Vi utviklet en modell av chorioamnionitis for å simulere fostereksponering for mors betennelse (FEMI) uten komplikasjoner av levende organismer for å undersøke effekten av FEMI på utviklingen av avkommets tarmkanal. Dette gjør det mulig å studere mekanistiske årsaker til utvikling av tarmskade etter chorioamnionitis.
Chorioamnionitis er en vanlig utfelling av preterm fødsel og er forbundet med mange av morbiditeter av prematuritet, inkludert nekrotiserende enterokolitt (NEC). Imidlertid er det ennå ikke oppdaget en mekanistisk kobling mellom disse to forholdene. Vi har tatt i bruk en murinmodell av chorioamnionitt som involverer lipopolysakkarid (LPS)-indusert fostereksponering for mors betennelse (FEMI). Denne modellen av FEMI induserer en steril mors, placental og fosterinflammatorisk kaskade, som også er tilstede i mange tilfeller av klinisk chorioamnionitis. Selv om modeller eksisterer som bruker levende bakterier og mer nøyaktig etterligner patofysiologien til en stigende infeksjon som resulterer i chorioamnionitis, kan disse metodene forårsake indirekte effekter på utviklingen av den umodne tarmkanalen og tilhørende utviklende mikrobiom. Ved hjelp av denne protokollen har vi vist at LPS-indusert FEMI resulterer i en doseavhengig økning i graviditetstap og preterm fødsel, samt forstyrrelse av normal tarmutvikling hos avkom. Videre har vi vist at FEMI øker tarmskaden og serumcytokiner i avkom betydelig, samtidig som de reduserer beger og Paneth-celler, som begge gir en første linje med medfødt immunitet mot tarmbetennelse. Selv om en lignende modell av LPS-indusert FEMI har blitt brukt til å modellere sammenhengen mellom chorioamnionitis og påfølgende abnormiteter i sentralnervesystemet, til vår kunnskap, er denne protokollen den første til å forsøke å belyse en mekanistisk kobling mellom chorioamnionitis og senere perturbasjoner i tarmutvikling som en potensiell kobling mellom chorioamnionitis og NEC.
De chorioniske membranene spiller en integrert rolle i pattedyr graviditet. De inkluderer kor og amnion, som tjener flere funksjoner. De omgir og beskytter fosteret, letter parakrinesignalering mellom mors og fosterrom1, og skaper lokale tilbakemeldingsløkker i de chorioniske membranene, som kan være involvert i å initiere parturition1. Nåværende forståelse av membranene indikerer at fosteret gir strukturell barrierefunksjon, og koreksjonen gir en immunologisk buffer primært for å beskytte det utviklende fosteret fra mors immunsystem2. Betennelse i disse membranene er kjent som chorioamnionitis. Historisk ble diagnosen klinisk chorioamnionitis gjort etter tilstedeværelsen av mors feber pluss ett eller flere foster- eller mors kliniske funn3,4. Men selv om denne definisjonen er klinisk nyttig, har mangelen på presisjon gjort chorioamnionitis forskning utfordrende. I 2015, i et forsøk på å avklare diagnosen, definerte et ekspertpanelverksted av Eunice Kennedy Shriver National Institute for Child Health and Human Development chorioamnionitis som intrauterin betennelse, eller infeksjon, eller begge (trippel I)3. Denne avklaringen er viktig fordi selv om mikrobiell indusert infeksjon er en viktig årsak til livmor/fosterbetennelse, forekommer den sjeldnere enn steril livmor/fosterbetennelse5,6,7. Totalt sett er chorioamnionitis fortsatt et betydelig folkehelseproblem, som det ses i 2 \ u20124% av terminleveranser og 25 \ u201230% av premature leveranser8,9.
