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干貨分享 | DSS誘導建立慢性和急性動物結腸炎模型的解決方案

2024-7-15  閱讀(1251)

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自從1985年報道日本學者采用葡聚糖硫酸鈉(dextran sulphate sodium, DSS)制備出倉鼠潰瘍性結腸炎模型后,已有大量數據證明DSS結腸炎模型的病因、臨床癥狀、病理改變及治療應答均與人類潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)相似。因此,DSS結腸炎模型對于研究UC病因、發病機制及腫瘤疾病,成為了一種很重要治療手段,也是目前應用最為廣泛的UC模型之一。

圖片.png

圖1. DSS潰瘍病結腸炎模型發展歷程


1
DSS造模

 


DSS是葡聚糖的聚陰離子衍生物,由葡聚糖和氯酸的酯化反應形成,分子式為 (C6H7Na3O14S3)n,MW:36000~50000不等, 含硫量一般為17%-20%。DSS常被用于誘導結腸炎模型其誘導機制雖尚未明確目前的研究主要認為DSS增加腸道通透性、破壞腸黏膜屏障、上調某些細胞因子(腫瘤壞死因子、白介素、干擾素、IL-10和IL-12)、激活某些通路(NF-κB通路和TRPV1通路)或腸道菌群失調等有關。根據給藥時間、以及給藥周期可分為急性和慢性兩種結腸炎模型


 

慢性結腸炎造模


慢性結腸炎模型則可采用低濃度DSS建立,但給藥時間較長。如給予小鼠1%~3% DSS自由飲用數個星期即可。慢性結腸炎模型表現:小鼠結腸明顯縮短,上皮增生、黏膜纖維化和淋巴結腫大;小部分動物可見肉芽組織增生和腫瘤樣改變。


 

急性結腸炎造模


急性結腸炎造模也是常用的結腸炎模型之一, 因其制備簡單、成功率高,且與人類UC病變相似,是研究UC發病機制和評估藥物療效較為理想的模型。急性造模一般采用較高濃度的DSS建立,給藥時間較短。如給予倉鼠3%~5% DSS自由飲用一周即可。急性期結腸炎模型表現:結腸充血、水腫、變短、變脆、重量長度比增加,出現不同程度的結腸潰瘍,黏膜水腫、杯狀細胞缺失、隱窩腫脹破壞,黏膜和黏膜下層出現不同程度的炎癥細胞浸潤,上皮細胞損傷。

圖片.png

圖2. DSS慢性和急性造模模型


2
DSS造模種類--小鼠、斑馬魚、豬,果蠅、大鼠等

 


事實上,除了大小鼠可以用來DSS造模以外,斑馬魚、兔子、豚鼠、豬、猴等動物也可做結腸炎模型。研究發現,不同的物種造模過程中,DSS的濃度和造模周期會存在部分差異。


 

小鼠造模


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0.22μm的濾膜過濾;

3. 給小鼠連續飲用7天,HE染色;

4.實驗結果:小鼠的組織水腫充血,有明顯的炎癥現象。

圖片.png

圖3. DSS急性結腸炎切片HE染色結果[1]


 

斑馬魚造模


1. 將斑馬魚胚胎培養在含甲基藍的E3胚胎培養基中,28.5 ℃,培養至1dpf;

2. 用E3培養基配置0.5%DSS飲用水,然后用0.22μm的濾膜過濾;

3. 用0.5%的DSS處理斑馬魚,從3dpf處理到6dpf。

4.實驗結果:0.5%的DSS藥物處理均會導致斑馬魚肝臟顏色變深,產生炎癥應激。

圖片.png

圖4. DSS導致斑馬魚肝臟產生炎癥反應[2]


 

豬造模


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1.25g DSS/kg,灌注5天;

3.實驗結果:灌注DSS后,實驗組的血漿D-甘露醇攝取率顯著高于對照組,表明小豬出現了肉眼可見的腸炎癥狀。

圖片.png

圖5. DSS誘導致小豬體內D-甘露醇濃度高于對照組[3]


 

果蠅造模


1.將5~10日的雌果蠅放在一個裝有2.5×2.5×1cm的空小瓶中培養中,用5%蔗糖溶液潤濕的3.75-cm色譜紙(Fisher)進料介質;

2.用5%的蔗糖溶液分別配制含有不同成分的喂食培養基,類別包括各含3%的DSS,25μg/ml博來霉素;

3.果蠅放入含有層析紙的瓶中,29℃培養三天,期間每天將存活的果蠅移入含有新鮮培養基的空瓶中;

