腸炎造模：DSS在誘導(dǎo)非嚙齒類動(dòng)物腸炎模型的作用

關(guān)于結(jié)腸炎動(dòng)物模型，大家最熟悉的一定是大小鼠模型了。事實(shí)上，除了大小鼠，斑馬魚、兔子、豚鼠、豬等動(dòng)物也可做結(jié)腸炎模型。

葡聚糖硫酸鈉鹽（Dextran Sulfate Sodium Salt, DSS）是一種聚離子衍生物，常用于誘導(dǎo)建立動(dòng)物結(jié)腸炎模型，是目前腸炎造模領(lǐng)域的金標(biāo)準(zhǔn)。
往期的文章里，小編給大家介紹的都是 DSS 如何誘導(dǎo)大小鼠結(jié)腸炎模型的案例。今天給大家分享一些 MP DSS 高效誘導(dǎo)斑馬魚、果蠅、豬、兔結(jié)腸炎模型的案例。
 

1. 斑馬魚—Zebrafish

背景介紹 

斑馬魚幼魚是研究炎癥性腸病發(fā)病機(jī)理的優(yōu)良模式物種。采用 DSS 誘導(dǎo)的小腸結(jié)腸炎模型涵蓋了 TNBS 誘導(dǎo)模型的幾個(gè)特征，包括微生物依賴和藥物介入應(yīng)答的中粒細(xì)胞炎癥。與 TNBS 處理不同的是，DSS 處理的斑馬魚分泌了大量的粘液，而視黃酸 RA（Retinoic Acid）可以抑制粘液分泌。

 

實(shí)驗(yàn)概述

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河?DSS 進(jìn)行化學(xué)誘導(dǎo)，構(gòu)建小腸結(jié)腸炎斑馬魚模型。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：3dpf（days post fertilization) 斑馬魚。

實(shí)驗(yàn)材料：DSS（36K-50KDa，MP Biomedicals）。

 

實(shí)驗(yàn)步驟

1. 將斑馬魚胚胎培養(yǎng)在含甲基藍(lán)的 E3 胚胎培養(yǎng)基中，28.5℃，培養(yǎng)至 1dpf；

2. 用 E3 培養(yǎng)基配制含 10%DSS 的儲(chǔ)存液；

3. 用 0.5% 的 DSS 從 3dpf 處理到 6dpf。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)論
DSS 和 TNBS 藥物處理均會(huì)導(dǎo)致斑馬魚肝臟顏色變深。

案例文獻(xiàn)：Oehlers SH, Flores MV, Hall CJ, Crosier KE, Crosier PS. Retinoic acid suppresses intestinal mucus production andexacerbates experimental enterocolitis. Dis Model Mech. 2012 Jul;5(4):457-67.
 

2. 果蠅—Drosophila

背景介紹 

在生長(zhǎng)，衰老及病原體攻擊過程中，干細(xì)胞分化對(duì)于組織的完整是至關(guān)重要的。成人胃腸道會(huì)受到各種刺激，而已修復(fù)的組織再生會(huì)造成炎癥疾病和癌癥。研究人員發(fā)現(xiàn)成年果蠅中存在結(jié)腸干細(xì)胞，表明在中腸中充滿了各種類型的細(xì)胞。然而，還不明確這些結(jié)腸干細(xì)胞是否對(duì)環(huán)境變化發(fā)生應(yīng)答。通過給果蠅喂食 DSS（MP Biomedicals）和博來霉素，以及表達(dá)凋亡蛋白，發(fā)現(xiàn)果蠅結(jié)腸干細(xì)胞的分化增加以響應(yīng)組織損傷。

 

實(shí)驗(yàn)概述

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^給果蠅喂食 DSS，造成組織損傷，研究結(jié)腸干細(xì)胞是否應(yīng)答。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：3-5 日齡果蠅。

實(shí)驗(yàn)材料：DSS（36K-50KDa，MP Biomedicals），Dextran（MP Biomedicals）。

 

實(shí)驗(yàn)步驟

1. 用 5% 的蔗糖溶液分別配制含有不同成分的喂食培養(yǎng)基，類別包括各含 1%，3% 和 5% 的 DSS，3% 肝素，3%dextran，25 μg/ml 博來霉素；

2. 預(yù)先用 500μl 的喂食培養(yǎng)基將 2.5 cm×3.75 cm 的層析紙潤(rùn)濕，然后放入空的培養(yǎng)瓶中；

3. 將果蠅放入含有層析紙的瓶中，29℃ 培養(yǎng)兩天，期間每天將存活的果蠅移入含有新鮮培養(yǎng)基的空瓶中。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1. 喂食 DSS 造成的致死率有劑量依賴性。
2. 與其它化學(xué)試劑相比，平均分子量為 40KDa 的 DSS 更為有效，作用是高度重現(xiàn)的。

案例文獻(xiàn)：Amcheslavsky, A., Jiang, J. & Ip, Y.T., 2009. Tissue damage-induced intestinal stem cell division in Drosophila. Cell stem cell, 4(1), pp.49–61.

 

3. 兔—Rabbit

背景介紹

在炎癥性腸病治療中，豬鞭毛蟲卵是一種非常有前景的治療方式。由于豬鞭毛蟲卵不能寄生在嚙齒類動(dòng)物中，所以無法在小鼠和大鼠中研究豬鞭毛蟲卵治療的作用機(jī)理，但是豬鞭毛蟲卵能寄生在人和兔體內(nèi)。因此，有必要建立炎癥性腸病的兔模型，以研究豬鞭毛蟲卵在體內(nèi)的治療方法。

 

實(shí)驗(yàn)概述

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河?DSS 進(jìn)行化學(xué)誘導(dǎo)，構(gòu)建急性腸炎兔模型。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：雌性白色喜馬拉雅兔，體重 1.9-2.1 kg。實(shí)驗(yàn)組 12 只，對(duì)照組 5 只。

實(shí)驗(yàn)材料：DSS（36K-50K Da，MP Biomedicals）。

 

實(shí)驗(yàn)步驟

1. 在兔運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室后，日常飼養(yǎng)至少四天。喂食 DSS 前一周，將飲用水換成有機(jī)茴香茶；

2. 將 DSS 溶解在冷的有機(jī)茴香茶中，濃度為 0.1%（w/v）。飲料須新鮮配制，至少每?jī)商旄鼡Q一次，飲用 5 天；

3. 每天監(jiān)控體重，飲食，飲入量，糞便形狀，外形變化，進(jìn)行 DAI 評(píng)分，周期為 14 天。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1. 飲用含 DSS 的飲料第四天，飲用量，飼料食用量，體重開始出現(xiàn)下降。

 

2. 腸道的組織學(xué)評(píng)估表明：炎癥位于盲腸的病理學(xué)特征，而腸道的其它區(qū)域沒有顯示出組織損傷。

案例文獻(xiàn)：Leonardi I, Nicholls F, Atrott K, Cee A, Tewes B, Greinwald R, Rogler G, Frey-Wagner I. Oral administration of dextran sodium sulphateinduces a caecum-localized colitis in rabbits. Int J Exp Pathol. 2015 Jun;96(3):151-62.

 

4. 豬—Swine

背景介紹 

分別將約克夏豬和西藏豬的腸道菌群移植入健康的新生仔豬中，建立「干預(yù)」模型。由 DSS 誘導(dǎo)成急性腸炎，激活了植入約克夏豬腸道菌群仔豬的結(jié)腸組織中的 TLR/NLR 信號(hào)通路，造成促炎性細(xì)胞因子和免疫細(xì)胞增加，結(jié)腸損傷。而采用西藏豬腸道菌群干預(yù)的仔豬并沒有顯著的炎癥反應(yīng)及細(xì)胞因子的增加。

 

實(shí)驗(yàn)概述 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河?DSS 分別誘導(dǎo)移植了約克夏豬菌群和西藏豬菌群的仔豬，建立急性腸炎模型。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：新生的雜交商品型仔豬，遺傳背景更接近約克夏豬。實(shí)驗(yàn)材料：DSS（36K-50KDa，MP Biomedicals）。

 

實(shí)驗(yàn)步驟 

1. 將出生即與母豬分離的仔豬，分成 5 組（G1-G5），每組 6 只；

2. G1 組和 G2 組分別被移植約克夏豬的糞便懸液，G3 組和 G4 組被移入西藏豬的糞便懸液，G5 組（對(duì)照組）則被移植無糞便的無菌 PBS；

3. 頭 15 天喂養(yǎng)牛奶替代品，然后換成固體商業(yè)食品，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束；

4. 喂養(yǎng)第 50 天，G2 組和 G4 組進(jìn)行急性腸炎誘導(dǎo)，連續(xù) 5 天灌注含 4% DSS 的 100 mL 水。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1. 灌注 DSS 后，移植了「約克夏豬腸道菌群」仔豬出現(xiàn)了肉眼可見的急性腸炎癥狀。誘導(dǎo)第 3，4，5 天，DAI 指數(shù)評(píng)分顯著高于移植了「西藏豬腸道菌群」的仔豬（Fig. A）。

 

2. 結(jié)腸形態(tài)（Fig. B）和組織病理切片（Fig. C）結(jié)果表明，「約克夏豬腸道菌群」組的仔豬出現(xiàn)了嚴(yán)重的出血。

案例文獻(xiàn)：Leonardi I, Nicholls F, Atrott K, Cee A, Tewes B, Greinwald R, Rogler G, Frey-Wagner I.Oral administration of dextran sodium sulphate induces a caecum-localized colitis in rabbits.Int J Exp Pathol. 2015 Jun;96(3):151-62.

 

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MP DSS 誘導(dǎo)非嚙齒類動(dòng)物腸炎模型部分文獻(xiàn)

斑馬魚

•Oehlers SH, Flores MV, Hall CJ, Okuda KS, Sison JO, Crosier KE, Crosier PS. Chemically induced intestinal damage models in zebrafish larvae. Zebrafish. 2013 Jun;10(2):184-93.

•Oehlers SH, Flores MV, Hall CJ, Crosier KE, Crosier PS. Retinoic acid suppresses intestinal mucus production and exacerbates experimental enterocolitis. Dis Model Mech. 2012 Jul;5(4):457-67.

•Ling-shiang Chuang, Joshua Morrison, Nai-yun Hsu, Philippe Ronel Labrias, Shikha Nayar, Ernie Chen, Nicole Villaverde, Jody Ann Facey, Gilles Boschetti, Mamta Giri, Mireia Castillo-Martin, Tin Htwe Thin, Yashoda Sharma, Jaime Chu, Judy H. Cho. Zebrafish modeling of intestinal injury, bacterial exposures, and medications defines epithelial in vivo responses relevant to human inflammatory bowel disease. Disease Models and Mechanisms 12(8):dmm.037432 · July 2019.

 

果 蠅

•Amcheslavsky, A., Jiang, J. & Ip, Y.T., 2009. Tissue damage-induced intestinal stem cell division in Drosophila. Cell stem cell, 4(1), pp.49–61.

•Karpowicz, P., Perez, J. & Perrimon, N., 2010. The Hippo tumor suppressor pathway regulates intestinal stem cell regeneration. Development (Cambridge, England), 137(24), pp.4135–4145.

•Ren, F. et al., 2013. Drosophila Myc integrates multiple signaling pathways to regulate intestinal stem cell proliferation during midgut regeneration. Cell research, 23(9), pp.1133–1146.

•Ren, F. et al., 2010. Hippo signaling regulates Drosophila intestine stem cell proliferation through multiple pathways. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107(49), pp.21064–21069.

•Tian, A. & Jiang, J., 2014. Intestinal epithelium-derived BMP controls stem cell self-renewal in Drosophila adult midgut. eLife, 3, p.e01857.

•Tian, A. et al., 2015. Injury-stimulated Hedgehog signaling promotes regenerative proliferation of Drosophila intestinal stem cells. The Journal of cell biology, 208(6), pp.807–819.

•You, J. et al., 2014. Drosophila perlecan regulates intestinal stem cell activity via cell-matrix attachment. Stem cell reports, 2(6), pp.761–769.

•Howard AM. et al DSS-induced damage to basement membranes is repaired by matrix replacement and crosslinking. J Cell Sci. 2019 Apr 8;132(7).

 

兔 

•Leonardi I, Nicholls F, Atrott K, Cee A, Tewes B, Greinwald R, Rogler G, Frey-Wagner I. Oral administration of dextran sodium sulphate induces a caecum-localized colitis in rabbits. Int J Exp Pathol. 2015 Jun;96(3):151-62.

 

豬

•Bassaganya-Riera J, Hontecillas R. CLA and n-3 PUFA differentially modulate clinical activity and colonic PPAR-responsive gene expression in a pig model of experimental IBD. Clin Nutr. 2006 Jun;25(3):454-65.

•Ibuki M, Fukui K, Kanatani H, Mine Y. Anti-Inflammatory Effects of Mannanase-Hydrolyzed Copra Meal in a Porcine Model of Colitis. J Vet Med Sci. 2014 May;76(5):645-51.

•Lee M, Kovacs-Nolan J, Yang C, Archbold T, Fan MZ, Mine Y. Hen egg lysozyme attenuates inflammation and modulates local gene expression in a porcine model of dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis. J Agric Food Chem. 2009 Mar 25;57(6):2233-40.

•Kim CJ, Kovacs-Nolan J, Yang C, Archbold T, Fan MZ, Mine Y. L-cysteine supplementation attenuates local inflammation and restores gut homeostasis in a porcine model of colitis. Biochim Biophys Acta. 2009 Oct;1790(10):1161-9.

•Kim CJ, Kovacs-Nolan JA, Yang C, Archbold T, Fan MZ, Mine Y. l-Tryptophan exhibits therapeutic function in a porcine model of dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis. J Nutr Biochem. 2010 Jun;21(6):468-75.

•Young D, Ibuki M, Nakamori T, Fan M, Mine Y. Soy-derived di- and tripeptides alleviate colon and ileum inflammation in pigs with dextran sodium sulfate-induced colitis. J Nutr. 2012 Feb;142(2):363-8.

•Xiao Y, Yan H, Diao H, Yu B, He J, Yu J, Zheng P, Mao X, Luo Y, Chen D. Early Gut Microbiota Intervention Suppresses DSS-Induced Inflammatory Responsesby Deactivating TLR/NLR Signalling in Pigs. Sci Rep. 2017 Jun 12;7(1):3224.