DSS建模發展歷史

藥物開發需要動物模型來測試療效。經過50多年的發展和優化,葡聚醣硫酸鈉(DSS)潰瘍性結腸炎(UC)模型在眾多動物模型中被廣泛應用於研究發炎性腸道疾病(IBD)的病因和發病機制。

圖1. DSS潰瘍性結腸炎模型的建立

UC 模型的特徵 由建造 決策支援系統

可誘發多種 UC 急性或慢性症狀,如 腹瀉、黏液樣便、糞便潛血、肉眼可見的血便、體重下降、活動量減少、皮毛顏色不佳,透過不同的 DSS 劑量。

表1 DSS結腸炎模型的組織學特徵

DSS 結腸炎模型分類

急性結腸炎模型

慢性期結腸炎模型

組織學變化

結腸充血、水腫、縮短、變脆、重量長度比增加

結腸明顯縮短

不同程度的結腸潰瘍

黏膜增厚、淋巴結腫大

黏膜水腫、杯狀細胞流失、隱窩腫脹和破壞

杯狀細胞流失、隱窩細胞流失

黏膜及黏膜下層不同程度發炎細胞浸潤,上皮細胞破壞

少數動物出現腺瘤性息肉及腫瘤樣改變

DSS UC 模式的優勢

  1. 該協議很容易實現。
  2. DSS UC 模型與人類 UC 症狀非常相似,具有高度的重複性。
  3. 透過控制DSS給藥劑量可誘發多種特徵性症狀,這是DSS UC模型所特有的。
  4. DSS UC 模型可以用多種廣泛使用的模型動物來生成,例如小鼠、大鼠、斑馬魚、豬、果蠅等。
  5. 可以與氧化偶氮甲烷(AOM)聯合使用來創建IBD誘發的結腸炎相關癌症(CAC)模型。

DSS UC模型建構範例

  1. 老鼠 模型點擊查看詳細信息

1)BALB/c小鼠,雌性,6-8週,25g;

2)含3%DSS的無菌飲用水,用0.22μm膜過濾;

3)DSS治療7天;

4)炎症,如結腸 HE染色後觀察組織水腫、充血情形。

圖2 DSS急性大腸炎切片HE染色結果 [1]

  1. 斑馬魚模型點擊查看詳細信息
1)斑馬魚胚胎經由自然產卵而獲得,並在28℃的孵化器中培養至受精後1天(dpf)。5℃循環水(60 μg/mL速溶海洋海鹽)中,添加亞甲基藍至1 dpf;
2)受精1dpf後,使用不含亞甲基藍的E3胚胎培養基繼續培養至受精3dpf;
3)以E3培養基配製10%DSS保存液;
4)以培養基稀釋DSS至最大非致死劑量(DSS濃度參考:0.5%);
5)斑馬魚受精3dpf至6dpf期間以0.5%DSS處理,其各項指標均高於對照組。

圖3 DSS誘導斑馬魚肝臟發炎反應 [2]

3.豬模型點擊查看詳細信息

1)約克夏豬仔 4-5 天;

2)DSS劑量:1.25g/kg,口服,連續5天;

3)觀察到D-甘露醇吸收率增加。

圖4 DSS誘導豬體內D-甘露醇濃度高於對照組 [3]

4.果蠅模型點擊查看詳細信息

1)果蠅,雌性,5-10 天;

2)餵食 中等的 用含有 3% DSS 和 25 μg/mL 博來黴素;

3)果蠅在29℃培養三天,每天更換培養瓶;

4)DSS誘導ISC前驅細胞增生並對果蠅產生致死作用。

圖5 DSS誘導果蠅ISC前驅細胞增殖 [4]

5.C腸炎相關癌症(點擊查看詳細信息

1)BALB/c小鼠,雄性,7週齡;
2)第1天,稱量小鼠並做標記。給小鼠腹腔內注射 10 mg/kg AOM 溶液。
3) 將鼠籠的飲水裝置注滿水。計算每隻老鼠每天7-10毫升水。餵養一周。
4)以2.5%DSS取代飲用水一週;
5)連續兩週給予普通飲水餵食;
6)重複步驟3-4三次。

    圖6 CAC示意圖 由 AOM/DSS 引起的 [5]

    模型評估標準

    1. 疾病活動指數( DAI 評分 )