Chorioamnionitis kan ha betydelige effekter på fosteret og neonatet. Det har blitt godt dokumentert i litteraturen at chorioamnionitis er forbundet med økt risiko for mange av sykelighetene i prematuritet, inkludert bronkopulmonal dysplasi10, cerebral hvit materieskade11, intraventricular blødning12, retinopati av prematuritet13, og både mistenkt og bekreftet tidlig start neonatal sepsis14,15. Som vi er interessert i skade- og reparasjonsmekanismer i den umodne tarmkanalen, er det viktig å merke seg at chorioamnionitis også er forbundet med senere utvikling av nekrotiserende enterokolitt (NEC)15,16. NEC er en ødeleggende gastrointestinal sykdom hos premature spedbarn som resulterer i en dysregulert vertsrespons på betennelse og påfølgende intestinal nekrose17. Hvert år påvirker NEC over 4000 spedbarn i USA, og opptil en tredjedel av disse spedbarnene dør av sykdommen18. Patogenesen av NEC innebærer sannsynligvis en kombinasjon av intestinal umodenhet, dysregulering av det umodne immunsystemet, tarmbetennelse og bakteriell translokasjon19, som kulminerer i en endelig felles vei for tarmnekrose. Det er viktig at utbruddet av NEC ofte oppstår uker etter fødselen og potensiell eksponering for chorioamnionitis, noe som gjør den mekanistiske koblingen mellom chorioamnionitis og påfølgende utvikling av NEC uklar20. En potensiell mekanisme som chorioamnionitis kan bidra til patofysiologien til NEC er gjennom oppregulering av mors immunsystem, og produserer deretter en sterk fosterinflammatorisk respons som kan forstyrre normale fosterutviklingsmønstre21,22,23.
Flere pattedyrmodeller av chorioamnionitis finnes hos gnagere og sauer24,25,26,27,28,29,30,31,32. Det finnes imidlertid få data om utviklingen av tarmkanalen utover den første nyfødte perioden etter chorioamnionitis-indusert fostereksponering for mors betennelse (FEMI). For å utforske forholdet mellom FEMI og påfølgende utvikling av skade i den umodne tarmkanalen, har vi tilpasset den lipopolysakkarid (LPS)-induserte FEMI-modellen. Lipopolysakkarider er en viktig del av den ekstracellulære overflaten på gram negative bakterier og er et potent stimulerende middel i det medfødte immunsystemet til flere eukaryote arter, inkludert mennesker33. Maternal LPS injeksjon resulterer i en steril inflammatorisk kaskade uten forvirrende effekter av levende bakterier, og det er en veletablert modell for induksjon av preterm fødsel34, samt en modell av akutt chorioamnionitis og fosteret inflammatorisk respons syndrom (FIRS), som er den mest alvorlige formen for chorioamnionitis24,35. Det har også vist seg å indusere både cerebral hvit og grå materie skade i en sauemodell36 og en murine modell37,38,39,40. Men så vidt vi vet, er vi de første til å bruke denne modellen av chorioamnionitis og FEMI for å undersøke dens effekter på utviklingen av mage-tarmkanalen forbi fødselen, samt å undersøke en mulig mekanistisk sammenheng mellom chorioamnionitis og senere utvikling av NEC41,42.
Chorioamnionitis påvirker 2\u20124% av perioden og 25\u201230% av premature leveranser8,9. Imidlertid kan virkningen av chorioamnionitis strekke seg lenge etter fødselen, da det har vist seg å ha betydelige effekter på fosteret og neonat10,11,12,13,14,15,</su…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble delvis støttet gjennom National Institutes of Health (DK097335 &T32AI007260) og University of Iowa Stead Family Department of Pediatrics.
10% neutral buffered formalin | Sigma | HT501128 | |
Alcian blue stain | Newcomer supply | 1003A | |
C57Bl6/J mice | Jackson Laboratories | 664 | |
Ethanol | Decon labs | 2701 | |
HCl | Sigma | H1758 | |
Hematoxylin stain | Leica | 381562 | |
LPS | Sigma | L2880 | |
NaHCO3 | Sigma | S6014 | |
Nikon Eclipse Ni-U Microscope | Nikon | 2CE-MQVJ-1 | |
Periodic Acid | ACROS | H5106 | CAS# 10450-59-9 |
RNAlater | Thermofisher | Am7021 | |
Schiff's reagent | Sigma | S5133 | |
Secor Imager 2400 | Meso Scale Discovery (MSD) | ||
V-Plex Assay | Meso Scale Discovery (MSD) | ||
Xylene | Sigma | 534056 |