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目前有多種動物模型被廣泛用于研究炎癥性腸（inflammatory bowel disease，IBD）的病因、發(fā)病機制及測試新開發(fā)藥物藥效等，尤其以葡聚糖硫酸鈉鹽（Dextran Sulfate Sodium Salt，DSS，MW:36000~50000）結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）模型應(yīng)用最為廣泛。
現(xiàn)行研究中常用的UC建模類型大約分為：自發(fā)模型、誘導(dǎo)模型（化學(xué)藥物誘導(dǎo)：TNBS三硝基苯磺酸，DSS葡聚糖硫酸鈉等、免疫學(xué)方法誘導(dǎo)、細(xì)胞移植誘導(dǎo)）以及基因修飾模型等。
圖1 .DSS潰瘍病結(jié)腸炎模型發(fā)展歷程
葡聚糖硫酸鈉鹽（Dextran Sulfate Sodium Salt, DSS）是一種聚陰離子衍生物，其誘導(dǎo)結(jié)腸炎模型的機制雖仍未十分明確, 但通常認(rèn)為與巨噬細(xì)胞功能失調(diào)、腸道菌群失調(diào)、DSS對結(jié)腸上皮的毒性作用、細(xì)胞因子在DSS結(jié)腸炎模型的發(fā)病中起重要作用等機制有關(guān)。
對比多種UC建模類型，DSS造模具有很大的優(yōu)勢：
1. 癥狀表現(xiàn)與人潰瘍性結(jié)腸炎（UC）極度相似，可用于研究急、慢性結(jié)腸炎的發(fā)生發(fā)展機制，也可用于藥物的藥效研究。
2. 自由飲用DSS水溶液的建模方式，簡單易行，成模率高，重復(fù)性強。
3. 用不同濃度的DSS、給藥時間和給藥頻率，可以實現(xiàn)急性和慢性兩種結(jié)腸炎模型。模型持續(xù)時間長，體現(xiàn)了急性向慢性轉(zhuǎn)化的動態(tài)過程，解決了UC的慢性化和維持問題。
4. 多種屬動物中均可造模：小鼠、大鼠、斑馬魚、豬、果蠅等。
5. 聯(lián)合氧化偶氮甲烷 (azoxymethane, AOM)用藥，可用于誘發(fā)結(jié)腸炎相關(guān)性癌癥 (colitis associated cancer, CAC) 動物模型，成功模擬IBD誘發(fā)CAC的過程。
通過給予動物自由飲用不同濃度的DSS（MW:36000~50000）水溶液，根據(jù)用藥時間及用藥周期可制成急性和慢性兩種結(jié)腸炎模型。該模型癥狀表現(xiàn)與人類UC極為相似，主要表現(xiàn)為腹瀉、黏液樣便、糞便潛血、肉眼血便、重量減輕、活動度減少，毛色變差等。
表1.DSS結(jié)腸炎模型組織學(xué)特征 | ||
DSS結(jié)腸炎模型類別 | 急性期結(jié)腸炎模型 | 慢性期結(jié)腸炎模型 |
組織學(xué)改變 | 結(jié)腸充血、水腫、變短、變脆、重量長度比增加 | 結(jié)腸明顯縮短 |
出現(xiàn)不同程度的結(jié)腸潰瘍 | 粘膜增厚、淋巴結(jié)腫大 | |
黏膜水腫、杯狀細(xì)胞缺失、隱窩腫脹破壞 | 杯狀細(xì)胞缺失、隱窩缺失 | |
黏膜和黏膜下層出現(xiàn)不同程度的炎癥細(xì)胞浸潤，上皮細(xì)胞損傷 | 小部分動物出現(xiàn)腺瘤肉、腫瘤樣改變 | |
1）BALB/c小鼠，雌，6-8周，25 g；
2）用無菌水配置3% DSS飲用水，然后用0.22 μm的濾膜過濾；
3）給小鼠連續(xù)飲用7天，HE染色；
4）實驗結(jié)果：小鼠的組織水腫充血，有明顯的炎癥現(xiàn)象。
DSS造模具體實驗步驟：
DSS濃度：急性期模型通常為3-5%，慢性期模型通常為1-3%；可根據(jù)實驗需求及動物類型摸索濃度。該濃度為質(zhì)量體積比，使用飲用水配置后，0.22 µM濾膜過濾除菌。
數(shù)據(jù)記錄：每隔24 h記錄小鼠體重、糞便粘稠度、糞便潛血等指標(biāo)。
1) 急性DSS結(jié)腸炎模型
Day1：稱重并標(biāo)記各組C57BL/6小鼠。待造模小鼠飲用3-5% DSS水溶液，未處理組小鼠飲用正常水。
