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
1. DSSによって構築されたUCモデルの特徴
2. DSS UCモデルの利点
3. DSS UCモデル構築例
4. モデリング成功の評価基準
5. このリソースへのリンク
6.
7. よくある質問
8. 商品の注文
9. 当社の試薬を使用した論文
10. 読書を尊重する
1. DSSによって構築されたUCモデルの特徴
DSS の投与量の違いにより、下痢、粘液便、便潜血、肉眼的血便、体重減少、活動性の低下、毛色の悪化など、UC の複数の急性または慢性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 |
2. 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で生成できます。
👍 5. IBD 誘発性大腸炎関連癌 (CAC) モデルは、アゾキシメタン (AOM) との併用により作成できます。
3. DSS UCモデル構築例
3.1 マウスモデル（詳細はクリック）
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]
3.2 ゼブラフィッシュモデル（詳細はクリック）
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 日目まで、循環水 (60 μg/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 dpf 以降はメチレンブルーを含まない E3 胚培養培地を使用して 3 dpf まで培養します。
3) E3培地で10% DSS保存溶液を調製します。
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) ゼブラフィッシュを3日齢から6日齢まで0.5% DSSで処理し、指標を観察した。
図3 DSSはゼブラフィッシュの肝臓に炎症反応を引き起こす[2]
3.3 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]
3.4 ショウジョウバエモデル（詳細はクリック）
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] 。
3.5 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 週間行います。
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誘発CACの模式図[5]。](https://seas.ysbuy.com/file/32626/24d9-166605804688444368.jpg?imageView2/2/format/webp/q/100)
図6 AOM/DSS誘発CACの模式図[5] 。
4. モデリング成功の評価基準
4.1 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を使用して評価され、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 |
4.2 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
|
潰瘍の痛み |
潰瘍 |
炎症性エピチェンジ |
炎症性浸潤 |
リンパ節 |
|---|---|---|---|---|
|
0 |
0 |
普通 |
なし |
なし |
|
1 |
1 |
杯細胞の喪失 |
ペリクリプト侵入 |
1 |
|
2 |
2 |
杯細胞の喪失 |
筋粘膜への浸潤 |
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の再生 |
粘膜下層浸潤 |
> |
4.3 コロンの長さ
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。
4.4 まとめ
DSS UC 動物モデルを適切な制御で使用するには、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。DAI は、予備研究の結果を評価するための基準です。
5. 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. Aquaculture and Fisheries (2021) 548–557. （2021年）548-557ページ。
[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、他、PNAS.2010.107 (49) 21064-21069。
[5]Jia-Rong Huang、et al.Frontiers in Pharmacology.2020.11:586885.
6. Yeasen DSSによるモデリングの成功事例
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。 |
7. よくある質問
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 |
8. 商品の注文:
売れ筋商品はM*の1/3の価格で同等の効能があり、在庫も豊富です。
表6 製品の順序
| 製品名 | 猫NO. | サイズ |
| 大腸炎モデル用デキストラン硫酸ナトリウムMW: 36000~50000 | 60316ES25 | 25グラム |
| 60316ES60 | 100グラム | |
| 60316ES76 | 500グラム | |
| 60316ES80 | 1kg |
9. 当社の試薬を使用した論文:
2022
[1]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
[2]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
[3]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、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
[4]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により、DSS誘発性IBDを軽減した[J]。Journal of Functional Foods.2022、105013。IF =4.451
[5]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転写産物の反応[J].生殖毒性学.2022、35-42頁。 IF=3.143
2021
[1]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
[2]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
[3]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
[4]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
[5]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
[6]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で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
[1]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。Gut Microbes、2020 .1–18.IF=10.245
[2]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癌を軽減する[J].Frontiers in Pharmacology.2020.586885.IF =7.561
[3]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
2020年以前
[1] Oehlers SH、Flores MV、Hall CJ、Crosier KE、Crosier PS。レチノイン酸は腸粘液産生を抑制し、実験的腸炎を悪化させる。Dis Model Mech。2012年7月;5(4):457-67。IF =4.973
[2] Kim CJ、Kovacs-Nolan JA、Yang C、Archbold T、Fan MZ、Mine Y. l-トリプトファンはデキストラン硫酸ナトリウム（DSS）誘発性大腸炎のブタモデルにおいて治療効果を発揮する。J Nutr Biochem. 2010年6月;21(6):468-75. IF=6.048
[3] Karpowicz, P., Perez, J. & Perrimon, N.,. Hippo腫瘍抑制経路は腸管幹細胞の再生を制御する。Development（ケンブリッジ、イギリス）、2010、137（24）、pp.4135–4145。IF =6.868
[4] Fan H、Chen W、Zhu J、et al。ToosendaninはM1マクロファージの分極を阻害し、NLRP3インフラマソームとNrf2/HO-1シグナル伝達を制御することにより、デキストラン硫酸ナトリウム誘発性大腸炎を軽減する[J]。国際免疫薬理学、2019、76：105909。IF =3.943
読書について
アゾキシメタン（AOM）とデキストラン硫酸ナトリウム（DSS）誘発大腸炎関連癌モデルの確立
デキストラン硫酸ナトリウム（DSS）を使用した潰瘍性大腸炎ゼブラフィッシュモデリングのプロトコル