デキストラン硫酸ナトリウム（DSS、大腸炎グレード）潰瘍性大腸炎モデルの確立

DSSモデリングの開発の歴史

医薬品開発には、有効性をテストするための動物モデルが必要です。50 年以上の開発と最適化を経て、さまざまな動物モデルの中でも、デキストラン硫酸ナトリウム (DSS) 潰瘍性大腸炎 (UC) モデルは、炎症性腸疾患 (IBD) の病因と病態の研究に広く使用されています。

図1. DSS潰瘍性大腸炎モデルの開発

DSSによって構築されたUCモデルの特徴

DSS の投与量を変えると、下痢、粘液便、便潜血、肉眼的血便、体重減少、活動性の低下、毛色不良など、UC の急性または慢性の複数の症状が誘発される可能性があります。

表1 DSS大腸炎モデルの組織学的特徴

DSS大腸炎モデルカテゴリー

急性大腸炎モデル

慢性期大腸炎モデル

組織学的変化

結腸充血、浮腫、短縮、脆さ、重量対長さ比の増加

結腸が大幅に短縮

さまざまな程度の大腸潰瘍

粘膜肥厚、リンパ節腫脹

粘膜浮腫、杯細胞の喪失、陰窩の腫脹および破壊

杯細胞喪失、陰窩喪失

粘膜と粘膜下層における炎症細胞の浸潤の程度の違い、上皮細胞の損傷

少数の動物における腺腫性ポリープおよび腫瘍様変化

DSS UCモデルの利点

  1. プロトコルは簡単に実装できます。
  2. DSS UC モデルは、高い再現性で人間の UC 症状に非常によく似ています。
  3. 投与されるDSS用量を制御することで、さまざまな特徴的な症状を誘発することができ、これはDSS UCモデルに特有のものです。
  4. DSS UC モデルは、マウス、ラット、ゼブラフィッシュ、ブタ、ショウジョウバエなど、広く使用されているさまざまなモデル動物を使用して生成できます。
  5. IBD 誘発性大腸炎関連癌 (CAC) モデルは、アゾキシメタン (AOM) の併用により作成できます。

DSS UCモデル構築例

  1. マウスモデル（ 詳細はこちら）

1) BALB/cマウス、メス、6～8週齢、25g

2) 3% DSSを含む滅菌飲料水、0.22μmの膜でフィルター処理。

3) DSSは7日間投与された。

4) HE染色後、大腸浮腫やうっ血などの炎症が観察された。

図2 DSS急性大腸炎切片のHE染色結果[1]

  1. ゼブラフィッシュモデル（ 詳細はこちら）
1）ゼブラフィッシュの胚は自然産卵により得られ、受精後1日目（dpf）まで、循環水（60μg/mLインスタント海洋海塩）中で28.5℃のインキュベーター内で育てられ、受精後1日目までメチレンブルーが補充されました。
2）1日後、メチレンブルーを含まないE3胚培養培地を使用して3日後まで培養します。
3）E3培地で10% DSS保存溶液を調製する。
4）DSSを培地で最大非致死量まで希釈する（DSS濃度基準：0.5％）。
5）ゼブラフィッシュは3日齢から6日齢まで0.5％DSSで処理され、指標は次の通りであった。

図3 DSSはゼブラフィッシュの肝臓で炎症反応を誘発する[2]

3.豚モデル（ 詳細はクリック）

1) 生後4～5日のヨークシャー種の子豚

2) DSS投与量：1.25g/kg、5日間経口摂取。

3) D-マンニトールの吸収率の増加が観察された。

図4 子豚のDSS誘発D-マンニトール濃度は対照群よりも高かった[3]

4.ショウジョウバエモデル（ 詳細はこちら）

1) ショウジョウバエ、メス、5～10日

2) 栄養培地は、3% DSSおよび25μg/mLブレオマイシンを含む5%スクロース溶液で調製した。

3) ショウジョウバエは培養瓶を毎日交換しながら29℃で3日間培養された。

4) DSSはISC前駆細胞の増殖を誘導し、ショウジョウバエに致死効果を及ぼした。

図5 DSSはショウジョウバエのISC前駆細胞の増殖を誘導する[4] 。

5.大腸炎関連癌（ 詳細はクリック）

1）BALB/cマウス、雄、7週齢
2）1日目にマウスの体重を測定し、マークを付けます。マウスの腹腔内に10 mg/kgのAOM溶液を注射します。
3) マウスケージの給水口に水を入れます。マウス 1 匹あたり 1 日 7 ～ 10 mL の水を計算します。給餌は 1 週間です。
4) 飲料水を2.5% DSSに置き換えて1週間続ける。
5) 2週間、定期的に飲料水を与えてください。
6) 手順3～4を3回繰り返します。

    図6 AOM/DSSによって誘発されるCACの模式図[ 5 ] 。

    モデル評価基準

    1. 疾患活動性指数（ DAIスコア）

    このモデルは、体重、便の粘度、潜血などの複数のパラメータで評価され、全体的な DAI が生成されます。

    表2 DAIスコアリングルール

    スコア

    体重減少率

    便の硬さ

    便潜血

    0

    0

    普通

    ネガティブ

    1

    1-5%

    軟便

    水色

    2

    5～10%

    粘液便

    青

    3

    10～20%

    軟便

    ダークブルー

    4

    >20%

    \

    ひどい血便
    1. 組織学的変化スコア

    上記の指標は、急性大腸炎モデルのリンパ節形成を除いた組織学的変化に基づいてスコア付けされました。使用した HE 染色試薬は Cat#60524ES60 です。

    表3 組織学的変化スコア

    スコア

    潰瘍

    上皮の変化

    炎症性浸潤

    リンパ節

    0

    0

    普通

    なし

    なし

    1

    1

    杯細胞喪失

    ペリクリプト侵入

    1

    2

    2

    杯細胞喪失

    粘膜筋板の浸潤

    2

    3

    3

    クリプト削除

    粘膜筋板の全般的な浸潤、粘膜の肥厚

    3

    4

    >3

    広範囲にわたる陰窩消失またはポリープ状再生

    粘膜下層浸潤

    >3

    1. 結腸の長さ
    慢性大腸炎モデルでは結腸の長さが短くなることが明らかな表現型でしたが、急性大腸炎モデルでは 8 日目に同様の変化が検出されました。
      4 .まとめ

      DSS UC 動物モデルを適切なコントロールとともに使用する場合、予備実験が推奨されます。グループあたり 8 ～ 10 匹の動物が最小要件です。

      このリソースへのリンク

      1）Xiaona Gao、et al. Journal of Nutritional Biochemistry 83 (2020) 108438.
      2）Jing Ma、et al.水産養殖と漁業（2021）548–557。
      3）コニー・J・キム、他. 栄養生化学ジャーナル21 (2010) 468–475.
      4）Fangfang Ren, et al.PNAS.2010.107 (49) 21064-21069。
      5）Jia-Rong Huang、et al.Frontiers in Pharmacology.2020.11:586885.

        Yeasen DSS によるモデリングの成功事例

        Yeasen DSS (Cat#60316ES、MW: 36000~50000) を使用すると、次の表に示すように、顕著な表現型を持つ成功した急性大腸炎モデルが 7 日間で生成されます。

