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研究人员利用 DSS 诱导小鼠结肠炎模型研究 IBS,发现关键生理变化,为研究 IBS 机制提供新视角。
肠易激综合征(Irritable Bowel Syndrome,IBS)是一种常见的功能性胃肠疾病,全球超 10% 的人口受其困扰。患者常出现反复腹痛,且与排便或肠道习惯改变相关,却查不出消化器官的明显异常。这不仅严重影响患者的生活质量,还给医疗系统带来沉重负担。然而,IBS 的发病机制极为复杂,至今尚未完全明确,涉及内脏高敏感性、肠道动力异常、脑 - 肠轴交互作用、心理社会因素等多个方面,近年来还发现免疫激活、肠道通透性改变和微生物组变化也与 IBS 发病有关。
此前的 IBS 动物模型虽有一定贡献,但都存在局限性。比如,常用的应激诱导慢性内脏疼痛模型,需对啮齿动物施加束缚、水回避、母婴分离等物理应激,存在伦理问题;一些感染后 IBS 动物模型,因受病原体影响,小鼠症状与人类实际情况差异较大;还有代表性的炎症后 IBS 模型,缺乏标准化的实验方案。因此,迫切需要一种新的 IBS 动物建模方法,以更有效地模拟 IBS 的复杂病理过程。
为了解决这些问题,来自韩国梨花女子大学医学院内科、病理学系等多个机构的研究人员,开展了一项关于 DSS 诱导低度炎症的研究。他们通过建立急性重症结肠炎恢复模型(acute model)和慢性轻度反复结肠炎模型(chronic model),探究 DSS 诱导的低度炎症特征,包括肠道动力障碍、通透性改变、内脏高敏感性和微生物组变化,期望能为 IBS 研究提供新的思路。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
在研究中,研究人员用到了多种关键技术方法。首先,实验动物选用 7 周龄雄性 C57BL/6 小鼠,将其分为急性模型组和慢性模型组。通过给予不同浓度的葡聚糖硫酸钠(Dextran Sulfate Sodium,DSS)诱导结肠炎,构建 IBS 动物模型。实验过程中,运用胃肠道转运时间(Gastrointestinal Transit Time,GITT)和珠子排出试验测量肠道转运时间;采用实时聚合酶链反应(Real-time Polymerase Chain Reaction,RT-PCR)分析炎症细胞因子和通透性标记物的 mRNA 表达;进行组织病理学分析观察结肠组织炎症情况;利用免疫组织化学(Immunohistochemistry,IHC)分析神经炎症标记物;对急性模型组小鼠进行微生物组分析,探究肠道微生物的变化。
研究结果如下:
- 疾病活动指数(DAI)变化:在急性模型中,小鼠体重先降后升,DSS 给药 2 周后 DAI 评分升高,4 周后无疾病活动。慢性模型中,不同浓度 DSS 处理组的体重、出血和腹泻情况不同,1.0% 和 1.5% DSS 组的 DAI 评分较高。
- 结肠长度变化:急性模型与对照组的结肠长度无差异,慢性模型中 1.0% 和 1.5% DSS 组的结肠长度显著缩短。
- 结肠转运时间变化:急性模型中,GITT 在诱导结肠炎后 8 周内比对照组慢,12 周时显著加快。慢性模型中,30 天后与对照组相比无明显变化,珠子排出试验也显示两组无显著差异。
- 炎症细胞因子 mRNA 表达变化:急性模型近端结肠中 IL-1β 和 IL-17 的 mRNA 表达增加,远端结肠中 IL-1β、IL-17 和 TNF-α 的 mRNA 表达显著增加。慢性模型中,仅远端结肠 IL-17 的 mRNA 表达显著增加。
- 紧密连接蛋白编码 mRNA 表达变化:急性模型近端结肠中 occludin mRNA 表达显著降低,慢性模型中无明显差异。
- 组织病理学评估:两种模型的结肠组织大体正常,均有轻度白细胞浸润。
- 神经炎症标记物表达变化:急性模型中 TRPV1 和 TrkA 的免疫阳性细胞数量增加,慢性模型中与对照组无显著差异。
- 微生物组比较分析:急性模型与对照组的 α 多样性无显著差异,但 β 多样性分析显示两组微生物组成存在显著差异,有 16 个属的丰度在两组间存在统计学差异。
研究结论和讨论部分指出,该研究成功构建了 DSS 诱导低度炎症的急性重症结肠炎恢复模型,发现了一些与 IBS 相关的生理变化。例如,肠道动力改变、神经炎症标记物表达增加、微生物组组成变化,且这些变化在无明显结肠损伤的情况下发生。该模型能有效模拟 IBS 的部分特征,为研究 IBS 的多因素发病机制,尤其是炎症和微生物组改变的作用,提供了有价值的工具。不过,该模型也存在一定局限性,如未涉及脑 - 肠相互作用机制、未研究性别差异,且在研究 IBS 病理生理机制时使用了替代标记物。未来可进一步改进模型,以更全面地模拟 IBS 的复杂特征,为 IBS 的病理生理机制研究和靶向治疗提供更坚实的基础。