Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Цель здесь состоит в том, чтобы наметить протокол для исследования механизмов дисбактериоза при сердечно-сосудистых заболеваниях. В этой статье обсуждается, как асептически собирать и пересаживать образцы фекалий мышей, изолировать кишечник и использовать метод «швейцарского рулета» с последующим иммуноокрашиванием для опроса изменений в желудочно-кишечном тракте.
Дисбиоз кишечной микробиоты играет роль в патофизиологии сердечно-сосудистых и метаболических нарушений, но механизмы недостаточно изучены. Трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) является ценным подходом к определению прямой роли всей микробиоты или изолированных видов в патофизиологии заболевания. Это безопасный вариант лечения для пациентов с рецидивирующей инфекцией Clostridium difficile . Доклинические исследования показывают, что манипулирование микробиотой кишечника является полезным инструментом для изучения механистической связи между дисбактериозом и заболеванием. Трансплантация фекальной микробиоты может помочь в разработке новых терапевтических средств, нацеленных на микробиоту кишечника, для ведения и лечения кардиометаболических заболеваний. Несмотря на высокий уровень успеха у грызунов, остаются трансляционные изменения, связанные с трансплантацией. Цель здесь состоит в том, чтобы дать рекомендации по изучению влияния микробиома кишечника на экспериментальные сердечно-сосудистые заболевания. В этом исследовании описан подробный протокол сбора, обработки, обработки и трансплантации фекальной микробиоты в исследованиях на мышах. Этапы сбора и обработки описаны как для доноров, так и для доноров грызунов. Наконец, мы описываем использование комбинации методов швейцарского прокатки и иммуноокрашивания для оценки специфических для кишечника изменений морфологии и целостности сердечно-сосудистых заболеваний и связанных с ними механизмов микробиоты кишечника.
Кардиометаболические нарушения, включая болезни сердца и инсульт, являются основными глобальными причинами смерти1. Отсутствие физической активности, плохое питание, преклонный возраст и генетика модулируют патофизиологию этих расстройств. Накопленные данные подтверждают концепцию, согласно которой микробиота кишечника влияет на сердечно-сосудистые и метаболические нарушения, включая диабет2 типа, ожирение3 игипертонию 4, что может стать ключом к разработке новых терапевтических подходов к этим заболеваниям.
Точные механизмы, с помощью которых микробиота вызывает заболевания, до сих пор неизвестны, и текущие исследования сильно варьируются, отчасти из-за методологических различий. Трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) является ценным подходом к определению прямой роли всей микробиоты или изолированных видов в патофизиологии заболевания. ТФМ широко используется в исследованиях на животных для индуцирования или подавления фенотипа. Например, потребление калорий и метаболизм глюкозы могут быть модулированы путем переноса фекалий от больного донора к здоровому реципиенту 5,6. Было показано, что у людей ТФМ является безопасным вариантом лечения пациентов с рецидивирующей инфекцией Clostridium difficile 7. Появляются доказательства, подтверждающие его использование в лечении сердечно-сосудистых заболеваний; например, ТФМ у пациентов с постным и метаболическим синдромом улучшает чувствительность к инсулину8. Дисбактериоз кишечника также связан с высоким кровяным давлением как в исследованиях на людях, так и на грызунах 9,10,11. ТФМ от мышей, получавших диету с высоким содержанием соли, у безмикробных мышей предрасполагает реципиентов к воспалению и гипертонии12.
Несмотря на высокий уровень успешности ТФМ у грызунов, проблемы с трансляцией остаются. Клинические испытания с использованием ТФМ для лечения ожирения и метаболического синдрома указывают на минимальное влияние на эти расстройства или их отсутствие13,14,15. Таким образом, необходимы дополнительные исследования для выявления дополнительных терапевтических направлений, нацеленных на микробиоту кишечника для лечения кардиометаболических нарушений. Большинство имеющихся данных о микробиоте кишечника и сердечно-сосудистых заболеваниях являются ассоциативными. В описанном протоколе обсуждается, как использовать комбинацию ТФМ и швейцарского метода прокатки, чтобы показать связь между заболеванием и микробиотой кишечника и непосредственно оценить целостность всех отделов кишечника16,17,18.
Общая цель этого метода состоит в том, чтобы дать рекомендации по изучению влияния микробиома кишечника на экспериментальные сердечно-сосудистые заболевания. Этот протокол предоставляет более подробную информацию и ключевые соображения в дизайне эксперимента, чтобы способствовать физиологической трансляции и повысить строгость и воспроизводимость результатов.
Институциональный комитет по уходу за животными и их использованию Университета Вандербильта одобрил все процедуры, описанные в этой рукописи. Самцов мышей C57B1/6 в возрасте 3 месяцев, приобретенных в Лаборатории Джексона, содержали и ухаживали за ними в соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных.
1. Сбор, хранение и обработка образцов фекалий человека
2. Асептический сбор образцов фекалий мышей
ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте асептические методы, включая стерилизованные инструменты.
3. Трансплантация фекалий
4. Измерение систолического артериального давления
ПРИМЕЧАНИЕ: Гнотобиотическим мышам, получавшим ТФМ от 3-месячных мышей C57Bl/6, содержавшихся в обычном состоянии, имплантировали осмотических мини-насосов (Alzet, модель 2002 г.) для инфузии низких доз ангиотензина II (140 нг/кг/мин) в течение 2 недель. Артериальное давление контролировалось еженедельно с помощью хвостовой манжеты. Ранее сообщалось о протоколе имплантации осмотических мини-насосов21. Фрак-манжета была выполнена, как кратко изложено ниже. Неинвазивный метод измерения артериального давления, такой как хвостовая манжета, подходит для исследований ТФМ на гнотобиотических мышах. Подробные шаги о том, как выполнить заднюю манжету, были описаны ранее22.
5. Оценка ТФМ сердечно-сосудистых изменений
6. Приготовление швейцарских роллов для кишечника
7. Иммуноокрашивание кишечника, кишечного тракта
Шаги, описанные выше, обобщены на рисунке 1. Содержимое слепой кишки мыши или фекалии человека ресуспендируют в стерильном физиологическом растворе для приготовления суспензии для введения мышам без микробов (100 мкл) через зонд, сначала в течение 3 дней подряд, затем один...
Ценным подходом к изучению причинно-следственной роли микробиоты кишечника при сердечно-сосудистых и метаболических заболеваниях является перенос всей микробиоты или отдельных видов, представляющих интерес, на безмикробных мышей. Здесь мы описываем протоколы сбора образцов фекалий...
Авторы не заявляют о каких-либо конфликтах интересов, финансовых или иных.
Это исследование было поддержано грантом Вандербильта на премию в области клинических и трансляционных наук UL1TR002243 (А.К.) от Национального центра развития трансляционных наук; Грант Американской кардиологической ассоциации POST903428 (для J.A.I.); и гранты Национального института сердца, легких и крови K01HL13049, R03HL155041, R01HL144941 (А.К.) и грант NIH 1P01HL116263 (В.К.). Рисунок 1 был создан с помощью Biorender.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alexa Fluor 488 Tyamide SuperBoost | ThermoFisher | B40932 | |
Anaerobic chamber | COY | 7150220 | |
Apolipoprotein AI | Novus Biologicals | NBP2-52979 | |
Artery Scissors - Ball Tip | Fine Science Tools | 14086-09 | |
Bleach solution | Fisher Scientific | 14-412-53 | |
Bovine Serum Albumin | Fisher Scientific | B14 | |
CD3 antibody | ThermoFisher | 14-0032-82 | |
CD68 monoclonal antibody | ThermoFisher | 14-0681-82 | |
Centrifuge | Fisher Scientific | 75-004-221 | |
CODA high throughput monitor | Kent Scientic Corporation | CODA-HT8 | |
Cryogenic vials | Fisher Scientific | 10-500-26 | |
Disposable graduate transfer pipettes | Fisher Scientific | 137119AM | |
Disposable syringes | Fisher Scientific | 14-823-2A | |
Ethanol | Fisher Scientific | AA33361M1 | |
Feeding Needle | Fine Science Tools | 18061-38 | |
Filter (30 µm) | Fisher Scientific | NC0922459 | |
Filter paper sheet | Fisher Scientific | 09-802 | |
Formalin (10%) | Fisher Scientific | 23-730-581 | |
High salt diet | Teklad | TD.03142 | |
OMNIgene.GUT | DNAgenotek | OM-200+ACP102 | |
Osmotic mini-pumps | Alzet | MODEL 2002 | |
PAP Pen | Millipore Sigma | Z377821-1EA | |
Petri dish | Fisher Scientific | AS4050 | |
Pipette tips | Fisher Scientific | 21-236-18C | |
Pipettes | Fisher Scientific | 14-388-100 | |
Serile Phosphate-buffered saline | Fisher Scientific | AAJ61196AP | |
Smart spatula | Fisher Scientific | NC0133733 | |
Stool collection device | Fisher Scientific | 50-203-7255 | |
TBS Buffer | Fisher Scientific | R017R.0000 | |
Triton X-100 | Millipore Sigma | 9036-19-5 | |
Varimix platform rocker | Fisher Scientific | 09047113Q | |
Vortex mixer | Fisher Scientific | 02-215-41 | |
Xylene | Fisher Scientific | 1330-20-7, 100-41-4 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены