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

Detta arbete stöds delvis av bidrag från NIH (R01 DK124611 till XZS) och det amerikanska försvarsdepartementet (W81XWH-20-1-0681 till XZS). Histologiarbetet gjordes med hjälp av UTMB Surgical Pathology Lab.

Alla djurförsök utfördes enligt den institutionella djurvårds- och användningskommittén vid University of Texas Medical Branch (#0907051C). Manliga eller kvinnliga Sprague-Dawley-råttor, ~ 8-9 veckor gamla, användes för studien.
1. Beredning av djur
<ol><li>Snabba råttor i 24 timmar och behandla dem med laxermedel (tarmrengöringsmedel, se Materialtabell) över natten.</li>
	<li>Nästa dag, bedöva råttor med hjälp av ett anestesisystem (se <stro...

<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. M., Li, F., 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+stress+is+a+pro-inflammatory+stimulus+in+the+gut:+In+vitro,+in+vivo+and+ex+vivo+evidence.">Mechanical stress is a pro-inflammatory stimulus in the gut: In vitro, in vivo and ex vivo evidence.</a> PLoS One. 9, 106242 (2014).</li><li>Gabella, G., Yamey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+collagen+by+smooth+muscle+in+the+hyertrophic+intestine.">Synthesis of collagen by smooth muscle in the hyertrophic intestine.</a> Experimental Physiology. 62 (3), 257-264 (1977).</li><li>Katsanos, K. H., Tsianos, V. E., Maliouki, M., Adamidi, M., Vagias, I., Tsianos, E. 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-inducerad kolit introducerades 1989 och har använts som en experimentell modell av Crohns sjukdom sedan dess 19,20,23. Betydande egenskaper hos denna modell hos gnagare inkluderar utvecklingen av en transmural inflammation som liknar de histopatologiska lesionerna som utvecklats vid mänsklig Crohns sjukdom19,20. Tidigare studier på modellen har främst fokuserat ...

Inflammatorisk tarmsjukdom (IBD), inklusive ulcerös kolit (UC) och Crohns sjukdom (CD), kännetecknas av kronisk inflammation i mag-tarmkanalen (GI). Det påverkar ~ 1-2 miljoner amerikaner1. De beräknade årliga kostnaderna för IBD-vård i USA är 11,8 miljarder dollar. Till skillnad från UC kännetecknas CD-skivan av transmural inflammation och strikturbildning 2,3. Strikturbildning (stenos) förekommer hos upp till 70 % av CD-patienterna3 och kan orsakas av transmural inflammation (inflammatorisk stenos) eller tarmfibros (fibrotisk stenos)4,5. Tarmfibros kännetecknas av överdriven kollagenavsättning och andra extracellulära matriser (ECM) med glattmuskelceller (SMC) som en av de viktigaste mesenkymala celltyperna som är involverade i processen 3,4. Glatt muskelhyperplasi associerad med hypertrofi är en annan signifikant histologisk förändring i fibrotisk stenos i CD6. Även om strikturbildning i CD är förknippad med kronisk inflammation, är ingen antiinflammatorisk behandling effektiv, förutom kirurgisk behandling 2,6. Återfall efter operationen är dock nästan 100%, givet tillräcklig tid 2,7. Som ett inflammatoriskt svar kan fibros och SMC-hyperplasi också utvecklas vid icke-inflammatoriska tillstånd (dvs. tarmobstruktion) i tarmen 8,9; man tror att både inflammationsberoende och oberoende mekanismer är involverade i strikturbildning 3,4. Med tanke på att omfattande forskning om de inflammationsberoende mekanismerna inte har översatts till någon effektiv terapi för strikturbildning behövs studier av den möjliga rollen av inflammationsoberoende mekanismer i tarmfibros.
Som en icke-inflammatorisk faktor är mekanisk stress (MS) associerad med ödem, inflammatorisk cellinfiltration, vävnadsdeformation, fibros och stenos 10,11,12,13 vanligt förekommande i IBD, särskilt CD, som kännetecknas av transmural inflammation. Mekanisk stress är mest anmärkningsvärd i stenotisk CD, där stenos (inflammatorisk eller fibrotisk) i inflammationsstället presenterar mekanisk stress i den lokala vävnaden och leder till lumendistans i segmentet proximalt till obstruktionsstället10,14. Tidigare in vitro-studier har visat att mekanisk stress förändrar genuttryck av specifika inflammatoriska mediatorer (dvs. COX-2, IL-6)8,14,15 och tillväxtfaktorer (dvs. TGF-β) i mag-tarmvävnaderna, särskilt tarms glatta muskelceller (SMC)16. Nyligen genomförda studier visade också att uttrycket av specifika profibrotiska mediatorer såsom bindvävstillväxtfaktor (CTGF) är mycket känsligt för mekanisk stress17,18. Det antogs att mekanisk stress kan spela en oberoende patogen roll i CD-associerad inflammation, fibros och vävnadsombyggnad. Den patogena betydelsen av mekanisk stress vid tarminflammation, fibros och glattmuskelhyperplasi i CD förblir emellertid i stort sett outforskad. Detta kan delvis bero på att inflammation är en mer synlig och bättre studerad process än mekanisk stress. Ännu viktigare är att det inte har funnits någon väldefinierad djurmodell av IBD för att skilja effekten av mekanisk stress från inflammation.
Det aktuella arbetet beskriver en gnagarmodell av Crohns-liknande kolit inducerad genom intrakolonisk injektion av haptenreagens 2,4,6-trinitrobensensulfonsyra (TNBS)19,20, som kan tjäna syftet att studera rollen som mekanisk stress i CD. Det visade sig att TNBS-instillation inducerade en lokaliserad (~ 2 cm lång) transmural inflammation med lumens förträngning (stenos) i den distala tjocktarmen. Stenosen leder till markant tarmdistans (mekanisk stress)14,15 men inte synlig inflammation i kolonsegmentet proximalt till instillationsstället. Tvärtom presenterar kolonsegmentet distalt till stenosstället varken inflammation eller mekanisk stress. Signifikanta platsspecifika förändringar i genuttryck, inflammation, fibros och SMC-hyperplasi observerades på de tre olika platserna. Resultaten tyder på att mekanisk stress, särskilt mekaniskt stressinducerat genuttryck, kan spela en avgörande roll för att utveckla fibros och hyperplasi i Crohns kolit.

<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

Inflammatoriska tarmsjukdomar (IBD) som Crohns sjukdom (CD) är kroniska inflammatoriska störningar i mag-tarmkanalen som påverkar cirka 20 per 1 000 000 i Europa och USA. CD kännetecknas av transmural inflammation, tarmfibros och luminal stenos. Även om antiinflammatoriska terapier kan hjälpa till att kontrollera inflammation, har de ingen effekt på fibros och stenos i CD. Patogenesen av CD är inte väl förstådd. Aktuella studier fokuserar främst på att avgränsa dysreglerade tarmimmunsvarsmekanismer. Medan CD-associerad transmural inflammation, tarmfibros och luminal stenos alla representerar mekanisk stress på tarmväggen, är rollen som mekanisk stress i CD inte väl definierad. För att avgöra om mekanisk stress spelar en oberoende patogen roll i CD har ett protokoll för TNBS-inducerad CD-liknande kolitmodell hos gnagare utvecklats. Denna TNBS-inducerade transmurala inflammations- och fibrosmodell liknar patologiska kännetecken för CD i tjocktarmen. Det induceras av intrakolonisk instillation av TNBS i distal kolon hos vuxna Sprague-Dawley-råttor. I denna modell leder transmural inflammation till stenos vid TNBS-instillationsstället (site I). Mekanisk distans observeras i den del som är proximal till instillationsstället (site P), vilket representerar mekanisk stress men inte synlig inflammation. Kolondelen distal till inflammation (plats D) presenterar varken inflammation eller mekanisk stress. Distinkta förändringar av genuttryck, immunsvar, fibros och glattmuskeltillväxt på olika platser (P, I och D) observerades, vilket belyser en djupgående inverkan av mekanisk stress. Därför kommer denna modell av CD-liknande kolit att hjälpa oss att bättre förstå CD: s patogena mekanismer, särskilt rollen som mekanisk stress och mekaniskt stressinducerat genuttryck i immundysregulering, tarmfibros och vävnadsombyggnad i CD.