4.實驗結果:DSS有致死的功能,且DSS誘導ISC前體細胞增殖。

圖片.png

圖6. DSS誘導果蠅中ISC前體細胞增殖[4]

 

 


大鼠造模


1.實驗動物:大鼠,7周齡,300-320 g;

2.實驗步驟:飲用7天 2.0 % 濃度的DSS后,飲用7天蒸餾水,共4個周期HE染色;

3.實驗結果:結腸黏膜異常

7. UC大鼠造模方法和結腸炎切片HE染色結果[5]


8
DSS相關FAQ

 


目前翌圣生物提供的葡聚糖硫酸鈉鹽(DSS,MW:36000~50000),專門用于慢性和急性結腸炎建模。具有質量高、純度高、重復性好等特點。客戶可根據實驗目的調整DSS濃度和給藥時間,建立急性、慢性和急慢性交替性模型。造模操作簡便,性價比高,重復性好。其造模成功與否主要與DSS濃度、分子量、給藥時間以及動物種屬有很大關系。

 

1.如何配置DSS溶液?

用無菌水配制DSS溶液到所需濃度,建議使用0.22 μm的過濾。

2.DSS造模方案包括哪些?

可通過自由飲、口服、或灌胃給藥。

3.影響DSS造模成功的關鍵因素有哪些?

DSS濃度、分子量、給藥時間以及動物種屬。

4.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)?

小鼠(20~25g)每只每天7-10毫升,大鼠(100 g)每只每天10~11毫升。

5.DSS和TNBS均是結腸炎模型,兩者有什么區別?

DSS誘發潰瘍性結腸炎,TNBS誘發克羅恩病結腸炎。

6.慢性結腸炎造模過程中,為什么第二階段誘導總是慢于第一階段?

第一階段誘導后DSS耐受水平會提高,癥狀出現緩慢或較輕是常見的。若想要縮短第二階段誘導周期,可以適當提高DSS濃度。

7.小鼠致死率高。

原因:DSS濃度太高。建議:適當降低DSS給藥濃度

8.小鼠無腸炎癥狀或低腸炎癥狀

原因:DSS濃度過低,建議:適當升高DSS給藥濃度;或者減少循環間隔時間(10-14天)

9.同一組小鼠,腸炎癥狀差異大

原因:1.瓶蓋堵塞;2.部分小鼠沒有/少量飲用DSS

建議:1.每天檢查小鼠飲水瓶;2.每只小鼠單獨隔離培養,每天檢查小鼠飲水量。

 

4
相關文獻及產品推薦

 

 

已發表文章


[1] Gao X , Fan W , Tan L , et al. Soy isoflavones ameliorate experimental colitis by targeting ERα/NLRP3 inflammasome pathways[J]. The Journal of Nutritional Biochemistry, 2020, 83.

[2] Oehlers SH, Flores MV, Hall CJ, Crosier KE, Crosier PS. Retinoic acid suppresses intestinal mucus production andexacerbates experimental enterocolitis. Dis Model Mech. 2012 Jul;5(4):457-67.

[3] Kim CJ, Kovacs-Nolan JA, Yang C, Archbold T, Fan MZ, Mine Y. l-Tryptophan exhibits therapeutic function in a porcine model of dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis. J Nutr Biochem. 2010 Jun;21(6):468-75.

[4] Karpowicz, P., Perez, J. & Perrimon, N., 2010. The Hippo tumor suppressor pathway regulates intestinal stem cell regeneration. Development (Cambridge, England), 137(24), pp.4135–4145.

[5]Song G, Gan Q, Qi W, et al. Fructose Stimulated Colonic Arginine and Proline Metabolism Dysbiosis, Altered Microbiota and Aggravated Intestinal Barrier Dysfunction in DSS-Induced Colitis Rats. Nutrients. 2023 Feb 3;15(3):782.

[6] Gao X , Fan W , Tan L , et al. Soy isoflavones ameliorate experimental colitis by targeting ERα/NLRP3 inflammasome pathways[J]. The Journal of Nutritional Biochemistry, 2020, 83.

[7] Li, Y., Dong, J., Xiao, H., Zhang, S., Wang, B., Cui, M., & Fan, S. (2020). Gut commensal derived-valeric acid protects against radiation injuries. Gut Microbes, 1–18.

[8]Fan H, Chen W, Zhu J, et al. Toosendanin alleviates dextran sulfate sodium-induced colitis by inhibiting M1 macrophage polarization and regulating NLRP3 inflflammasome and Nrf2/HO-1 signaling[J]. International immunopharmacology, 2019, 76: 105909.

 


 

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