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DSS溃疡性结肠炎模型的构建 ——急性肠炎动物模型和慢性肠炎动物模型

——急性肠炎动物模型和慢性肠炎动物模型

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一、建模背景——DSS造模发展历程

现如今,有多种动物实验模型被广泛用于研究炎症性肠炎(inflammatory bowel disease, IBD)的病因、发病机制及测试新开发药物药效等,尤其以葡聚糖硫酸钠盐(Dextran Sulfate Sodium Salt,DSS)结肠炎(ulcerative colitis,UC)模型应用最广。溃疡性结肠炎动物模型发展历程见图1。

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图-1 DSS溃疡病结肠炎模型发展历程


二、DSS溃疡性结肠炎模型的特点

本实验模型使用小鼠、大鼠、仓鼠、豚鼠或猪、兔等动物均可造模,通过给予动物自由饮用不同浓度的DSS水溶液,根据用药时间及用药周期可制成急性和慢性两种结肠炎模型。该模型症状表现与人类UC极为相似,主要表现为腹泻、黏液样便、粪便潜血、肉眼血便、重量减轻、活动度减少,毛色变差等。急性期结肠炎模型和慢性期结肠炎模型组织学改变见表-1。

 表-1 DSS结肠炎模型组织学特征

DSS结肠炎模型类别

急性期结肠炎模型

慢性期结肠炎模型

组织学改变

结肠充血、水肿、变短、变脆、重量长度比增加

结肠明显缩短

出现不同程度的结肠溃疡

粘膜增厚、淋巴结肿大

黏膜水肿、杯状细胞缺失、隐窝肿胀破坏

杯状细胞缺失、隐窝缺失

黏膜和黏膜下层出现不同程度的炎症细胞浸润,上皮细胞损伤

小部分动物出现腺瘤性息肉、肿瘤样改变


三、 DSS溃疡性结肠炎模型的优势

本实验模型具有诸多优势:

①与人UC极度相似,如症状表现及组织学改变。因此该模型可用于研究急性结肠炎、慢性结肠炎的发生发展机制,也可用于药物的药效研究等,为人UC的实验研究提供借鉴。

②采用自由饮用DSS水溶液的方法建立动物模型,简单易行;模型成功率高,实验重复性强。且造价较低。

③用不同的DSS溶液浓度、给药时间和给药频率,可制成急性和慢性两种结肠炎模型。模型持续时间长,体现了急性向慢性转化的动态过程,解决了UC的慢性化和维持问题,这是以前许多模型无法比拟的。

④已成功在多种属动物中成功造模。

⑤联合氧化偶氮甲烷 (azoxymethane, AOM)用药,可用于诱发结肠炎相关性癌症 (colitis associated cancer, CAC) 动物模型,成功模拟IBD诱发CAC的过程。


四、DSS溃疡性结肠炎模型的建模(以小鼠动物模型为例说明)

实验候选动物:C57BL/6或BALB/c,雌性,6-8周。每组至少8-10只小鼠。

造模试剂:DSS,Mw 36000-50000,含硫量16-20%。

DSS浓度:急性期模型通常为3-5%,慢性期模型通常为1-3%;可根据实验需求及动物类型摸索浓度。该浓度为质量体积比,使用饮用水配置后,过滤除菌。


1. 急性DSS结肠炎模型

Day1:称重并标记各组C57BL/6小鼠。待造模小鼠饮用3-5% DSS水溶液,未处理组小鼠饮用正常水。

Day3:给予待造模小鼠更换新鲜3-5%DSS饮用水。

Day5:给予待造模小鼠更换新鲜3-5%DSS饮用水。

Day8:给予待造模小鼠更换新鲜不含DSS的饮用水。


2. 慢性DSS结肠炎模型

Day1:称重并标记各组C57BL/6小鼠。待造模小鼠饮用1-3% DSS水溶液,未处理组小鼠饮用正常水。

Day3:给予待造模小鼠更换新鲜1-3%DSS饮用水。

Day5:给予待造模小鼠更换新鲜1-3%DSS饮用水。

Day8:给予待造模小鼠更换新鲜不含DSS的饮用水。

Day22-Day26:重复Day1-Day5操作。

Day29:给予待造模小鼠更换新鲜不含DSS的饮用水。

Day43-Day47:重复Day1-Day5操作。

Day50:给予待造模小鼠更换新鲜不含DSS的饮用水。

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图-2 DSS UC model


3.如何评价造模是否成功?


1). 疾病活跃指数评分 Disease Activity Index, DAI score

从三个方面进行评估打分,分别为体重、粪便粘稠度、粪便潜血等指标,评分细则见表-3。其中,粪便潜血测试可使用尿粪隐血检测试剂盒 (联苯胺法)(Yeasen,60403ES60)。DAI评分为三个指标之和。

 表-3 DAI评分细则

评分

体重下降百分比

粪便粘稠度

粪便潜血

0

0

正常

阴性

1

1-5%

软便

浅蓝

2

5-10%

黏液样便

蓝色

3

10-20%

稀液状便

深蓝

4

>20%


肉眼血便


2). 组织学变化评分

a) 溃疡形成个数:无—01个溃疡—1,2个溃疡—23个溃疡—3,>3个溃疡—4

b) 上皮细胞变化:正常—0,杯状细胞缺失—1,杯状细胞大面积缺失—2,隐窝缺失—3隐窝大面积缺失或息肉状再生—4

c) 炎症浸润:无—0,隐窝周围浸润—1,黏膜肌层出现浸润—2,黏膜肌层普遍浸润,黏膜增厚—3,黏膜下层浸润—4

d) 淋巴结形成:无—01个淋巴结—1,2个淋巴结—23个淋巴结—3,>3个溃疡—4

组织学变化评分为上述各指标之和,在急性结肠炎模型中淋巴结形成不做评分。组织学分析的标准方法为HE染色(Yeasen, 60524ES60)。

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图-3 DSS溃疡性结肠炎组织学变化模拟图

3). 结肠长度

急性结肠炎模型中,第8天可检测到结肠长度缩短;慢性结肠炎模型中,结肠长度缩短更加明显。

4). 总结

DSS UC动物模型构建应先进行预实验,摸索建模条件,建议预实验每组小鼠8-10只,并设立对照组。通常出现体重减轻、稀便、腹泻、血便或粪便潜血、溃疡可视为DSS药物有效,造模成功。


五、建模成功数据及案例分享

目前翊圣葡聚糖硫酸钠盐(DSS)已在市场广泛应用,并取得良好成果。在建模过程中,小鼠的品系以及DSS产品的用药量,可能也是导致建模成功的关键之处,且发现成模时间主要集中在7天左右,效果十分显著。通过对客户实验方案的了解以及数据反馈,将其汇总并分享,详细见下表-4。

表-4 DSS建模成功数据

物种

性别

DSS

浓度

给药方 式

成模时 间

症状

成模率

小鼠BALB/c

3%-5%

自饮

3天

结肠长度缩短、HE染色,炎症明显

时短成模高

小鼠C57BL/6

3%-5%

自饮

4天

体重下降、便血、拉稀

时短成模高

小鼠C57BL/6

3%-5%

自饮

7天

体重下降、便血、HE染色,炎症明显

时短成模高

小鼠C57BL/6

3%-5%

自饮

6-7天

结肠长度缩短、HE染色,炎症明显

时短成模高

小鼠C57BL/6

3%-5%

自饮

10天

体重下降、便血、拉稀

时短成模高

小鼠BALB/c

3%-5%

自饮

30天

体重下降、便血、拉稀、结肠长度缩短

时短成模高

大鼠

3%-5%

自饮

5-7天

拉稀、结肠长度缩短、HE染色炎症明显

成模率中等

DSS结肠炎模型建模成功标准主要从体重、粪便粘稠度、粪便潜血、结肠变化等指标来判断,下图5为大家展示了两组建模成功的结肠切片HE染色:

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图-4 结肠切片HE染色


六、FAQ

无论急性DSS结肠炎模型还是慢性DSS结肠炎模型,肠炎严重程度与成功与否均与小鼠种属(不同基因背景)、DSS浓度、给药周期等相关。常见问题见下表-5。

 表-5 DSS结肠炎造模常见问题

可能的问题

可能的原因

建议解决办法

小鼠致死率高

DSS浓度太高

降低DSS给药浓度

小鼠无肠炎症状或低肠炎症状

DSS浓度太低

升高DSS给药浓度;减少循环间隔时间(10-14天)

同一组小鼠,肠炎症状差异大

瓶盖堵塞

每天检查小鼠饮水瓶


七、相关产品

产品名称

货号

规格

价格(元)

Dextran Sulfate Sodium Salt(DSS)结肠炎建模用葡聚糖硫酸钠盐 MW:36000~50000

60316ES25/60/76/80

25/100/500/1000g

753/1953/7353/13853

Urine Fecal Occult Blood Test Kit 尿粪隐血检测试剂盒 (联苯胺法)

60403ES60

100 T

288

Hematoxylin and Eosin Staining Kit  苏木素伊红(H&E)染色试剂盒

60524ES60

2×100 mL

358


八、相关专题

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