Makroskopisk bild av Crohns-liknande kolit inducerad av intrakolonisk instillation av TNBS Som visas i figur 1 inducerade intrakolonisk instillation av TNBS hos råttor en lokaliserad transmural inflammation (~ 2 cm lång) med förtjockad tarmvägg och smalare lumen (stenos) på platsen för instillation i distal kolon (figur 1A). Platsen för TNBS-instillation kallas plats I. Som ett resultat av transmural inflammation och stenos finns både...

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

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

Det föreliggande protokollet beskriver utvecklingen av en Crohns-liknande kolitmodell hos gnagare. Transmural inflammation leder till stenos vid TNBS-instillationsstället, och mekanisk utvidgning observeras i segmentet proximalt till stenosen. Dessa förändringar gör det möjligt att studera mekanisk stress vid kolit.

En TNBS-inducerad gnagaremodell för att studera den patogena rollen av mekanisk stress i Crohns sjukdom

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

Så i vårt protokoll leder intrakolonisk instillation av TNBS till transmural inflammation vid instillationsstället och den mekaniska distansen i segmentet proximalt till inflammation. Så detta efterliknar stenotisk Crohns sjukdom. Eftersom det proximala segmentet är mekaniskt utsträckt men inte visar en synlig inflammation, hjälper en jämförande studie av det proximala segmentet och inflammationsstället att avgöra om mekanisk stress spelar en roll i Crohns kolit.Tidigare studier fokuserar endast på inflammationsstället. Vårt protokoll som arbetar på olika platser i modellen belyser en kritisk roll av mekanisk stress i Crohns sjukdom, särskilt vid stenotisk Crohns sjukdom. För att börja, placera råttorna på anestesibordet i ryggläge.För att inducera kolit, sätt in en medicinsk kvalitet, öppen, polyuretankateter genom anus i ungefär sju till åtta centimeter från analkanten och försiktigt införa TNBS i tjocktarmen. Administrera skenkontrollråttorna med 250 mikroliter saltlösning. För att hjälpa fördelningen av TNBS eller saltlösning och undvika spill, håll råttorna i ryggläge med huvudet nedåt i ungefär 30 graders vinkel, med anus stängd i två minuter.Öppna råttbuken med sax och pincett av kirurgisk kvalitet. Ta försiktigt bort hela tjocktarmen ovanför analkanalen och överför tjocktarmen omedelbart till iskall 1x HBSS-buffert. Räta ut tjocktarmen i bufferten och mät kolonlängden med hjälp av en linjal.Ta en nylontråd och cirkla den runt tjocktarmen för att mäta den yttre omkretsen av kolonsegmenten i kontroll och TNBS-behandlade råttor. Ta vävnader med full tjocklek för histologi. Skär upp tjocktarmen längs det mesenteriska kortet och rengör tjocktarmen noggrant med HBSS-buffert.Bedöm kolon för makroskopisk inflammationspoäng baserat på de fördefinierade kriterierna med minimala modifieringar. Samla kolonvävnadsprover från TNBS-behandlade råttor på platserna P, I och D.Site P är delen två till tre centimeter före inflammationsställets orala marginal. Plats I är inflammationsstället där TNBS införs, vanligtvis fyra till sex centimeter från slutet av tjocktarmen.Slutligen är plats D delen en till två centimeter distal till inflammationsställets aborala marginal. Intrakolonisk instillation av TNBS hos råttor inducerade en lokaliserad transmural inflammation ungefär två centimeter lång med förtjockad tarmvägg och smalare lumen på platsen för instillation i distal kolon. Platsen för TNBS-instillation kallades site I.As ett resultat av transmural inflammation och stenos, både inflammation och mekanisk stress var närvarande på plats I.Stenosen på plats I ledde till markant lumendistension i segmentet proximalt till platsen för TNBS-instillation, kallad site P.Kolonomkretsen ökade signifikant på platserna P och I jämfört med sham control colon.Medan den var mekaniskt utsträckt visade plats P inte synlig inflammation. Tvärtom presenterade kolonsegmentet distalt till TNBS-instillationen som kallas plats D varken inflammation eller mekanisk distension. Den makroskopiska poängen av inflammation på plats I hos de TNBS-behandlade råttorna ökade dramatiskt jämfört med skenkontroller på platserna P och D hos kolitråttor.Inflammationspoängen på platserna P och D ökade inte signifikant jämfört med sham. Så det är viktigt att studera inte bara plats I utan platser P och D i modellen, eftersom detta hjälper till att känna igen den patogena betydelsen av mekanisk stress i Crohns sjukdom. För att ytterligare avgöra om mekanisk stress är en patogen faktor vid tarminflammation kan man också försöka frigöra mekanisk distans genom att mata djuren uteslutande med flytande kost och se om detta hjälper till med inflammation och tarmfunktion.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Introducing Shear Stress in the Study of Bacterial Adhesion

