Method Article
* These authors contributed equally
נמק enterocolitis (NEC) היא המחלה הקשה ביותר במערכת העיכול (GI) המתרחשת לעתים קרובות אצל פגים, במיוחד תינוקות במשקל לידה נמוך מאוד, עם תמותה גבוהה ופתוגנזה לא ברורה. הגורם ל- NEC עשוי להיות קשור לחריגות במערכת הרגולציה החיסונית הדלקתית. מודל בעלי חיים NEC הוא כלי הכרחי למחקר חיסוני מחלות NEC. מודלים בעלי חיים NEC בדרך כלל להשתמש C57BL / 6J עכברי יילודים; עכברי יילודים BALB / c משמשים לעתים רחוקות. מחקרים קשורים הראו כי כאשר עכברים נגועים, בידול התא Th2 הוא דומיננטי בעכברים BALB / c לעומת עכברי C57BL / 6J. מחקרים הראו כי התרחשות והתפתחות של NEC קשורים לעלייה בתאי T helper מסוג 2 (Th2) ובדרך כלל מלווים בזיהום. לכן, מחקר זה השתמש בעכברים BALB / c יילודים כדי לגרום למודל NEC עם מאפיינים קליניים דומים ושינויים פתולוגיים במעיים כמו אלה שנצפו אצל ילדים עם NEC. מחקר נוסף הוא מוצדק כדי לקבוע אם מודל זה בעלי חיים יכול לשמש כדי ללמוד תגובות תא Th2 ב NEC.
נמק enterocolitis (NEC) היא המחלה הקשה ביותר במערכת העיכול (GI) המתרחשת לעתים קרובות אצל פגים, במיוחד תינוקות במשקל לידה נמוך מאוד, עם תמותה גבוהה ופתוגנזה לא ברורה. הגורם ל- NEC עשוי להיות קשור לחריגות במערכת הרגולציה החיסונית הדלקתית. מודל בעלי חיים NEC הוא כלי הכרחי למחקר חיסוני מחלות NEC. מודלים בעלי חיים NEC בדרך כלל להשתמש C57BL / 6J עכברי יילודים; עכברי יילודים BALB / c משמשים לעתים רחוקות. מחקרים קשורים הראו כי כאשר עכברים נגועים, בידול התא Th2 הוא דומיננטי בעכברים BALB / c לעומת עכברי C57BL / 6J. מחקרים הראו כי התרחשות והתפתחות של NEC קשורים לעלייה בתאי T helper מסוג 2 (Th2) ובדרך כלל מלווים בזיהום. לכן, מחקר זה השתמש בעכברים BALB / c יילודים כדי לגרום למודל NEC עם מאפיינים קליניים דומים ושינויים פתולוגיים במעיים כמו אלה שנצפו אצל ילדים עם NEC. מחקר נוסף הוא מוצדק כדי לקבוע אם מודל זה בעלי חיים יכול לשמש כדי ללמוד תגובות תא Th2 ב NEC.
נמק enterocolitis (NEC), המחלה הקשה ביותר במערכת העיכול (GI), מתרחשת ברוב הפגים (>90%), במיוחד אלה עם משקל לידה נמוך מאוד (VLBW)1. בתינוקות פולקסווגן, שכיחות המחלה נעה בין 10% ל -12%, ותמותת הילדים שאובחנו עם NEC היא בין 20% ל -30% 2,3. הגורם ל- NEC עשוי להיות קשור לפציעות רירית, פלישה על ידי חיידקים פתוגניים, והאכלת מעיים, אשר יכול להוביל לתגובות דלקתיות ואת אינדוקציה של פציעות מעיים ב המארחים הרגישים3. הפתוגנזה של NEC אינה ברורה. מחקרים רלוונטיים מראים כי התגובה החיסונית של התינוק המושפע היא חריגה, ורגישות גנטית, מתח מיקרו-וסקולרי ושינויים חיידקיים במעיים עשויים למלא תפקידים חשובים במחלה3.