        表4 DSSによる様々なタイプの腸炎モデルの構築

        モデル

        モデリングサンプル

        モデリング計画

        モデリング結果

        使用評価

        急性大腸炎

        BALB/cマウス、メス、6～8週、25g

        3%-5% DSSを7日間連続で自由に飲む

        5日目に現れ、結腸の長さが短くなり、HE染色で炎症が明らかになった。

        成形速度が速く、時間が短い。急性大腸炎モデルの特性と一致している。

        C57BL/6マウス、雄、8週、20g

        経口投与による3%-5% DSS、継続投与

        5日目に、結腸の短縮、体重減少、便中の血、下痢が起こります。

        高いカビ率と短い持続期間。急性大腸炎モデルの特徴と一致している

        慢性大腸炎

        C57BL/6 マウス、オス、8 週、22 g

        経口投与による1～2％DSS、持続投与

        40日目、結腸短縮、体重減少、便に血が混じる、下痢

        高い成形率。慢性大腸炎モデルの特性と一致している。

        大腸がん

        C57BL/6 マウス、オス、8 週、21 g

        1%-2% DSSを3週間にわたり5日間自由に摂取

        14週目、結腸の長さが短くなり、体重が減少し、HE染色が見られ、明らかな炎症がみられました。

        高い成形率。大腸癌モデルの特性と一致している。

        F AQ

        急性 DSS 大腸炎モデルまたは慢性 DSS 大腸炎モデルに関係なく、腸炎の重症度と成功率は、マウスの種 (異なる遺伝的背景)、DSS 濃度、および投与サイクルに関連しています。

        表5 DSS大腸炎モデリングの一般的な問題

        起こりうる問題

        考えられる理由

        提案された解決策

        マウスの死亡率が高い

        DSS濃度が高すぎる

        投与されるDSSの濃度を下げる

        腸炎の症状がないか、または軽度のマウス

        DSS濃度が低すぎる

        DSS投与濃度を増加し、サイクル間隔を短縮する（10～14日）

        同じマウスのグループでも、腸炎の症状は大きく異なります

        ボトルキャップが詰まった

        マウスの水飲みボトルを毎日チェックする

        商品の注文

        売れ筋商品は、 M*の 1/3 の価格で同じ効果が得られ、在庫も豊富です。

        製品名​​

        記事番号​​

        仕様

        デキストラン硫酸ナトリウム塩（DSS）、大腸炎グレードMW：36000〜50000

        60316ES25/60/76/80

        25g/100g/500g/1kg

        アゾキシメタン (AOM)

        60751ES03/08/10

        1mg/5mg/10mg

        MolPure ®便DNAキット

        18820ES08/50/70

        5T/50T/200T

        MolPure ® Mag48 土壌/便 DNA キット FA

        18528ES48

        48 トン

        MolPure ® Mag 土壌/便 DNA キット

        18526ES20/50/70

        20T/50T/200T

        ヘマトキシリン・エオシン染色キット

        60524ES60

        2×100mL

        尿便潜血検査キット

        60403ES60

        100T

        アルシアンブルー過ヨウ素酸シッフ（AB-PAS）染色液

        60534ES50/60

        6×50mL/6×100mL/

        当社の試薬を使用した論文

        2024

        • [1]Zhong D、Jin K、Wang R、他「炎症性腸疾患とそれに伴う不安とうつ病に対する微細藻類ベースのハイドロゲル」Adv Mater. 2024年1月26日:e2312275. doi: 10.1002/adma.202312275. IF=29.4
        • [2]Zhang Y、Tu S、Ji X、Wu J、Meng J、Gao J、Shao X、Shi S、Wang G、Qiu J、Zhang Z、Hua C、Zhang Z、Chen S、Zhang L、Zhu SJ。Dubosiella newyorkensisは、L-リジン活性化AhR-IDO1-Kyn経路を介して大腸炎の免疫寛容を調節する。Nat Commun。2024年2月13日;15(1):1333。doi：10.1038/s41467-024-45636-x.IF= 16.6
        • [3] Xuan Zhang 、 Xia Gao 、 Xiangzhou Yi 、et al.潰瘍性大腸炎の効果的な予防のためのカンナビジオールを含むマルチターゲットイヌリンベースナノ粒子[J]。Materials Today Bio.2024、25100965。IF = 8.2

        2022

        • Mengmeng Xu、Ying Kong、Nannan Chen、et al.活動性潰瘍性大腸炎における免疫関連遺伝子シグネチャーの同定と CeRNA ネットワークの予測[J].Frontiers in Immunology.2022; 13: 855645. IF=7.561
        • Lujuan Xing、Lijuan Fu、Songmin Cao、et al.LPS誘導RAW264.7マクロファージ細胞およびデキストラン硫酸ナトリウム誘導C57BL/6マウスにおけるウシ骨ゼラチン由来ペプチドの抗炎症効果[J]。Nutrients 2022、14、1479。IF =5.717
        • Wang S、Huang J、Tan KS、et al。イソステビオールナトリウムは、代謝プロファイリング、マクロファージ分極、およびNF-B経路の調節を介してデキストラン硫酸ナトリウム誘発性慢性大腸炎を軽減する[J]。酸化医学と細胞長寿命。2022、4636618。 IF=5.076
        • YuangengLi、PingYu、WenwenFu、et al.Panax ginseng CA Meyer由来の多糖類は、マウスのJAK2/STAT1/NLPR3インフラマソームシグナル伝達経路を阻害することでDSS誘発性IBDを軽減した[J]。Journal of Functional Foods.2022、105013。IF =4.451
        • Lei-NingChen、TaoJing、Zi-BinLin、et al.デキストラン硫酸ナトリウム誘発性大腸炎に対するマウス精巣の代謝およびトランスクリプトーム応答[J]。生殖毒性学。2022、35-42ページ。IF =3.143

        2021

        • Li Zhao、Fei Wang、Zhengwei Cai、et al.潰瘍性大腸炎の治療のための注射可能な粘膜付着性ハイドロゲルによる薬物利用プラットフォームの改善[J].化学工学ジャーナル.424(2021)130464. IF=16.744
        • Lingjun Tong、Haining Hao、Zhe Zhang、et al.ミルク由来の細胞外小胞は腸管免疫を調節し、腸内細菌叢を再形成することで潰瘍性大腸炎を緩和する[J]。Theranostics.2021; 11(17): 8570-8586 IF=11.556
        • Jingjing Gan、Yuxiao Liu、Lingyu Sun、et al.炎症性腸疾患治療のためのマイクロ流体からの経口投与ヌクレオチド送達粒子[J]。Applied Materials Today.2021年12月;25:101231 IF=10.041
        • JialiDong、YuanLi、HuiwenXiao、et al.口腔内微生物叢はマウスモデルにおける大腸癌の放射線治療の有効性と予後に影響を及ぼす[J].Cell reports.2021, 109886. IF=9.423
        • Hao H、Zhang X、Tong L、Liu Q、et al.Lactobacillus plantarumQ7由来の細胞外小胞のマウスの腸内細菌叢および潰瘍性大腸炎への影響[J].Frontiers in Immunology.2021.777147 . IF=7.561
        • Yaohua Fan、Yanqun Fan、Kunfeng Liu、et al.食用ツバメの巣は、Th17/Treg細胞バランスを回復させることにより、C57BL/6Jマウスのデキストラン硫酸ナトリウム誘発性潰瘍性大腸炎を軽減する[J]。Frontiers in Pharmacology.2021.632602. IF=7.561

        2020

        • Li, Y., Dong, J., Xiao, H., Zhang, S., Wang, B., Cui, M., & Fan, S. 腸内常在菌由来の吉草酸は放射線障害から保護する。腸内微生物、2020 .1–18。IF =10.245
        • Jia-Rong Huang、Sheng-Te Wang、Meng-Ning Wei、et al.Piperlongumineはマウス大腸炎および大腸炎関連大腸がんを軽減する[J]。Frontiers in Pharmacology.2020.586885. IF=7.561
        • Gao X、Fan W、Tan L、et al。大豆イソフラボンはERα/NLRP3インフラマソーム経路を標的にして実験的大腸炎を改善する[J]。栄養生化学ジャーナル、2020年、83。IF =6.048

        問い合わせ