Name: a tnbs-induced rodent model to study the pathogenic role of mechanical stress in crohn's disease
Uploaded: 2022-03-01T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A TNBS-Induced Rodent Model to Study the Pathogenic Role of Mechanical Stress in Crohn's Disease at JoVE.com

Diese Arbeit wird zum Teil durch Zuschüsse des NIH (R01 DK124611 bis XZS) und des US-Verteidigungsministeriums (W81XWH-20-1-0681 bis XZS) unterstützt. Die histologische Arbeit wurde mit Hilfe des UTMB Surgical Pathology Lab durchgeführt.

Alle Tierversuche wurden nach dem institutionellen Komitee für Tierpflege und -nutzung der University of Texas Medical Branch (#0907051C) durchgeführt. Männliche oder weibliche Sprague-Dawley-Ratten, ~ 8-9 Wochen alt, wurden für die Studie verwendet.
1. Tierpräparation
<ol><li>Fasten Sie Ratten für 24 h und behandeln Sie sie über Nacht mit Abführmittel (Darmreiniger, siehe Materialtabelle).</li>
	<li>Am nächsten Tag betäuben Sie Ratten mit einem An...

<ol>
	<li>Kappelman, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+prevalence+and+geographic+distribution+of+Crohn's+disease+and+ulcerative+colitis+in+the+United+States.">The prevalence and geographic distribution of Crohn's disease and ulcerative colitis in the United States.</a> Clinical Gastroenterology and Hepatology. 5 (12), 1424-1429 (2007).</li><li>Hwang, J. M., Varma, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgery+for+inflammatory+bowel+disease.">Surgery for inflammatory bowel disease.</a> World Journal of Gastroenterology. 14 (17), 2678-2690 (2008).</li><li>Latella, G., Rieder, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intestinal+fibrosis:+Ready+to+be+reversed.">Intestinal fibrosis: Ready to be reversed.</a> Current Opinion in Gastroenterology. 33 (4), 239-245 (2017).</li><li>Rieder, F., Fiocchi, C., Rogler, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms,+management,+and+treatment+of+fibrosis+in+patients+with+inflammatory+bowel+diseases.">Mechanisms, management, and treatment of fibrosis in patients with inflammatory bowel diseases.</a> Gastroenterology. 152 (2), 340-350 (2017).</li><li>Bettenworth, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+Crohn's+disease-associated+small+bowel+strictures+and+fibrosis+on+cross-sectional+imaging:+A+systematic+review.">Assessment of Crohn's disease-associated small bowel strictures and fibrosis on cross-sectional imaging: A systematic review.</a> Gut. 68 (6), 1115-1126 (2019).</li><li>Chen, W., Lu, C., Hirota, C., Iacucci, M., Ghosh, S., Gui, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smooth+muscle+hyperplasia/hypertrophy+is+the+most+prominent+histological+change+in+Crohn's+fibrostenosing+bowel+strictures:+A+semiquantitative+analysis+by+using+a+novel+histological+grading+scheme.">Smooth muscle hyperplasia/hypertrophy is the most prominent histological change in Crohn's fibrostenosing bowel strictures: A semiquantitative analysis by using a novel histological grading scheme.</a> Journal of Crohn's and Colitis. 11 (1), 92-104 (2017).</li><li>Olaison, G., Smedh, K., Sj&#246;dahl, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+course+of+Crohn's+disease+after+ileocolic+resection:+Endoscopically+visualised+ileal+ulcers+preceding+symptoms.">Natural course of Crohn's disease after ileocolic resection: Endoscopically visualised ileal ulcers preceding symptoms.</a> Gut. 33 (3), 331-335 (1992).</li><li>Lin, Y. 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V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Obstruction+and+pseudo-obstruction+in+inflammatory+bowel+disease.">Obstruction and pseudo-obstruction in inflammatory bowel disease.</a> Annals of Gastroenterology. 23 (4), 243-256 (2010).</li><li>Johnson, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix+stiffness+corresponding+to+strictured+bowel+induces+a+fibrogenic+response+in+human+colonic+fibroblasts.">Matrix stiffness corresponding to strictured bowel induces a fibrogenic response in human colonic fibroblasts.</a> Inflammatory Bowel Disease. 19 (5), 891-903 (2013).</li><li>Gayer, C. P., Basson, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+mechanical+forces+on+intestinal+physiology+and+pathology.">The effects of mechanical forces on intestinal physiology and pathology.</a> Cell Signalling. 21 (8), 1237-1244 (2009).</li><li>Cox, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypertonic+saline+modulation+of+intestinal+tissue+stress+and+fluid+balance.">Hypertonic saline modulation of intestinal tissue stress and fluid balance.</a> Shock. 29 (5), 598-602 (2008).</li><li>Shi, X. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+regulation+of+gene+expression+in+gut+smooth+muscle+cells.">Mechanical regulation of gene expression in gut smooth muscle cells.</a> Frontiers in Physiology. 8, 1000 (2017).</li><li>Shi, X. Z., Lin, Y. M., Powell, D. W., Sarna, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathophysiology+of+motility+dysfunction+in+bowel+obstruction:+Role+of+stretch-induced+COX-2.">Pathophysiology of motility dysfunction in bowel obstruction: Role of stretch-induced COX-2.</a> American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver. 300 (1), 99-108 (2011).</li><li>Gutierrez, J. A., Perr, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+stretch+modulates+TGF-beta1+and+alpha1(I)+collagen+expression+in+fetal+human+intestinal+smooth+muscle+cells.">Mechanical stretch modulates TGF-beta1 and alpha1(I) collagen expression in fetal human intestinal smooth muscle cells.</a> American Journal of Physiology. 277 (5), 1074-1080 (1999).</li><li>Lipson, K. E., Wong, C., Teng, Y., Spong, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CTGF+is+a+central+mediator+of+tissue+remodeling+and+fibrosis+and+its+inhibition+can+reverse+the+process+of+fibrosis.">CTGF is a central mediator of tissue remodeling and fibrosis and its inhibition can reverse the process of fibrosis.</a> Fibrogenesis Tissue Repair. 5, 24 (2012).</li><li>Chaqour, B., Goppelt-Struebe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+regulation+of+the+Cyr61/CCN1+and+CTGF/CCN2+proteins.">Mechanical regulation of the Cyr61/CCN1 and CTGF/CCN2 proteins.</a> The FEBS Journal. 273 (16), 3639-3649 (2006).</li><li>Shi, X. Z., Winston, J. H., Sarna, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+immune+and+genetic+responses+in+rat+models+of+Crohn's+colitis+and+ulcerative+colitis.">Differential immune and genetic responses in rat models of Crohn's colitis and ulcerative colitis.</a> American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver. 300 (1), 41-51 (2011).</li><li>Antoniou, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+TNBS-induced+colitis+animal+model:+An+overview.">The TNBS-induced colitis animal model: An overview.</a> Annals of Medicine and Surgery (London). 11, 9-15 (2016).</li><li>Shi, X. Z., Sarna, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+therapy+of+Cav1.2+channel+with+VIP+and+VIP+receptor+agonists+and+antagonists:+A+novel+approach+to+designing+promotility+and+antimotility+agents.">Gene therapy of Cav1.2 channel with VIP and VIP receptor agonists and antagonists: A novel approach to designing promotility and antimotility agents.</a> American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver. 295 (1), 187-196 (2008).</li><li>Lin, Y. M., Sarna, S. K., Shi, X. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prophylactic+and+therapeutic+benefits+of+COX-2+inhibitor+on+motility+dysfunction+in+bowel+obstruction:+Roles+of+PGE2+and+EP+receptors.">Prophylactic and therapeutic benefits of COX-2 inhibitor on motility dysfunction in bowel obstruction: Roles of PGE2 and EP receptors.</a> American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver. 302 (2), 267-275 (2012).</li><li>Morris, G. P., Beck, P. L., Herridge, M. S., Depew, W. T., Szewczuk, M. R., Wallace, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hapten-induced+model+of+chronic+inflammation+and+ulceration+in+the+rat+colon.">Hapten-induced model of chronic inflammation and ulceration in the rat colon.</a> Gastroenterology. 96 (3), 795-803 (1989).</li><li>Mudter, J., Neurath, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Il-6+signaling+in+inflammatory+bowel+disease:+Pathophysiological+role+and+clinical+relevance.">Il-6 signaling in inflammatory bowel disease: Pathophysiological role and clinical relevance.</a> Inflammatory Bowel Disease. 13 (8), 1016-1023 (2007).</li><li>Geesala, R., Lin, Y. M., Zhang, K., Shi, X. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+mechano-transcription+process+as+therapeutic+intervention+in+gastrointestinal+disorders.">Targeting mechano-transcription process as therapeutic intervention in gastrointestinal disorders.</a> Frontiers in Pharmacology. 12, 809350 (2021).</li></ol>