מודל בעלי החיים NEC הוא כלי חיוני למחקר על הפתוגנזה של NEC. מיני בעלי החיים המשמשים למודלים של NEC הם חזירים, חולדות ועכברים. עם זאת, בשל תקופת ההיריון הארוכה, מחזורי הצמיחה והעלויות הגבוהות, בשנים האחרונות החזירים לא היו הבחירה הראשונה עבור דגמי NEC והוחלפו בחולדות או בעכברים4. מכיוון שיש הבדלים ברקע החיסוני של זני עכבר שונים5, מחקרים שונים צריכים להשתמש בזנים שונים של עכברים כדי להקים מודלים של בעלי חיים NEC. לעכברי BALB/c יש תכונה חשובה; כאשר הם נגועים או להתמודד עם נזק חיצוני, הקיטוב של תאי TH2 במהלך זיהום בעכברים הוא חזק משמעותית מזה בזנים אחרים של עכברים6,7,8. תאי עוזר T ממלאים תפקיד מכריע בהתרחשות ובהתקדמות של NEC, במיוחד הפיתוח של תאי TH23,9,10,11. לכן, מחקר זה השתמש בעכברים BALB / c כדי להקים את מודל NEC, אשר עשוי להיות מועיל עבור מחקר מחלת NEC על תאי T.
מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה הרפואית של המרכז הרפואי לנשים וילדים בגואנגג'ואו (מס '174A01) והוועדה האתית לבעלי חיים של גואנגג'ואו Forevergen Biosciences המעבדה לביוסיות מרכז בעלי חיים (IACUC-G160100). כל בעלי החיים גודלו באותו חדר בסביבה ספציפית ללא פתוגנים (SPF), וניסויים בוצעו בסביבה קונבנציונלית. העכברים ששימשו לרבייה היו בני 7-8 שבועות; העכברים לגרימת NEC (n = 72) הופרדו מהסכר ביום 4, והסכרים (n = 14) הוחזקו בכלוב המקורי וטיפלו בעכברים קבוצתיים (Cont.) (n = 24).
1. הכנת ריאגנטים ומכשירים
2. לגרום לנמק enterocolitis בעכברים BALB / c יילודים
3. גבאג' העכבר
4. לאסוף דגימות רקמת מעיים טריות עבור המטוקסילין ואאוזין (H&E) כתמים
מודל NEC עכבר BALB / c הושרה על ידי האכלת פורמולה, האכלת LPS, היפוקסיה, וגירוי קר. במהלך תקופת האינדוקציה, העכברים נצפו עבור פתולוגיה מעיים, מאפייני הצואה, שינויים במשקל הגוף, והישרדות יומיומית. תמונות מייצגות של המעי הדק במהלך אינדוקציה NEC; המספרים בתמונה מייצגים את ציון פתולוגיית המעי מ- 0 (אפיתל רגיל) ל- 4 (החמור ביותר) (איור 3A). הציון של פתולוגיה מעיים היה גבוה משמעותית בקבוצת NEC מאשר בקבוצת Cont. (איור 3B). המספרים בתמונה מייצגים ציוני שרפרף מ-0 (כדוריות מעוצבות היטב) ל-3 (שרפרפים נוזליים) (איור 3C). ביום 10, ציוני הצואה של קבוצות NEC היו גבוהים משמעותית בקבוצת NEC, מה שמצביע על כך שתפקוד לקוי של המעיים בקבוצת NEC היה חמור יותר (איור 3D). ביום 5, היום הראשון של אינדוקציה של מודל NEC, לא היה הבדל משמעותי בגודל הגוף בין שתי הקבוצות. עם זאת, ביום העשירי, העכברים בקבוצת NEC היו רזים יותר באופן משמעותי וקטנים יותר מהראש לזנב מאשר העכברים בקבוצת Cont. (איור 4A).
במהלך 5 הימים שבהם נקבע המודל, משקלם של העכברים בקבוצת NEC עלה לאט או אפילו הראה צמיחה שלילית, ושיעור ההישרדות של העכברים בקבוצת NEC ירד בהדרגה בהשוואה לקבוצת Cont. (איור 4B, C). בנוסף, קבוצה נוספת של עכברים שימשה כדי לגרום למודל NEC אך מבלי לאסוף את הרקמות; עד היום ה-13, כל העכברים בקבוצת NEC זו מתו, ועקומת ההישרדות צומצמה באופן משמעותי (איור S1 משלים). איור 5A מציג את המורפולוגיה והתוצאות הפתולוגיות (נמק של רקמת הרירית במעיים) של אזור האיליוצ'קל החתוך של רקמת המעי מחולי NEC בבית החולים הזה. במחקר זה, העכברים בקבוצת NEC (1/13) פיתחו דימום אילאוצ'קל ונמק (איור 5B).
