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DSS誘導小鼠實驗性腸炎建模參考文獻

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　　簡單介紹

　　探討硫酸葡聚糖鈉(dextran sodium sulphate，DSS)誘導的小鼠腸炎模型病變結腸組織的谷胱甘肽(GSH)變化及其與病變組織分泌的Th1/Th2型細胞因子IFN-g,IL-4及黏膜損傷的關系

DSS誘導小鼠實驗性腸炎建模參考文獻  的詳細介紹

　　DSS誘導小鼠實驗性腸炎建模參考文獻  

　　GSH在DSS誘導的小鼠實驗性腸炎中的作用 

　　張  靜, 韓  英, 紀  欣, 王志紅, 李虹義, 鄭  力

　　張靜, 中國人民解放軍總醫院軍醫進修學院  北京市  100853
韓英, 紀欣, 王志紅, 李虹義, 鄭力, 北京軍區總醫院消化內科  北京市  100700
張靜, 女, 1973-05-02生, 河北保定人, 漢族. 1997年承德醫學院本科畢業, 解放軍總醫院軍醫進修學院2002級碩士研究生, 主治醫師, 主要從事炎癥性腸病的發病及免疫機制等方面的研究.
北京市自然科學基金資助項目, No. 7042064
通訊作者: 韓英, 100853, 北京市東城區南門倉5號, 北京軍區總醫院消化內科.
電話: 010-66721009
收稿日期: 2005-04-11    接受日期: 2005-04-27

　　Roles of Glutathione in dextran sodium sulphate-induced colitis in mice
Jing Zhang, Ying Han, Xin Ji, Zhi-Hong Wang, Hong-Yi Li, Li Zheng
Jing Zhang, Postgraduate Medical School, General Hospital of Chinese PLA, Beijing 100853, China
Ying Han, Xin Ji, Zhi-Hong Wang, Hong-Yi Li, Li Zheng, Department of Gastroenterology, General Hospital of Beijing Military Command, Beijing 100700, China
Supported by the Natural Science Foundation of Beijing, China, No.7042064
Correspondence to: Dr. Ying Han, Department of Gastroenterology, General Hospital of Beijing Military Command, 5 Nanmencang, East District, Beijing 100700, China.
Received: 2005-04-11    Accepted: 2005-04-27
Abstract
AIM: To investigate the expression of glutathione (GSH) in dextran sodium sulphate(DSS)-induced colitic mucosa and its relationship with cytokine secretion as well as mucosal injury.
METHODS: BALB/c mice in DSS group (n = 10) were fed with 50 g/L DSS to induce experimental colitis and those in normal controls (n = 10) were fed with distilled water. All the mice were killed after 7 days. The pathological changes of the colonic tissues were examined while immunohi-stochemstry was performed with GSH1 antibody to determine the GSH expression. ELISA was used to detect the expression of IL-4 and IFN-g.
RESULTS: The manifestations of acute colitis such as weight decrease, diarrhea and bloody stool appeared in mice of DSS group. focal crypt lesionsPathologically, focal crypt distortion, granulocyte and macrophage invasion were observed. The level of GSH in DSS group was significantly lower than that in control group (20.6 vs 3.14±1.0, t = 3.95, P = 0.01), whereas the expression of IL-4 was marked higher (38.7±4.7 vs 28.7±6.7, t = 3.16, P = 0.009). The content of IFN-g was decreased in DSS group (P>0.05).
CONCLUSION: Low expression of GSH is related to the increase of IL-4, decrease of IFN-g and mucosal injury in DSS-induced colitis in mice.
Key Words: Glutathione; Dextran sodium sulphate; Colitis; Mice; IL-4; IFN-g; Mucosal injury
Zhang J, Han Y, Ji X, Wang ZH, Li HY, Zheng L. Roles of Glutathione in dextran sodium sulphate-induced colitis in mice. Shijie Huaren Xiaohua Zazhi  2005;13(12):1400-1403
摘要
目的: 探討硫酸葡聚糖鈉(dextran sodium sulphate，DSS)誘導的小鼠腸炎模型病變結腸組織的谷胱甘肽(GSH)變化及其與病變組織分泌的Th1/Th2型細胞因子IFN-g,IL-4及黏膜損傷的關系.
方法: 實驗組小鼠(n = 10)給予含50 g/L DSS的蒸餾水自由飲用7 d之后處死，分離出的病變結腸一部分評價其病理學改變并用GSH1抗體做免疫組化，另一部分結腸培養后檢測其IL-4、IFN-g的表達.對照組小鼠(n = 10)給予蒸餾水自由飲用7 d之后處死.
結果: DSS誘導實驗性腸炎小鼠口服50 g/L的DSS溶液7 d出現體重減輕、腹瀉、血便等急性腸炎的表現.病理學切片HE染色發現小鼠病變結腸腺體結構紊亂，黏膜和黏膜下單核細胞和多核細胞浸潤.DSS組病變腸段組織GSH表達較對照組明顯減少(2±0.6 vs 3.14±1.0，t = 3.95, P = 0.01<0.05)，病變結腸分泌的IL-4明顯升高(38.7±4.7 vs 28.7±6.7，t = 3.16, P = 0.009<0.01)， IFN-g輕度降低(P>0.05).
結論: DSS誘導的實驗性腸炎小鼠病變結腸組織GSH的減少與病變結腸組織分泌的細胞因子IL-4增加、IFN-g下降以及黏膜損傷相關.