Day3：給予待造模小鼠更換新鮮3-5% DSS飲用水。
Day5：給予待造模小鼠更換新鮮3-5% DSS飲用水。
Day8：給予待造模小鼠更換新鮮不含DSS的飲用水。
2) 慢性DSS結(jié)腸炎模型
Day1：稱重并標(biāo)記各組C57BL/6小鼠。待造模小鼠飲用1-3% DSS水溶液，未處理組小鼠飲用正常水。
Day3：給予待造模小鼠更換新鮮1-3% DSS飲用水。
Day5：給予待造模小鼠更換新鮮1-3% DSS飲用水。
Day8：給予待造模小鼠更換新鮮不含DSS的飲用水。
Day22-Day26：重復(fù)Day1-Day5操作。
Day29：給予待造模小鼠更換新鮮不含DSS的飲用水。
Day43-Day47：重復(fù)
Day1-Day5操作。
Day50：給予待造模小鼠更換新鮮不含DSS的飲用水。
圖2.DSS急性結(jié)腸炎切片HE染色結(jié)果[1]
1）將斑馬魚胚胎培養(yǎng)在含甲基藍的E3胚胎培養(yǎng)基中，28.5 ℃，培養(yǎng)至1 dpf；
2）用E3培養(yǎng)基配置0.5% DSS飲用水，然后用0.22 μm的濾膜過濾；
3）用0.5%的DSS處理斑馬魚，從3 dpf處理到6 dpf。
4）實驗結(jié)果：0.5%的DSS藥物處理均會導(dǎo)致斑馬魚肝臟顏色變深，產(chǎn)生炎癥應(yīng)激。
圖3.DSS導(dǎo)致斑馬魚肝臟產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[2]
1）四到五天大的約克郡小豬，實驗組：灌注DSS，對照組：灌注生理鹽水
2）每只小豬每日攝入量1.25 g DSS/kg，灌注5天
3）實驗結(jié)果：灌注DSS后，實驗組的血漿D-甘露醇攝取率顯著高于對照組，表明小豬出現(xiàn)了肉眼可見的腸炎癥狀。
圖4.DSS誘導(dǎo)致小豬體內(nèi)D-甘露醇濃度高于對照組[3]
1）將5~10日的雌果蠅放在一個裝有2.5×2.5×1cm的空小瓶中培養(yǎng)中，用5%蔗糖溶液潤濕的3.75-cm色譜紙（Fisher）進料介質(zhì)；
2）用5%的蔗糖溶液分別配制含有不同成分的喂食培養(yǎng)基，類別包括各含3%的DSS，25 μg/mL博來霉素(硫酸博來霉素60257ES、鹽酸博來霉素60216ES)；
3）果蠅放入含有層析紙的瓶中，29℃培養(yǎng)三天，期間每天將存活的果蠅移入含有新鮮培養(yǎng)基的空瓶中;
4）實驗結(jié)果：DSS有致死的功能，且DSS誘導(dǎo)ISC前體細(xì)胞增殖。
圖5.DSS誘導(dǎo)果蠅中ISC前體細(xì)胞增殖[4]
1. 疾病活躍指數(shù)評分（Disease Activity Index, DAI score）
從三個方面進行評估打分，分別為體重、糞便粘稠度、糞便潛血等指標(biāo)，DAI評分為三個指標(biāo)之和。
表2 .DAI評分細(xì)則
評分 | 體重下降百分比 | 糞便粘稠度 | 糞便潛血 |
0 | 0 | 正常 | 陰性 |
1 | 1-5% | 軟便 | 淺藍 |
2 | 5-10% | 黏液樣便 | 藍色 |
3 | 10-20% | 稀液狀便 | 深藍 |
4 | ＞20% | —— | 肉眼血便 |
2. 組織學(xué)變化評分
組織學(xué)變化評分為上述各指標(biāo)之和，在急性結(jié)腸炎模型中淋巴結(jié)形成不做評分。組織學(xué)分析的標(biāo)準(zhǔn)方法為HE染色（Cat.NO：60524ES60）。
表3 .組織學(xué)變化評分
評分 | 潰瘍（個） | 上皮細(xì)胞變化 | 炎癥浸潤 | 淋巴結(jié)（個） |
0 | 0 | 正常 | 無 | 無 |
1 | 1 | 杯狀細(xì)胞缺失 | 隱窩周圍浸潤 | 1 |
2 | 2 | 杯狀細(xì)胞大面積缺失 | 黏膜肌層出現(xiàn)浸潤 | 2 |
3 | 3 | 隱窩缺失 | 黏膜肌層普遍浸潤，黏膜增厚 | 3 |
4 | ＞3 | 隱窩大面積缺失或息肉狀再生 | 黏膜下層浸潤 | ＞3 |
3. 結(jié)腸長度
