Анализируя Благотворное влияние пищевых добавок на Кишечный Эпителиальное барьерные функции Во время экспериментального колита
Summary
Современные способы лечения воспалительных заболеваний кишечника (IBD) направлены на облегчение симптомов болезни, но может вызвать серьезные побочные эффекты. Таким образом, альтернативные стратегии исследуются в животных моделях колита. Здесь мы объясним, как благотворное влияние пищевых добавок на клинические признаки IBD анализируются в такой модели колита.
Abstract
Воспалительные заболевания кишечника (IBD), включая болезнь Крона и неспецифический язвенный колит, хронические расстройства, рецидивирующий кишечника. Они вызывают серьезные проблемы, такие как спастические боли в животе, кровавый понос и потеря веса, в пострадавших лиц. К сожалению, нет никакого лечения до сих пор, и методы лечения направлены только для облегчения симптомов. Современные методы лечения включают противовоспалительные и иммуносупрессивные препараты, которые могут вызвать серьезные побочные эффекты. Это гарантирует, поиск альтернативных вариантов лечения, таких как пищевые добавки, которые не вызывают побочных эффектов. Перед их применением в клинических исследованиях, такие соединения должны быть тщательно протестированы на предмет эффективности и безопасности в животных моделях. Надежная экспериментальная модель является декстран сульфата натрия (DSS), модель колита у мышей, которая воспроизводит многие клинические признаки язвенного колита у людей. Недавно мы применили эту модель для того чтобы испытать благотворное влияние пищевой добавки, содержащейвитамины С и Е, L-аргинин, и & omega; 3-полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК). Мы проанализировали различные параметры заболевания и обнаружили, что эта добавка была способна улучшить образование отек, повреждение тканей, лейкоцитарную инфильтрацию, окислительный стресс, а также выработку провоспалительных цитокинов, что приводит к общему улучшению индекса активности заболевания. В этой статье мы подробно объяснить правильное применение пищевых добавок с использованием модели колита DSS в мышей C57BL / 6, а также параметры, как заболевания, такие как гистологии, окислительный стресс и воспаление оцениваются. Анализируя благотворное влияние различных пищевых добавок может затем в конце концов открыть новые возможности для развития альтернативных стратегий лечения, которые облегчают симптомы IBD и / или которые продлевают фазы ремиссии, не вызывая серьезных побочных эффектов.
Introduction
Колит это воспаление толстой кишки, что может вызвать понос и боли в животе. Колит может быть острым, в ответ на инфекцию или стресс, или он может развиваться как хроническое заболевание, например, при язвенном колите (UC), который принадлежит к группе воспалительных заболеваний кишечника (IBD). Хотя клинические признаки UC были хорошо описаны, патогенез до сих пор плохо изучены 1. Принято считать , что среди экспертов UC является многофакторным заболеванием, с генетическими мутациями и аберрантных иммунных реакций , играющих важную роль 2. Тем не менее, факторы окружающей среды, такие как стиль жизни и питания, а также способствуют развитию заболевания и прогрессирования 3.
К сожалению, IBD не излечим, но есть много вариантов лечения, которые направлены для облегчения клинических симптомов. Современные методы лечения включают в себя противовоспалительные препараты, такие как сульфасалазин и кортикостероиды; иммунодепрессанты, такие как azathioПрайн; моноклональные антитела, которые захватывают провоспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли-альфа (TNF-alpha), или блок молекул адгезии, такие как интегрины, в целях уменьшения чрезмерного набора лейкоцитов; и ингибиторы киназ , которые нацелены на которые вызывают провоспалительных пути, такие как Янус – киназы (JAK) 4. Не все пациенты реагируют на все виды лечения, поэтому терапевтические стратегии должны быть индивидуализированы 5. Кроме того, большинство из этих терапевтических препаратов препятствовать метаболизму и иммунных реакций, часто вызывает серьезные побочные эффекты. По этой причине, альтернативные варианты лечения были исследованы.
Альтернативные методы лечения включают пробиотики и пищевые добавки, которые были применены в моделях на животных и клинических испытаний с разной степенью успеха 6,7. Недавно мы обнаружили, что применение различных единичных пищевых добавок, таких как анти-окислительные витамины или ω3-полиненасыщенных жирных кислот (РUFAS), уступает применению комбинации таких добавок в облегчении симптомов колита и сердечно – сосудистых заболеваний 8,9. Эти исследования проводились на мышах, поэтому клинические исследования должны быть выполнены на людях, чтобы определить, будут ли эти данные также быть применимы к людям. Перед тем как клинические исследования инициируются, эффективность и безопасность новых методов лечения должна быть оценена на животных моделях.
Для IBD, модель (DSS) декстран сульфат натрия широко используется для изучения механизмов развития заболевания и благотворное воздействие лекарственных средств и пищевых добавок 6,10. В большинстве исследований, только острое заболевание в течение периода времени в семь дней индуцируется; Тем не менее, клинические признаки , наблюдаемые у этих животных очень похожи на те , наблюдается у пациентов с воспалительной болезнью кишечника (например, кровавый понос, потеря веса, эпителиальная дисфункция, и клеточная инфильтрация иммунитет) 10. ДСС вызывает эрозий в слизистой оболочке,что приводит к барьерной дисфункции и повышенной кишечной проницаемости эпителия 11. Точный механизм остается неизвестным. Тем не менее, исследование показало, что DSS взаимодействует с средней цепью длиной жирных кислот с образованием нано-lipocomplexes , которые способны проникать в эпителиальные клетки и вызывать воспалительные сигнальных путей 12. В этой статье мы подробно описывают, как колиты индуцируется и проанализированы на мышах, как пищевые добавки, применяемые затравки, чтобы обеспечить постоянную дозировку в каждом животном, и как исследуют воздействие таких добавок на различные симптомы колита.
Protocol
Representative Results
Discussion
Для того чтобы использовать пищевые добавки , в клинических исследованиях, преимущества и безопасность таких добавок должны быть тщательно оценены в естественных условиях в исследованиях на животных. В случае колита, несколько соответствующих животных моделей, которые напомина?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана грантами Мексиканским советом по науке и технике (КОНАСИТ, 207268 и 233395 Михаилу Шнура). KFCO является получателем стипендии КОНАСИТ (396260), чтобы получить степень магистра.
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).