　　關鍵詞: 谷胱甘肽; 硫酸葡聚糖鈉; 腸炎; 小鼠; IL-4; IFN-g;黏膜損傷
張靜, 韓英, 紀欣, 王志紅, 李虹義, 鄭力. GSH在DSS誘導的小鼠實驗性腸炎中的作用. 世界華人消化雜志  2005;13(12):1400-1403
http://www.wjgnet.com/1009-3079/13/1400.asp
0  引言
炎癥性腸病炎(inflammatory bowel disease，IBD)是一組病因不明的慢性腸道炎癥性疾病，包括了兩種獨立的疾病，潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn’s disease，CD).雖然IBD的發病機制尚不清楚，目前發現其病因學機制與免疫異常、遺傳影響、以及環境因素有關.近年來的研究發現，反應性氧簇(reactive oxygen species，ROS)產生過量對IBD的發展起著重要的作用.胃腸道黏膜自身有一些抗氧化防御系統，可以通過中和連續生成的ROS抵消其損害的影響.在這些防御網絡中，內生硫氫基團，主要是還原型谷胱甘肽(GSH)，在一些動物模型中對胃腸道黏膜細胞保護抵抗氧化應激起著重要的作用[1-2].以往對抗氧化劑作用的大量研究中，已經報道了在IBD患者和實驗性腸炎中包括GSH在內的抗氧化劑水平的降低[3-4]，而對于DSS誘導的實驗性腸炎病變組織GSH的變化及其與黏膜損傷及細胞因子分泌的關系尚不明確，本實驗將對上述問題進行研究和分析.

1  材料和方法
1.1 材料 雄性BALB/c小鼠，5-6周齡，質量18-22 g;DSS(Sodium Dextran Sulfate 5000，Wako Pure Chemical Industries Ltd.大阪，日本和光純藥工業株式會社);HBSS(Hank’s balanced salt solution，Sigma公司);無酚紅、無抗生素的RPMI 1640(HyClone，公司);complete medium RPMI 1640(Cambrex公司);LPS(脂多糖，Sigma公司);DTT(1，4-Dithiothretol，二硫基蘇糖醇，Sigma公司);胎牛血清FBS(中國杭州江濱生物技術有限公司);小鼠IL-4、IFN-g檢測試劑盒(Sigma公司);GSH1:山羊GSH抗體(Santa Cruz公司，sc-15087);山羊SP試劑盒(北京中杉生物試劑公司).
1.2 方法 取10只BALB/c小鼠，將DSS加入蒸餾水中配成50 g/L的DSS溶液，給小鼠自由飲用7 d，8 d處死.正常對照組小鼠10只給予蒸餾水自由飲用7 d，8 d處死.各組小鼠處死后，先將整段結腸取下，測量結腸長度，肉眼觀察結腸的形態，充血、潰瘍、糜爛程度和范圍，計算質量減少率.取充血、糜爛最明顯部位的腸段(環狀、片狀各1塊，正常組取回盲部及近肛門部組織環狀、片狀各1塊)于中性甲醛溶液小瓶送檢病理.便血評分:便血評分將取病理后的腸段縱行切開，其血性內容物用0-3+標準評價:0:無出血，1+:結腸1/3出血，2+:結腸2/3出血，3+:整個結腸均有出血.腸道標本積分:炎癥細胞的滲出評分標準:0分-黏膜固有層內有極少量炎癥細胞，1分-黏膜固有層內有較多的炎癥細胞或黏膜固有層內的炎癥細胞增多，2分-炎癥細胞擴散至黏膜下層，3分-全層均有炎癥細胞滲出;組織損傷評分標準:0分-沒有黏膜損壞，1分-不連續的淋巴上皮損壞，2分-表層黏膜糜爛，3分-廣泛的黏膜破損并向腸壁深層結構擴展[5].
1.2.1 病變組織GSH的表達 應用山羊GSH1抗對病變組織切片進行免疫組化分析，并根據陽性強度及陽性率評分的半定量標準.陽性強度評分標準:0分:(-)，1分:(＋)，2分:(＋＋)，3分(＋＋＋).陽性率評分標準:0分:<10%，1分:10-25%，2分:26-50%，3分:>50%.總分為0-6分.
1.2.2 病變組織產生細胞因子的測定 將腸道病變組織標本置于含10 mmol/L DTT的HBSS中靜置15 min，而后用RPMI1640液清洗腸段2次以除去DTT，在六孔培養板中加入含100 mL/L FBS 1 mL的RPMI1640共2 mL，置于CO2孵育箱內培養24 h，然后收集池內培養液，分裝在3個eppindofe管中，-30℃凍存.應用小鼠IL-4，IFN-g檢測試劑盒(ELISA法)測定IL-4，IFN-g.
    統計學處理 應用STATA 7.0軟件進行統計學處理，先用F檢驗，驗證方差齊性，再進行t檢驗，P<0.05為差異有顯著性.
2  結果
2.1 臨床癥狀及病理學評價 BALB/c小鼠口服50 g/L的DSS溶液7 d成功誘導出急性腸炎，表現為體重減輕、腹瀉、血便等.病理學切片HE染色發現小鼠左半結腸較右半結腸為重，結腸腺體結構紊亂，黏膜及黏膜下單核細胞和多核細胞浸潤等.質量:DSS組小鼠體重下降而正常對照組體重增加(-0.7±0.8 g vs 2.4±0.9 g，t = -7.47，P = 0<0.001).血便:正常對照組小鼠結腸處死后結腸切開未發現血便，而DSS誘導組6只小鼠結腸發現血便(0.7±0.5 vs 0，t = 4.42，P = 0.003<0.001).結腸縮短:DSS誘導腸炎組小鼠與正常對照組小鼠比較，結腸有明顯的充血，水腫，潰瘍形成及長度縮短(9.2±0.6 vs 10.4±0.8，t = -3.72，P = 0.0 017 <0.01).病理評分:結腸病理切片HE染色發現，DSS誘導的實驗性腸炎組小鼠的結腸局部腺體結構紊亂，黏膜及黏膜下中性粒細胞及單核細胞和多核細胞等炎性細胞浸潤，黏膜局部糜爛，部分隱窩破壞，而對照組小鼠未發現上述變化(3.0±0.5 vs 0.4±0.7，t = -8.18，P = 0<0.001，圖1).
2.2 小鼠結腸病變組織GSH表達 應用山羊GSH1抗對病變組織切片進行免疫組化分析，發現GSH主要表達在黏膜表面及腺體細胞的胞質內.通過半定量標準評分，發現DSS誘導實驗性腸炎小鼠的病變腸段組織GSH表達明顯低于對照組 (2±0.6 vs 3.14±1.0，t = 3.95，P = 0.01<0.05，圖2).
2.3 小鼠病變結腸分泌的IFN-g及IL-4 DSS組病變腸段分泌的Th2細胞因子IL-4 顯著高于對照組(38.7±4.7 vs 28.7±6.7，t = 3.16，P = 0.009<0.05);DSS組病變腸段分泌的Th1細胞因子IFN-g較對照組減少但差別無顯著性(20.6±7.4 vs 23.2±5.6，t = -0.70，P = 0.50>0.05).由于DSS組IL-4顯著升高，同時IFN-g下降，致IL-4/IFN-g升高，顯著高于對照組(1.88，1.24).

圖1  對照組和實驗組小鼠結腸組織的病理變化(HE×200). A: 對照組; B: 實驗組.
圖2  對照組和實驗組小鼠結腸組織GSH的表達(×100). A: 對照組; B: 實驗組.