איור 1: אינדוקציה של תהליך מודל BALB/c NEC. (א) העכברים בקבוצת NEC הופרדו מהסכר בלידה עד גיל 4 ימים (ביום 4) וצמו באותו לילה. מודל NEC הושרה מיום 5 ואילך לאחר הלידה ונמשך 5 ימים. דגימות רקמת מעיים נאספו ביום 10 או מוקדם יותר. העכברים בקבוצת קונט שוכנו ומטופלים על ידי הסכר. (ב) רצף הפעולות עבור כל יום לאחר גרימת מודל NEC. קיצורים: Cont. = שליטה; NEC = נמק enterocolitis; LPS = ליפופוליסכריד. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: Gavage קיבה. (A) נעשה שימוש במכשיר gavage מיוחד במחקר זה, אשר שולב עם צינור פלסטיק ומזרק. (B) צינור הגבאג' נכנס מפינת הפה בזווית של 45° לקו האנכי. (ג) הצינור הועבר באיטיות למרכז פיו של העכבר כדי להבטיח שצינור הקיבה והוושט יהיו באותה רמה אנכית. קיצורים: D = קוטר. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: מודל NEC של עכבר BALB/c. (A) פוטומיקוגרפיות של ציון פתולוגיית המעי משתי הקבוצות, למשל, המציגות רירית שלמה ונורמלית בקבוצת Cont. (ציון 0), הפרדת נפיחות תת-קומוניסטית קלה או למינה פרופריה בשתי קבוצות (ציון 1), הפרדת תת-קומוניזם מתונה ו/או למינה פרופריה בקבוצת NEC (ציון 2), הפרדת תת-מולקולה ו/או למינה פרופריה חמורה בקבוצת NEC (ציון 3), היעלמות villi מעיים עם נמק מעיים בקבוצת NEC (ציון 4). (B) ציוני פתולוגיית המעיים בעכברים לאחר אינדוקציה NEC היו גבוהים יותר מאלה של קבוצת Cont. (n = 9 בקבוצת Cont. , n = 35 בקבוצת NEC, *** P < 0.001 עם מבחן t של התלמיד). (ג) פוטומיקוגרפיות של ציוני שרפרף משתי קבוצות, למשל, המציגות כדורים מעוצבים היטב בקבוצת Cont. (ציון 0), נוצרו שרפרפים בשתי קבוצות (ציון 1), שרפרפים בעלי צורה למחצה בקבוצת NEC (ציון 2) ושרפרפים נוזליים בקבוצת NEC (ציון 3). (D) ציוני הצואה בקבוצת NEC היו גבוהים משמעותית מזה שבקבוצה Cont. (n = 6 בקבוצת Cont. , n = 13 בקבוצת NEC, *** P < 0.001 עם מבחן t של סטודנט). המשולש האדום מייצג את ההפרדה בין רירית לאמינה פרופריה, והחץ השחור מצביע על צואת עכבר. סרגלי קנה מידה = 50 מיקרומטר. קיצורים: Cont. = control; NEC = נמק enterocolitis; הוא = המטוקסילין ואאוזין. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: השוואה בין צורת הגוף להישרדותם של עכברים בין קבוצת Cont. לבין קבוצת NEC. (A) הופעתן של שתי קבוצות העכברים ביום 5 וביום העשירי. (ב) סעיף זה מציג את שינויי המשקל של העכברים בשתי קבוצות לאורך זמן; ציר ה- x מייצג את מספר הימים לאחר לידת העכברים, וציר ה- y מייצג את שינויי המשקל של העכברים; **P < 0.01, ***P < 0.001 עם מבחן t של סטודנט כדי להשוות את קבוצת Cont. (n = 10) ואת קבוצת NEC (n = 27) (C) סעיף זה מציג את עקומות ההישרדות של עכברים בקבוצת הביקורת (n = 10) וקבוצת NEC (n = 25). קיצורים: Cont. = שליטה; NEC = נמק enterocolitis. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 5: דימום Ileocecal בילדים עם NEC ועכברים עם NEC. (A) דימום ונמק של אזור ileocecal אצל ילדים עם NEC. (B) דימום ונמק באזור ileocecal של עכברים עם NEC (1/13); עם זאת, המעיים של העכברים בקבוצת Cont. היו נורמליים, ללא דימום ונמק. המשולש השחור מתייחס לדימום מעיים ונמק, והחץ האדום מראה דימום ונמק של אזור האיליוצ'קל. סרגלי קנה מידה = 50 מיקרומטר. קיצורים: Cont. = control; NEC = נמק enterocolitis. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
הרכב | עכבר (g/L) | תחליף חלב (g/L) |
חלבון | 69-118 | 100 |
שומן | 93-175 | 100 |
פחמימות | 28-37 | 50 |
סידן | 0.97-6.2 | 2.84 |
זרחן | 1.6-2.72 | 1.62 |
נתרן | 0.66-1.4 | 1 |
אשלגן | 1.08-1.7 | 1.2 |
כלוריד | 1.17-1.76 | 1.76 |
מגנזיום | 0.0001-0.3 | >0.12 |
אבץ | 0.009-0.055 | 0.018 |
ברזל | 0.004-0.007 | 0.017 |
נחושת | 0.0017-0.007 | 0.0018 |
טבלה 1: רכיבי חלב בנוסחת חלב.
איור S1 משלים: עקומת ההישרדות צומצמה באופן משמעותי בקבוצת NEC כך שכל העכברים מתו באופן ספונטני (n = 5 בקבוצת Cont. , n = 10 בקבוצת NEC). קיצורים: Cont. = שליטה; NEC = נמק enterocolitis. נא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
NEC הוא מצב החירום הנפוץ ביותר במערכת העיכול עבור יילודים, עם שכיחות גבוהה ותמותה, במיוחד בפגים 1,2,3. עם זאת, הפתוגנזה שלה עדיין לא ברורה. הוא האמין כיום כי נזק הרירית, פלישת פתוגן, האכלה אנטאלית הם גורמי סיכון גבוה עבור NEC3. עד כה, בעלי החיים המשמשים למודל NEC הם בעיקר חזירים, חולדות ועכברים. רוב המחקרים השתמשו בעכברים יילודים C57BL/6 כדי לגרום NEC13,14,15,16, ומעט מאוד מחקרים השתמשו בעכברים יילודים BALB / c כדי לגרום NEC. עם זאת, עכברי BALB / c יש את היתרון של קיטוב התא Th 6,7,8, אשר מצדיק מחקר נוסף כדי לקבוע אם הם יכולים להיות מודל NEC טוב לחקר התא Th של המחלה.
התייחסנו לסטנדרט הציון הפתולוגי של נדלר מודל 17 ומצאנו שהציון של קבוצת NEC היה גבוה משמעותית מזה של קבוצת הביקורת. ציון ≥ 2 מציין NEC, ושיעור ההצלחה של גרימת NEC הוא 38-50%, הנמוך משיעור ההצלחה של 77% הצלחה של מודלים NEC במחקר על ידי קפלן ואח ' (DOI:10.3109/15513819409037698). הערכנו גם את ציוני השרפרף18 של שתי קבוצות העכברים ומצאנו כי הציונים של קבוצת NEC היו גבוהים יותר מאלה של קבוצת הביקורת. ככל שהציון גבוה יותר, כך תפקוד המעיים חמור יותר. כל הנתונים האלה מראים כי הקמת מודל NEC הצליחה. בנוסף, זה מעודד כי מודל העכבר BALB / c היילוד של NEC יכול לדמות NEC אנושי במידה מסוימת. דימום ונמק מתרחשים במעיים של ילדים עם NEC3,19; תנאים פתולוגיים דומים נצפו במודל זה.