Introduktion Shear stress i studien av bakteriell vidhäftning

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

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

Kutan leishmaniasis i rygghuden för Hamsters: en användbar modell för screening av Antileishmanial Drugs

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

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

Induktion av transplantat-mot-värd-sjukdom och<em&gt; In Vivo</em&gt; T cell övervakning med en MHC-matchade musmodell

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

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

Användning av artificiell Sputum Medium för att testa antibiotika effekt mot<em&gt; Pseudomonas aeruginosa</em&gt; I villkor som är mer relevanta för cystisk fibros Lung

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

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

Undersöka roll Nasofaryngeal-associerad lymfretikulärvävnad (NALT) i Mus Responses to Vaccines

The nasopharyngeal-associated lymphoreticular tissues (NALT) found in humans, rodents, and other mammals, contribute to immunity in the nasal sinuses1-3. ...

An In vitro Co-infection Model to Study Plasmodium falciparum-HIV-1 Interactions in Human Primary Monocyte-derived Immune Cells

An In vitro Co-infection Model to Study Plasmodium falciparum-HIV-1 Interactions in Human Primary Monocyte-derived Immune Cells

En<em&gt; In vitro</em&gt; Co-infektion modell för att studera<em&gt; Plasmodium falciparum</em&gt;-HIV-1 Interactions in Human primära monocyt-härledda Immunceller

Plasmodium falciparum, the causative agent  of the deadliest form of malaria, and human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) are among the most important ...

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

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

Ett<em&gt; In vitro</em&gt; Modell för att studera skillnader mellan de mänskliga makrofagdifferentiering och polarisation

Monocyte-derived macrophages represent an important cell type of the innate immune system. Mouse models studying macrophage biology suffer from the ...

The WinCF Model - An Inexpensive and Tractable Microcosm of a Mucus Plugged Bronchiole to Study the Microbiology of Lung Infections

WinCF-modellen - En billig och tålbar mikrokosmos av en slimkopplad bronkiol för att studera mikrobiologin av lunginfektioner

Many chronic airway diseases result in mucus plugging of the airways. Lungs of an individual with cystic fibrosis are an exemplary case where their ...

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

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

En Ex Vivo kyckling primära Bursal-cellkultur modell att studera Bursal infektionssjukdom Virus patogenes

Infectious bursal disease virus (IBDV) is a birnavirus of economic importance to the poultry industry. The virus infects B cells, causing morbidity, ...

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

Produktion av Pseudotyped partiklar att studera högpatogen coronavirus i biosäkerhet nivå 2 miljö

The protocol aims to generate coronavirus (CoV) spike (S) fusion protein pseudotyped particles with a murine leukemia virus (MLV) core and luciferase ...