TNBS-induzierte Kolitis wurde 1989 eingeführt und wird seit 19,20,23 als experimentelles Modell für Morbus Crohn verwendet. Wesentliche Merkmale dieses Modells bei Nagetieren sind die Entwicklung einer transmuralen Entzündung, die den histopathologischen Läsionen, die bei menschlichem Morbus Crohn entwickelt wurden, sehr ähnlich ist19,20. Frühere Studien zum Modell...

Entzündliche Darmerkrankungen (IBD), einschließlich Colitis ulcerosa (UC) und Morbus Crohn (CD), sind durch chronische Entzündungen im Magen-Darm-Trakt (GI) gekennzeichnet. Es betrifft ~ 1-2 Millionen Amerikaner1. Die geschätzten jährlichen Kosten für die IBD-Pflege in den USA belaufen sich auf 11,8 Milliarden US-Dollar. Im Gegensatz zu UC ist die CD durch transmurale Entzündung und Strikturbildung gekennzeichnet 2,3. Strikturbildung (Stenose) tritt bei bis zu 70% der CD-Patientenauf 3 und kann durch transmurale Entzündung (entzündliche Stenose) oder Darmfibrose (fibrotische Stenose) verursacht werden4,5. Darmfibrose ist gekennzeichnet durch übermäßige Kollagenablagerung und andere extrazelluläre Matrizen (ECM) mit glatten Muskelzellen (SMC) als einer der wichtigsten mesenchymalen Zelltypen, die an dem Prozess beteiligtsind 3,4. Die mit Hypertrophie assoziierte Hyperplasie der glatten Muskulatur ist eine weitere signifikante histologische Veränderung der fibrotischen Stenose bei CD6. Obwohl die Strikturbildung bei CD mit chronischen Entzündungen verbunden ist, ist keine entzündungshemmende Behandlung wirksam, außer der chirurgischen Behandlung 2,6. Die rezidivierenden Fälle nach der Operation betragen jedoch fast 100%, wenn genügend Zeitzur Verfügung gestellt wird 2,7. Als Entzündungsreaktion können sich Fibrose und SMC-Hyperplasie auch bei nicht-entzündlichen Zuständen (d.h. Darmverschluss) im Darm entwickeln 8,9; Es wird angenommen, dass sowohl entzündungsabhängige als auch unabhängige Mechanismen an der Strikturbildung beteiligtsind 3,4. Angesichts der Tatsache, dass umfangreiche Forschungen zu den entzündungsabhängigen Mechanismen keine wirksame Therapie für die Strikturbildung geführt haben, sind Studien zur möglichen Rolle entzündungsunabhängiger Mechanismen bei Darmfibrose erforderlich.
Als nicht-entzündlicher Faktor tritt mechanischer Stress (MS) im Zusammenhang mit Ödemen, Infiltration entzündlicher Zellen, Gewebedeformation, Fibrose und Stenose10,11,12,13 häufig bei IBD auf, insbesondere bei CD, die durch transmurale Entzündungen gekennzeichnet ist. Mechanischer Stress ist am bemerkenswertesten bei stenotischer CD, wo Stenose (entzündlich oder fibrotisch) an der Entzündungsstelle mechanische Belastung im lokalen Gewebe darstellt und zu Lumendehnung im Segment proximal zur Obstruktionsstelle führt10,14. Frühere In-vitro-Studien haben gezeigt, dass mechanischer Stress die Genexpression spezifischer Entzündungsmediatoren (d. h. COX-2, IL-6)8,14,15 und Wachstumsfaktoren (d. h. TGF-β) im Magen-Darm-Gewebe, insbesondere der glatten Darmmuskelzellen (SMC)16, verändert. Neuere Studien haben auch gezeigt, dass die Expression spezifischer profibrotischer Mediatoren wie des Bindegewebswachstumsfaktors (CTGF) sehr empfindlich auf mechanische Belastung reagiert17,18. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass mechanischer Stress eine unabhängige pathogene Rolle bei CD-assoziierten Entzündungen, Fibrosen und Gewebeumbauten spielen könnte. Die pathogene Bedeutung von mechanischem Stress bei Darmentzündungen, Fibrosen und Hyperplasie der glatten Muskulatur bei der KV bleibt jedoch weitgehend unerforscht. Dies kann zum Teil daran liegen, dass Entzündungen ein sichtbarerer und besser untersuchter Prozess sind als mechanischer Stress. Noch wichtiger ist, dass es kein klar definiertes Tiermodell von IBD gibt, um die Wirkung von mechanischem Stress von der von Entzündungen zu unterscheiden.
Die aktuelle Arbeit beschreibt ein Nagetiermodell der Morbushuhn-ähnlichen Colitis, die durch intrakolonische Injektion von Hapten Reagenz 2,4,6-Trinitrobenzolsulfonsäure (TNBS) 19,20 induziert wird, das dem Zweck dienen könnte, die Rolle der mechanischen Belastung bei CD zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass die TNBS-Instillation eine lokalisierte (~ 2 cm lange) transmurale Entzündung mit Lumenverengung (Stenose) im distalen Dickdarm induzierte. Die Stenose führt zu einer ausgeprägten Darmdehnung (mechanische Belastung)14,15, aber nicht zu einer sichtbaren Entzündung im Dickdarmsegment proximal zur Instillationsstelle. Im Gegenteil, das zur Stenosestelle distale Dickdarmsegment stellt weder eine Entzündung noch eine mechanische Belastung dar. Signifikante ortsspezifische Veränderungen in der Genexpression, Entzündung, Fibrose und SMC-Hyperplasie wurden an den drei verschiedenen Stellen beobachtet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass mechanischer Stress, insbesondere die mechanische, stressinduzierte Genexpression, eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Fibrose und Hyperplasie bei Morbus Crohn Colitis spielen kann.