3  討論
DSS誘導的BALB/c小鼠急性實驗性腸炎模型表現為體重減輕，腹瀉，血便等.病理學檢查發現小鼠左半結腸病變較右半結腸為重，結腸黏膜腺體結構紊亂，單核細胞和多核細胞浸潤，黏膜局部糜爛，部分隱窩破壞等[6-7].IBD患者的胃腸道炎癥中滲透的大量炎癥細胞包括巨噬細胞和中性粒細胞等通過產生反應性氧簇(reactive oxygen species，ROS)而將炎癥腸道暴露于氧化應激中.而胃腸道黏膜自身有一些抗氧化防御系統，可以通過中和連續生成的ROS抵消其損害的影響.在這些防御網絡中，內生硫氫基團，主要是還原型谷胱甘肽(GSH)起著重要的作用.GSH是一種包含一個巰基的非蛋白三肽，GSH大量存在于各種不同細胞中在多種生化過程中起著重要的作用.GSH構成細胞防御氧化損傷機制中的第一道防線，而且是普遍存在的細胞類型中的主要氧化還原緩沖劑.在其眾多功能中，其含半胱氨酸的三肽可以減輕蛋白質的二硫化，減輕自由基和內毒素的毒性作用，并維持細胞內氧化還原的平衡[8].Sido et al[4]的研究發現與健康對照組比較IBD患者半胱氨酸濃度明顯減少，其減低水平與疾病臨床活動指數相關，去蛋白血漿中總的巰基成分均明顯減少，術后3 mo恢復到正常水平.Zea-Iriarte et al[9]發現在TNS(三硝基苯硫酸，trinitrobenzene sulphonic acid)誘導的實驗性腸炎中，GSH濃度及谷胱甘肽硫基轉移酶，Cu，Zn超氧化物歧化酶均減低，但是谷胱甘肽過氧化物酶卻增加.我們的實驗研究發現 DSS組病變腸段組織GSH表達明顯低于對照組 (2±0.6 vs 3.14±1.0，t = 3.95，P = 0.01<0.05)，與文獻報告相似，說明GSH不足與IBD和實驗性腸炎的炎癥相關，削弱黏膜的抗氧化能力可能會促進腸道的氧化損傷.
    Th1和Th2細胞因子反應類型對于小鼠炎癥和感染的慢性化和侵襲性可產生影響，是慢性腸道炎癥重要的決定因素.Th1/Th2型反應平衡是由分泌細胞因子的類型決定的.Th1型是以通過伴隨抗原提呈細胞(APC)生成的IL-12而產生IFN-g為特征.Th2型則是以低IFN-g/高IL-4和低IFN-g/高IL-10為特征[10].本實驗中DSS誘導的實驗性腸炎小鼠病變腸段分泌的IL-4明顯增加，IFN-g下降，致IL-4/IFN-g顯著升高，說明DSS誘導的急性實驗性腸炎是以Th2型免疫反應為主的炎性改變.Peterson et al[11]和Murata et al[12]曾報道鼠的抗原提呈細胞(APC)或腹腔定居的巨噬細胞中GSH的損耗可使IL-12的分泌減少并導致典型的Th1細胞因子形式向Th2反應模式轉化.Peterson et al[11]的研究還顯示應用GSH損耗或補充藥物時巨噬細胞內GSH的水平可以影響Th1/Th2細胞因子的傾向.且將來源于GSH損耗小鼠的T細胞與未處理的BALB/C鼠的巨噬細胞一起培養可產生正常量的IFN-g，因此IFN-g產量減少是由于巨噬細胞而不是T細胞中GSH損耗造成的.另外Jeannin et al[13]在研究易于產生IL-4的培養細胞系統中發現在培養液中增加GSH的水平可使IL-4的產量以量效依賴的方式減低.這些研究結果充分表明巨噬細胞內的GSH水平對于調節在免疫反應中向Th1或Th2細胞因子反應的發展趨勢具有重要的作用.
    總之，本研究結果顯示DSS誘導的急性實驗性腸炎小鼠病變結腸的組織GSH的減少與病變結腸組織分泌的細胞因子IL-4增加、IFN-g減低及結腸黏膜損傷有相關性，但是其機理不明.GSH的表達有可能影響不同類型炎性細胞因子的分泌進而影響黏膜組織的損傷.同時提示腸道黏膜免疫異常在IBD發病機制中的作用不容忽視，特別是巨噬細胞中的GSH的變化是否與黏膜炎癥損傷及Th1/Th2細胞因子分泌的相關性有待于探討.

4    參考文獻
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　　金畔生物可以提供供大鼠、小鼠等的腸炎造模產品——硫酸葡聚糖5000（國內文獻多使用），硫酸葡聚糖36000-50000（國際文獻多使用），TNBS（灌腸實驗，美國文獻較常見）。其中硫酸葡聚糖造模時采用自由飲用的給藥方式較常見，且操作簡單，實驗結果明顯。

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