Gavage הוא שלב המפתח בגרימת NEC במודל העכבר. אם פעולת gavage לא הייתה בשליטה במיומנות, זה היה קל בטעות למקם את צינור הקיבה לתוך קנה הנשימה ולגרום לעכבר למות. במהלך gavage קיבה, האגודל השמאלי, האצבע האמצעית, ואצבע הטבעת שימשו כדי להדק את שני צידי פלג הגוף העליון של העכבר, ואת האצבע המורה הונח על הראש כדי לתקן את העכבר במקום. זה היה כדי למנוע מהעכבר לנוע ולגרום לצינור הקיבה לפגוע בוושט. צינור הקיבה הוכנס מהפינה השמאלית של פיו של העכבר. רק כאשר צינור הקיבה נכנס לוושט בצורה חלקה ללא התנגדות נוכל להמשיך להכניס אותו. LPS או חלב נוסחה צריך להיות מוזרק רק לאחר החדרת צינור הקיבה 2-3 ס"מ מהשפה התחתונה של העכבר.
אורך היפוקסיה צריך להיות במעקב קפדני. במחקר זה, היפוקסיה נמשכה 90 שניות בכל פעם. אם היפוקסיה ארוכה מדי, העכברים לא יוכלו לסבול את זה וימותו. מודל זה עשוי לשמש לחקר תאי מערכת החיסון הקשורים ל- NEC, במיוחד תאי TH1 ו- TH23,9,10,10,11,20. בעתיד, אנו מתכננים לחקור אם מודל זה שימושי כדי ללמוד תגובות תא Th2 ב- NEC. בנוסף, מחקר זה הציג גם שיטה חדשה של ניקוד צואה כדי להעריך תפקוד לקוי של המעיים בעכברים עם NEC18. עם זאת, יש כמה מגבלות למחקר זה. לדוגמה, שיעור ההצלחה של המודל לא היה גבוה במיוחד. המאמצים נמשכים כדי לשפר את השיטה של BALB / c NEC מודלים כדי להגדיל את שיעור ההצלחה על ידי התאמת רמת היפוקסיה מ 5% O2 ל 1% O2, כפי שתואר בעבר15.
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
המחברים מודים לבנק המשאבים הביולוגיים הקליניים של המרכז הרפואי לנשים ולילדים בגואנגג'ואו על מתן המדגם הקליני ומרכז בעלי החיים של המעבדה לביו-מדעי גואנגג'ואו פוראברגן על אספקת עכברים. מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין מענק 81770510 (R.Z.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Absolute ethanol | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | 100092683 | |
Goat Milk powder | Petag | 71795558417 | |
HE dye solution | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | G1003 | |
Isoflurane | RWD, Shenzhen Reward Life Technology Co., LTD. | R510 | |
LPS | Sigma-Adrich | L2880 | |
Medical oxygen | various | various | |
Microscope | NIKON | NIKON imaging system (DS-Ri2) | |
Neutral resin | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | 10004160 | |
Paraffin | various | various | |
Premature baby milk powder | Abbott | 57430 | |
Xylene | Sinopharm Chemical Reagent Co., LTD. | 10023418 | |
1% Hydrochloric acid | various | various | |
10% Formalin | LEAGENE | DF0110 |
An erratum was issued for: A Neonatal BALB/c Mouse Model of Necrotizing Enterocolitis. The Representative Results section was updated.
Figure 1 was updated from:
Figure 1: Induction of the BALB/c NEC model process. (A) The mice in the NEC group were separated from the dam at birth until they were 4 days old (on Day 4) and fasted that night. The NEC model was induced from Day 5 onwards after birth and lasted for 5 days. Intestinal tissue specimens were collected on Day 10 or earlier. The mice in the Cont. group were housed with and nursed by the dam. (B) The sequence of operations for each day after inducing the NEC model. Abbreviations: Cont. = control; NEC = necrotizing enterocolitis; LPS = lipopolysaccharide. Please click here to view a larger version of this figure.
to:
Figure 1: Induction of the BALB/c NEC model process. (A) The mice in the NEC group were separated from the dam at birth until they were 4 days old (on Day 4) and fasted that night. The NEC model was induced from Day 5 onwards after birth and lasted for 5 days. Intestinal tissue specimens were collected on Day 10 or earlier. The mice in the Cont. group were housed with and nursed by the dam. (B) The sequence of operations for each day after inducing the NEC model. Abbreviations: Cont. = control; NEC = necrotizing enterocolitis; LPS = lipopolysaccharide. Please click here to view a larger version of this figure.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved