腸炎造模：DSS在誘導非嚙齒類動物腸炎模型的作用

關于結腸炎動物模型，大家最熟悉的一定是大小鼠模型了。事實上，除了大小鼠，斑馬魚、兔子、豚鼠、豬等動物也可做結腸炎模型。

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

1. 斑馬魚—Zebrafish

背景介紹 

斑馬魚幼魚是研究炎癥性腸病發(fā)病機理的優(yōu)良模式物種。采用 DSS 誘導的小腸結腸炎模型涵蓋了 TNBS 誘導模型的幾個特征，包括微生物依賴和藥物介入應答的中粒細胞炎癥。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。

 

實驗概述

實驗目的：用 DSS 進行化學誘導，構建小腸結腸炎斑馬魚模型。

實驗動物：3dpf（days post fertilization) 斑馬魚。

實驗材料：DSS（36K-50KDa，MP Biomedicals）。

 

實驗步驟

1. 將斑馬魚胚胎培養(yǎng)在含甲基藍的 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 的儲存液；

3. 用 0.5% 的 DSS 從 3dpf 處理到 6dpf。

 

實驗結論
DSS 和 TNBS 藥物處理均會導致斑馬魚肝臟顏色變深。

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

 

實驗概述

實驗目的：通過給果蠅喂食 DSS，造成組織損傷，研究結腸干細胞是否應答。

實驗動物：3-5 日齡果蠅。

實驗材料：DSS（36K-50KDa，MP Biomedicals），Dextran（MP Biomedicals）。

 

實驗步驟

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. 預先用 500μl 的喂食培養(yǎng)基將 2.5 cm×3.75 cm 的層析紙潤濕，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。

 

實驗結論

1. 喂食 DSS 造成的致死率有劑量依賴性。
2. 與其它化學試劑相比，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：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理，但是豬鞭毛蟲卵能寄生在人和兔體內。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的治療方法。

 

實驗概述

實驗目的：用 DSS 進行化學誘導，構建急性腸炎兔模型。

實驗動物：雌性白色喜馬拉雅兔，體重 1.9-2.1 kg。實驗組 12 只，對照組 5 只。

實驗材料：DSS（36K-50K Da，MP Biomedicals）。

 

實驗步驟

1. 在兔運抵實驗室后，日常飼養(yǎng)至少四天。喂食 DSS 前一周，將飲用水換成有機茴香茶；

2. 將 DSS 溶解在冷的有機茴香茶中，濃度為 0.1%（w/v）。飲料須新鮮配制，至少每兩天更換一次，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，進行 DAI 評分，周期為 14 天。

 

實驗結論

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

案例文獻：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」模型。由 DSS 誘導成急性腸炎，激活了植入約克夏豬腸道菌群仔豬的結腸組織中的 TLR/NLR 信號通路，造成促炎性細胞因子和免疫細胞增加，結腸損傷。而采用西藏豬腸道菌群干預的仔豬并沒有顯著的炎癥反應及細胞因子的增加。

 

實驗概述 

實驗目的：用 DSS 分別誘導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。實驗動物：新生的雜交商品型仔豬，遺傳背景更接近約克夏豬。實驗材料：DSS（36K-50KDa，MP Biomedicals）。

 

實驗步驟 

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，直到實驗結束；

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

 

實驗結論

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。誘導第 3，4，5 天，DAI 指數(shù)評分顯著高于移植了「西藏豬腸道菌群」的仔豬（Fig. A）。

 

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

案例文獻：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 誘導非嚙齒類動物腸炎模型部分文獻

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.