كاليفورنيا قد تم وصفها بشكل جيد، والتسبب لا تزال غير مفهومة 1. ومن المتفق عليه بين الخبراء أن UC هو مرض متعدد العوامل، مع الطفرات الوراثية والاستجابات المناعية الشاذة لعب دورا رئيسيا 2. ومع ذلك، والعوامل البيئية، مثل أسلوب المعيشة والتغذية، وتسهم أيضا في تطور المرض وتقدم 3.
للأسف، IBD لا يمكن الشفاء منه، ولكن هناك العديد من خيارات العلاج التي تهدف إلى تخفيف الأعراض السريرية. وتشمل العلاجات الحالية العقاقير المضادة للالتهابات، مثل sulfasalazine ووالستيروئيدات القشرية. مناعة، مثل azathioprine. الاجسام المضادة التي التقاط الموالية للالتهابات السيتوكينات، مثل عامل نخر الورم α (TNF-α)، أو كتلة جزيئات الالتصاق، مثل integrins، للحد من تجنيد الكريات البيض المفرط. ومثبطات التي تستهدف تحركات التي تؤدي مسارات الموالية للالتهابات، مثل يانوس كيناز (JAK) 4. ليس كل المرضى يستجيبون لجميع العلاجات، لذلك يجب أن تكون فردية الاستراتيجيات العلاجية 5. وعلاوة على ذلك، فإن معظم هذه الأدوية العلاجية تتداخل مع عملية التمثيل الغذائي والاستجابات المناعية، وغالبا ما تسبب آثار جانبية خطيرة. لهذا السبب، وقد تم التحقيق في خيارات العلاج البديلة.
وتشمل العلاجات البديلة البروبيوتيك والمكملات الغذائية، التي تم تطبيقها في النماذج الحيوانية والتجارب السريرية مع مستويات متفاوتة من النجاح 6،7. لقد وجدنا مؤخرا أن تطبيق مختلف المكملات الغذائية واحدة، مثل الفيتامينات المضادة للأكسدة والأحماض الدهنية ω3 بولي غير المشبعة (PUFAS)، هو أقل شأنا من تطبيق مزيج من هذه الملاحق في تخفيف التهاب القولون وأعراض مرض القلب والأوعية الدموية 8،9. وقد أجريت هذه الدراسات على الفئران، لذلك يجب إجراء دراسات سريرية على البشر لتحديد ما إذا كانت هذه النتائج ستكون ينطبق أيضا على البشر. قبل البدء الدراسات السريرية، يجب تقييم فعالية وسلامة خيارات العلاج الجديدة في النماذج الحيوانية.
لIBD، وقد استخدم (DSS) نموذج ديكستران كبريتات الصوديوم على نطاق واسع لدراسة آليات تطور المرض والآثار المفيدة للعقاقير والمكملات الغذائية 6،10. في معظم الدراسات، إلا مرض حاد على مدى فترة زمنية من هو فعل سبعة أيام. ومع ذلك، فإن العلامات السريرية التي لوحظت في هذه الحيوانات تشبه تلك التي لوحظت في مرضى التهاب الامعاء (أي الإسهال الدموي، وفقدان الوزن، وضعف الظهارية، وتسلل الخلايا المناعية) 10. مفاجآت صيف دبي يدفع تقرحات في الغشاء المخاطي،مما أدى إلى خلل الحاجز وفي زيادة نفاذية الظهارية في الأمعاء 11. لا تزال الآلية الدقيقة غير معروفة. ومع ذلك، تشير الدراسة إلى أن مفاجآت صيف دبي يتفاعل مع الأحماض المتوسطة سلسلة طول الدهنية لتشكيل نانو lipocomplexes التي تكون قادرة على دخول الخلايا الظهارية وللحث على إشارات التهاب الممرات 12. في هذه المقالة، نحن تصف بالتفصيل كيف هو فعل والتهاب القولون تحليلها في الفئران، كيف المكملات الغذائية يتم تطبيقها بواسطة أنبوب تغذية لضمان جرعة ثابتة في كل حيوان، وكيف يتم فحص آثار مثل هذه المكملات على مختلف أعراض التهاب القولون.
Protocol
Representative Results
Discussion
من أجل استخدام المكملات الغذائية في الدراسات السريرية، وفوائد وسلامة مثل هذه المكملات يجب تقييمها بعناية في الجسم الحي في الدراسات الحيوانية. في حالة التهاب القولون، تم إنشاء العديد من النماذج الحيوانية المناسبة التي تشبه الأعراض السريرية لمرض التهاب الأمعاء…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من المجلس المكسيكي للعلوم والتكنولوجيا (كوناكيت، 207268 و233395 لمايكل Schnoor). KFCO هي المستفيدة من راتب كوناكيت (396260) للحصول على درجة الماجستير.
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).