急性結(jié)腸炎模型中，第8天可檢測到結(jié)腸長度縮短；慢性結(jié)腸炎模型中，結(jié)腸長度縮短更加明顯。
4. 總結(jié)
DSS UC動物模型構(gòu)建應(yīng)先進行預(yù)實驗，摸索建模條件，建議預(yù)實驗每組樣本8-10只，并設(shè)立對照組。通常出現(xiàn)體重減輕、稀便、腹瀉、血便或糞便潛血、潰瘍可視為DSS藥物有效，造模成功。但是體重減輕并不一定是造模成功的必要標(biāo)準(zhǔn)，也有可能體重變化不大，主要還是看實驗動物的實際病理情況或切片情況來評估造模成功與否。
客戶來源：中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所(天津)
小鼠類型：6~8周雄性C57BL/6J小鼠
造模方法：1.5% (w/v) DSS自由飲用15天
圖6.Yeasen DSS（Cat#60316ES）小鼠造模實驗結(jié)果（Yuan Li, et al. Gut Microbes（2019）789-806. IF=10.245）
客戶來源：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
小鼠類型：體重為20~22 g的8周齡雄性C57BL/6小鼠
造模方法：3% (w/v) DSS自由飲用7天
圖7.Yeasen DSS（Cat#60316ES）小鼠造模實驗結(jié)果（Xiaona Gao, et al. Journal of Nutritional Biochemistry 83 (2020) 108438. IF=6.048）
客戶來源：中國海洋大學(xué)
小鼠類型：4-5周齡SPF雄性C57BL/6J小鼠
造模方法：3.5% (w/v) DSS自由飲用一周
圖8 .Yeasen DSS（Cat#60316ES）小鼠造模實驗結(jié)果（Hao H,et al.Frontiers in Immunology.2021.777147. IF=7.561）
客戶4 發(fā)表的文獻：
客戶來源：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院瑞金醫(yī)院
小鼠類型：9周齡雌性C57BL/6J小鼠
造模方法：4% (w/v) DSS自由飲用10天
圖9 Yeasen DSS（Cat#60316ES）小鼠造模實驗結(jié)果（Li Zhao, et al. Chemical Engineering Journal. 2021.130464. IF=13.27）
客戶5 發(fā)表的文獻：
客戶來源：中國海洋大學(xué)
小鼠類型：7-8周齡雄性C57BL/6小鼠
造模方法：3% (w/v) DSS自由飲用10天
圖10 Yeasen DSS（Cat#60316ES）小鼠造模實驗結(jié)果（Tong, L, et al. Milk-derived extracellular vesicles alleviate ulcerative colitis by regulating the gut immunity and reshaping the gut microbiota. 2021.62046. IF=11.56）
客戶6 發(fā)表的文獻：
客戶來源：浙江大學(xué)
小鼠類型：6周齡雄性C57BL/6小鼠
造模方法：3個周期，每個周期包括1周2% DSS，2周飲用水
圖11 Yeasen DSS（Cat#60316ES）小鼠造模實驗結(jié)果（Zhong D, Jin K, Wang R,et al. Microalgae-Based Hydrogel for Inflammatory Bowel Disease and Its Associated Anxiety and Depression. Advanced Materials. 2024. IF=29.4）
翌圣DSS建模案例
翌圣DSS（Cat.NO：60316ES,MW:36000~50000）廣泛應(yīng)用于UC模型的構(gòu)建。我們發(fā)現(xiàn)急性結(jié)腸炎成模時間主要集中在7天左右，效果十分顯著。下表是部分客戶的數(shù)據(jù)反饋。