    該模型透過體重、糞便黏度和潛血等多項參數進行評估,並據此計算出總體DAI。

    表 2 DAI 評分規則

    分數

    體重減輕百分比

    大便稠度

    大便潛血

    0

    0

    普通的

    消極的

    1

    1-5%

    軟凳

    淺藍色

    2

    5-10%

    黏液便

    藍色的

    3

    10-20%

    大便稀軟

    深藍色

    4

    >20%

    \

    大便帶血

    1. 組織學改變評分

    以上指標的評分依據急性結腸炎模型中除淋巴結形成以外的組織學變化進行。使用的HE染色試劑是Cat#60524ES60。

    表3 組織學改變評分

    分數

    潰瘍

    上皮變化

    發炎性浸潤

    淋巴結

    0

    0

    普通的

    沒有任何

    沒有任何

    1

    1

    杯狀細胞流失

    陰道周圍浸潤

    1

    2

    2

    杯狀細胞流失

    黏膜肌層浸潤

    2

    3

    3

    隱窩刪除

    黏膜肌層普遍浸潤,黏膜增厚

    3

    4

    >3

    大量隱窩消失或息肉樣再生

    黏膜下層侵犯

    >3

    1. 冒號 長度
    結腸長度縮短是慢性結腸炎模型的明顯表型,而急性結腸炎模型在第8天也可以檢測到類似的變化。
      4概括

      建議使用 DSS UC 動物模型並結合適當的對照組進行初步實驗。每組至少需要 8-10 隻動物。

      此資源的連結

      1)高曉娜等 營養生物化學雜誌83 (2020) 108438。
      2)馬菁等.水產養殖與漁業(2021)548–557。
      3)Connie J. Kim 等人營養生物化學雜誌21(2010)468-475。
      4)任芳芳等.PNAS.2010.107 (49) 21064-21069。
      5)黃家榮等.Frontiers in Pharmacology.2020.11:586885。

        成功案例 Yeasen 決策支援系統

        成功的急性結腸炎模型建立於 Yeasen DSS(Cat#60316ES,MW:36000~50000)在7天內表現出顯著的表型,如下表所示。

        表4 DSS不同類型腸炎模型的構建

        模型

        建模範例

        造型方案

        建模結果

        使用評估

        急性結腸炎

        BALB/c小鼠,雌性,6-8週,25克

        3%-5% DSS連續7天自由飲用

        第5天出現,結腸長度縮短,HE染色,發炎明顯

        成型速度快,時間短。符合急性結腸炎模型的特徵

        C57BL/6小鼠,雄性,8週,20公克

        3%-5% DSS管飼,持續給藥

        第 5 天出現,結腸縮短,體重減輕,血,腹瀉

        發黴率高,持續時間短。符合急性結腸炎模型的特徵

        慢性結腸炎

        C57BL/6小鼠,雄性,8週,22公克

        1-2% DSS 管飼法,持續給藥

        Day40出現,結腸縮短,體重下降,血,腹瀉

        成型率高。符合慢性結腸炎模型的特徵

        結腸癌

        C57BL/6小鼠,雄性,8週,21克

        1%-2% DSS 自由採食 5 天,持續 3 週

        14週結腸長度縮短,體重減輕,HE染色,發炎明顯

        成型率高。符合大腸癌模型特徵

        空氣品質

        無論是急性DSS結腸炎模型或慢性DSS結腸炎模型,腸炎的嚴重程度和成功率都與小鼠種類(不同的遺傳背景)、DSS濃度和給藥週期有關。

        表5 DSS結腸炎建模常見問題

        可能出現的問題

        可能的原因

        建議的解決方案

        小鼠死亡率高

        DSS 濃度過高

        降低所施用的 DSS 濃度

        無腸炎症狀或腸炎症狀較輕的小鼠

        DSS 濃度過低

        提高DSS加藥濃度;減少週期間隔(10-14天)

        同一組小鼠,腸炎症狀差異很大

        瓶蓋堵塞

        每天檢查小鼠飲水瓶

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        規格

        葡聚醣硫酸鈉(DSS),結腸炎級 分子量:36000~50000

        60316ES25/60/76/80

        二十五 克/100克/500克/1公斤

        偶氮甲烷 (AOM)

        60751ES03/08/10

        1 毫克/5 毫克/10 毫克

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