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ACT-1 Control Software Ver2.63</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>DXM1200F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C1000 Touch Thermal Cycler with 96-Well Fast Reaction Module</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>1851196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CFX96 Optical Reaction Module for Real-Time PCR Systems</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>1845097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dako Agilent Artisan Link Pro Special stainer</td>
			<td>Dako</td>
			<td>AR310</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dako-Agilent Masson&#39;s Trichrome Kit ref# AR173</td>
			<td>Dako</td>
			<td>AR173</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DXM1200 Digital Color HR Camera</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>DXM1200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eukaryotic 18S rRNA Endogenous Control</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>4352930E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-Z Anesthesia</td>
			<td>E-Z Systems Inc.</td>
			<td>EZ-155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism 9</td>
			<td>GraphPad</td>
			<td>9.0.2 (161)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hard-Shell 96-Well PCR Plates, low profile, thin wall, skirted, white/clear</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>HSP9601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBSS (Corning Hank&#39;s Balanced Salt Solution, 1x without calcium and magnesium)</td>
			<td>CORNING</td>
			<td>21-021-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HM 325 Microtome</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>23-900-667</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Piramal</td>
			<td>NDC 66794-017-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LI-COR Odyssey Digital Imaging System</td>
			<td>LI-COR</td>
			<td>9120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mastercycler epGradient Thermal Cycler with Control Panel 5340 Thermal Cycler</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5341</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical grade open end polyurethane catheter</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>8890703013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop 2000/2000c Spectrophotometers</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>ND2000CLAPTOP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon Eclipse E800 Upright Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>E800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrocellulose/Filter Paper Sandwiches Pkg of 50, 0.45 &#956;m, 7 x 8.5 cm</td>
			<td>BIO-RAD</td>
			<td>1620215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene Glycol 3350, Osmotic Laxative</td>
			<td>Miralax</td>
			<td>C8175</td>
			<td>Dose: 17g in 226 mL of water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNeasy Mini Kit (250) 
			250 RNeasy Mini Spin Columns, Collection Tubes (1.5 mL and 2 mL), RNase-free Reagents and Buffers</td>
			<td>QIAGEN</td>
			<td>74106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SuperScript III First-Strand Synthesis System</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>18080051</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TaqMan Gene Expression Assays Rn00573960_g1 CTGF Probe</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>4331182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TaqMan Gene Expression Assays Rn99999011_m1 IL6 Probe</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>4331182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TaqMan Fast Advanced Master Mix</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>4444557</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue-Tek Prisma H&#38;E Stain Kit #1</td>
			<td>Sakura</td>
			<td>6190</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue-Tek Prisma Plus Automated Slide Stainer</td>
			<td>Sakura</td>
			<td>6171</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TNBS (Picrylsulfonic acid solution)</td>
			<td>SIGMA-ALDRICH</td>
			<td>92822</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a tnbs-induced rodent model to study the pathogenic role of mechanical stress in crohn's disease

Entzündliche Darmerkrankungen (IBD) wie Morbus Crohn (CD) sind chronisch entzündliche Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes, von denen etwa 20 pro 1.00.000 in Europa und den USA betroffen sind. CD ist gekennzeichnet durch transmurale Entzündungen, Darmfibrose und Luminalstenose. Obwohl entzündungshemmende Therapien helfen können, Entzündungen zu kontrollieren, haben sie keine Wirksamkeit bei Fibrose und Stenose bei CD. Die Pathogenese der CD ist nicht gut verstanden. Aktuelle Studien konzentrieren sich hauptsächlich auf die Abgrenzung von dysregulierten Immunantwortmechanismen des Darms. Während CD-assoziierte transmurale Entzündungen, Darmfibrose und luminale Stenose alle eine mechanische Belastung der Darmwand darstellen, ist die Rolle der mechanischen Belastung bei CD nicht gut definiert. Um festzustellen, ob mechanischer Stress eine unabhängige pathogene Rolle bei CD spielt, wurde ein Protokoll des TNBS-induzierten CD-ähnlichen Kolitis-Modells bei Nagetieren entwickelt. Dieses TNBS-induzierte transmurale Entzündungs- und Fibrosemodell ähnelt pathologischen Kennzeichen von CD im Dickdarm. Es wird durch intrakolonische Instillation von TNBS in den distalen Dickdarm erwachsener Sprague-Dawley-Ratten induziert. In diesem Modell führt eine transmurale Entzündung zu einer Stenose an der TNBS-Instillationsstelle (Site I). Mechanische Dehnung wird in dem Teil proximal zur Instillationsstelle (Site P) beobachtet, der mechanische Belastung, aber keine sichtbare Entzündung darstellt. Der distale bis zur Entzündung (Punkt D) distale Dickdarmabschnitt stellt weder eine Entzündung noch eine mechanische Belastung dar. Markante Veränderungen der Genexpression, der Immunantwort, der Fibrose und des Wachstums der glatten Muskulatur an verschiedenen Stellen (P, I und D) wurden beobachtet, was einen tiefgreifenden Einfluss mechanischer Belastungen hervorhebt. Daher wird uns dieses Modell der CD-ähnlichen Kolitis helfen, die pathogenen Mechanismen von CD besser zu verstehen, insbesondere die Rolle von mechanischem Stress und mechanischer stressinduzierter Genexpression bei Immundysregulation, Darmfibrose und Gewebeumbau bei CD.

Makroskopische Ansicht der Morbus-Crohn-ähnlichen Colitis, induziert durch intrakolonische Instillation von TNBS Wie in Abbildung 1 gezeigt, induzierte die intrakolone Instillation von TNBS bei Ratten eine lokalisierte transmurale Entzündung (~ 2 cm lang) mit verdickter Darmwand und verengtem Lumen (Stenose) an der Instillationsstelle im distalen Dickdarm (Abbildung 1A). Der Ort der TNBS-Instillation wird als Standort I bezeichnet. Als Folg...

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A TNBS-Induced Rodent Model to Study the Pathogenic Role of Mechanical Stress in Crohn's Disease

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Entwicklung eines Morbus Crohn-ähnlichen Colitis-Modells bei Nagetieren. Eine transmurale Entzündung führt zu einer Stenose an der TNBS-Instillationsstelle, und eine mechanische Vergrößerung wird im Segment proximal zur Stenose beobachtet. Diese Änderungen ermöglichen die Untersuchung der mechanischen Belastung bei Colitis.

Ein TNBS-induziertes Nagetiermodell zur Untersuchung der pathogenen Rolle von mechanischem Stress bei Morbus Crohn

Inflammatory bowel diseases (IBD) such as Crohn&#39;s disease (CD) are chronic inflammatory disorders of the gastrointestinal tract affecting ...

In unserem Protokoll führt die intrakolonale Instillation von TNBS zu einer transmuralen Entzündung an der Instillationsstelle und der mechanischen Dehnung im Segment proximal zur Entzündung. Dies ahmt also den stenotischen Morbus Crohn nach. Da das proximale Segment mechanisch aufgebläht ist, aber keine sichtbare Entzündung zeigt, hilft eine vergleichende Untersuchung des proximalen Segments und der Entzündungsstelle festzustellen, ob mechanischer Stress bei Morbus Crohn eine Rolle spielt.Frühere Studien konzentrieren sich nur auf die Entzündungsstelle. Unser Protokoll, das an verschiedenen Stellen im Modell arbeitet, hebt eine kritische Rolle der mechanischen Belastung bei Morbus Crohn hervor, insbesondere bei stenotischem Morbus Crohn. Legen Sie die Ratten zunächst in Rückenlage auf den Anästhesietisch.Um Colitis zu induzieren, führen Sie einen medizinischen, offenen Polyurethankatheter für etwa sieben bis acht Zentimeter vom Analrand durch den Anus ein und instillieren Sie vorsichtig TNBS in den Dickdarm. Verabreichen Sie die Scheinkontrollratten mit 250 Mikrolitern Kochsalzlösung. Um die Verteilung von TNBS oder Kochsalzlösung zu unterstützen und Verschüttungen zu vermeiden, halten Sie die Ratten in Rückenlage mit dem Kopf nach unten in einem Winkel von etwa 30 Grad, wobei der Anus für zwei Minuten geschlossen ist.Öffnen Sie den Hinterleib der Ratte mit einer chirurgischen Schere und einer Pinzette. Entfernen Sie vorsichtig den gesamten Dickdarm über dem Analkanal und übertragen Sie den Dickdarm sofort in den eiskalten 1x HBSS-Puffer. Begradigen Sie den Doppelpunkt im Puffer und messen Sie die Dickdarmlänge mit einem Lineal.Nehmen Sie einen Nylonfaden und kreisen Sie ihn um den Dickdarm, um den äußeren Umfang der Dickdarmsegmente in Kontroll- und TNBS-behandelten Ratten zu messen. Nehmen Sie Gewebe in voller Dicke für die Histologie. Schneiden Sie den Dickdarm entlang der Mesenterialtafel auf und reinigen Sie den Dickdarm gründlich mit HBSS-Puffer.Beurteilen Sie den Dickdarm für makroskopische Entzündungswerte basierend auf den vordefinierten Kriterien mit minimalen Modifikationen. Sammeln Sie Kolongewebeproben von TNBS-behandelten Ratten an den Stellen P, I und D.Site P ist der Teil, der zwei bis drei Zentimeter vor dem oralen Rand der Entzündungsstelle liegt. Site I ist die Entzündungsstelle, an der TNBS eingeträufelt wird, typischerweise vier bis sechs Zentimeter vom Ende des Dickdarms entfernt.Schließlich ist Punkt D der Teil ein bis zwei Zentimeter distal zum Aboralrand der Entzündungsstelle. Die intrakolonale Instillation von TNBS bei Ratten induzierte eine lokalisierte transmurale Entzündung von etwa zwei Zentimetern Länge mit verdickter Darmwand und verengtem Lumen an der Instillationsstelle im distalen Dickdarm. Die Stelle der TNBS-Instillation wurde als Ort bezeichnet, I.As Folge einer transmuralen Entzündung und Stenose, sowohl Entzündungen als auch mechanische Belastungen waren an Ort I vorhanden.Die Stenose an Ort I führte zu einer ausgeprägten Lumendehnung im Segment proximal zur Stelle der TNBS-Instillation, die als Standort P bezeichnet wird.Der Dickdarmumfang war an den Stellen P und I im Vergleich zum Scheinkontrollkolon signifikant erhöht.Obwohl mechanisch aufgebläht, zeigte die Stelle P keine sichtbare Entzündung. Im Gegenteil, das als Ort D bezeichnete Dickdarmsegment distal zur TNBS-Instillation zeigte weder eine Entzündung noch eine mechanische Dehnung. Der makroskopische Score der Entzündung an Ort I bei den mit TNBS behandelten Ratten war im Vergleich zu Scheinkontrollen an den Stellen P und D von Colitis-Ratten dramatisch erhöht.Die Entzündungswerte an den Stellen P und D waren im Vergleich zur Täuschung nicht signifikant erhöht. Daher ist es wichtig, nicht nur Ort I, sondern auch die Standorte P und D im Modell zu untersuchen, da dies hilft, die pathogene Bedeutung mechanischer Belastung bei Morbus Crohn zu erkennen. Um weiter festzustellen, ob mechanischer Stress ein pathogener Faktor bei Darmentzündungen ist, kann man auch versuchen, mechanische Dehnungen freizusetzen, indem man die Tiere ausschließlich mit flüssiger Nahrung füttert und sieht, ob dies bei Entzündungen und Darmfunktion hilft.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Introducing Shear Stress in the Study of Bacterial Adhesion

Introducing Schubspannung in der Studie der bakteriellen Adhäsion

During bacterial infections a sequence of interactions occur between the pathogen and its host. Bacterial adhesion to the host cell surface is often the ...

Forschung

Immunologie und Infektion

Cutaneous Leishmaniasis in the Dorsal Skin of Hamsters: a Useful Model for the Screening of Antileishmanial Drugs

Kutane Leishmaniose in der Rückenhaut von Hamstern: ein nützliches Modell für das Screening von Drogen leishmanientötende

Traditionally, hamsters are experimentally inoculated in the snout or the footpad. However in these sites an ulcer not always occurs, measurement of ...

Induction of Graft-versus-host Disease and In Vivo T Cell Monitoring Using an MHC-matched Murine Model

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Induktion der Graft-versus-Host-Krankheit und<em&gt; In Vivo</em&gt; T-Zell-Überwachung mit einem MHC-matched Mausmodell

Graft-versus-host disease (GVHD) is the limiting barrier to the broad use of bone marrow transplant as a curative therapy for a variety of hematological ...

Use of Artificial Sputum Medium to Test Antibiotic Efficacy Against Pseudomonas aeruginosa in Conditions More Relevant to the Cystic Fibrosis Lung

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Einsatz von künstlichen Sputum Mittlere bis antibiotische Wirkung gegen die getestet<em&gt; Pseudomonas aeruginosa</em&gt; AGB in einen engeren Bezug zu den Mukoviszidose-Lunge

There  is growing concern about the relevance of in vitro antimicrobial  susceptibility tests when applied to isolates of P. aeruginosa from  cystic ...

Examining the Role of Nasopharyngeal-associated Lymphoreticular Tissue (NALT) in Mouse Responses to Vaccines

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Ein<em&gt; In-vitro-</em&gt; Co-Infektion Modell zum Studium<em&gt; Plasmodium falciparum</em&gt; HIV-1-Wechselwirkungen in primären menschlichen Monozyten abgeleitete Immunzellen

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An In vitro Model to Study Heterogeneity of Human Macrophage Differentiation and Polarization

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Ein<em&gt; In-vitro-</em&gt; Modell zur Heterogenität des menschlichen Makrophagen Differenzierung und Polarisierung Studieren

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Das WinCF-Modell - Ein preiswerter und tragbarer Mikrokosmos eines Schleims verstopfte Bronchiole zur Untersuchung der Mikrobiologie von Lungeninfektionen

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An Ex Vivo Chicken Primary Bursal-cell Culture Model to Study Infectious Bursal Disease Virus Pathogenesis

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Production of Pseudotyped Particles to Study Highly Pathogenic Coronaviruses in a Biosafety Level 2 Setting

Produktion von Pseudotyped Partikel hoch pathogene Coronaviren in eine Einstellung "Biosafety Level 2" zu studieren

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