表4 .用DSS構(gòu)建不同類型的腸炎模型
模型 | 建模樣本 | 造模方案 | 造模結(jié)果 | 使用評價 |
急性結(jié)腸炎 | BALB/c小鼠，雌，6-8周，25 g | 3%-5% DSS連續(xù)自由飲用7天 | Day5出現(xiàn)，結(jié)腸長度縮短、HE染色，炎癥明顯 | 成模速度快，用時短。符合急性結(jié)腸炎模型特征 |
C57BL/6小鼠，雄，8周，20 g | 3%-5% DSS灌胃，持續(xù)給藥 | Day5出現(xiàn)，結(jié)腸長度縮短、體重下降、便血、拉稀 | 成模率高，用時短。符合急性結(jié)腸炎模型特征 | |
慢性結(jié)腸炎 | C57BL/6小鼠，雄，8周，22 g | 1-2% DSS灌胃，持續(xù)給藥 | Day40出現(xiàn)，結(jié)腸長度縮短、體重下降、便血、拉稀 | 成模率高。符合慢性結(jié)腸炎模型特征 |
結(jié)腸癌 | C57BL/6小鼠，雄，8周，21 g | 1%-2% DSS自由飲用5天，持續(xù)3周 | 14周 出現(xiàn)，結(jié)腸長度縮短、體重下降、HE染色，炎癥明顯 | 成模率高。符合結(jié)腸癌模型特征 |
Yeasen提供高品質(zhì)DSS（Cat#60316ES）：高純度（98%），硫含量17-19%，游離硫＜0.2%，大量文獻數(shù)據(jù)支持，建模效率可媲美進口品質(zhì)。
1. 癥狀與人類UC高度相似：可用于研究結(jié)腸炎發(fā)生機制和藥效研究。
2. 成模率高：自由飲用DSS水溶液，簡單易行、重復(fù)性強。
3. 可構(gòu)建多種結(jié)腸炎模型：急性結(jié)腸炎、慢性結(jié)腸炎，還可以聯(lián)合AOM構(gòu)建結(jié)腸炎相關(guān)性癌癥（CAC）模型。
4. 適用于多種屬動物造模：小鼠、大鼠、斑馬魚、豬、果蠅等。
5. 安全性高：DSS可被自然生態(tài)系統(tǒng)降解，對環(huán)境安全；
6. 純度高：高純度（98%），硫含量17-19%。
無論急性DSS結(jié)腸炎模型還是慢性DSS結(jié)腸炎模型，腸炎嚴(yán)重程度與成功與否均與小鼠種屬（不同基因背景）、DSS濃度、給藥周期等相關(guān)。
表5.DSS結(jié)腸炎造模常見問題
可能出現(xiàn)的問題 | 可能的原因 | 建議解決辦法 |
小鼠致死率高 | DSS濃度太高 | 降低DSS給藥濃度 |
小鼠無腸炎癥狀或低腸炎癥狀 | DSS濃度太低 | 升高DSS給藥濃度；減少循環(huán)間隔時間（10-14天） |
同一組小鼠，腸炎癥狀差異大 | 瓶蓋堵塞 | 每天檢查小鼠飲水瓶 |
Q1：如何配置DSS溶液？
A：用無菌水配制DSS溶液到所需濃度，建議使用0.22 μm的過濾。
Q2：DSS造模方案包括哪些？
A：可通過自由飲、口服、或灌胃給藥。
Q3：影響DSS造模成功的關(guān)鍵因素有哪些？
A：DSS濃度、分子量、給藥時間以及動物種屬。
Q4：每天給大鼠和小鼠飲水量體積是多少（包含急性和慢性造模）？
A：小鼠（20~25g）每只每天7-10毫升，大鼠（100 g）每只每天10~11毫升。
Q5：DSS和TNBS均是結(jié)腸炎模型，兩者有什么區(qū)別？
A：DSS誘發(fā)潰瘍性結(jié)腸炎，TNBS誘發(fā)克羅恩病結(jié)腸炎。
Q6：慢性結(jié)腸炎造模過程中，為什么第二階段誘導(dǎo)總是慢于第一階段？
A：第一階段誘導(dǎo)后DSS耐受水平會提高，癥狀出現(xiàn)緩慢或較輕是常見的。若想要縮短第二階段誘導(dǎo)周期，可以適當(dāng)提高DSS濃度。
截止到2024年3月，Dextran Sulfate Sodium Salt(DSS) 結(jié)腸炎建模用葡聚糖硫酸鈉（60316ES）已累計發(fā)表文獻120篇，總影響因子675.71。
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爆款產(chǎn)品，建模效率與進口產(chǎn)品一致，產(chǎn)品價格低至進口價格的1/3，大量現(xiàn)貨庫存。
