Summary

Visualisierung von Östrogenrezeptoren bei Mäusen mit TNBS-induzierter Morbus Crohn mit Immunfluoreszenz

Published: March 12, 2020
doi:

Summary

Das Protokoll stellt ein vollständig validiertes TNBS-induziertes murines Modell der Morbus Crohn und Methoden zur Visualisierung von Östrogenrezeptoren durch Immunhistochemie unter Verwendung der Immunfluoreszenz formalinfixierter Dickdarmabschnitte dar, die in Paraffin eingebettet sind.

Abstract

Morbus Crohn ist die am häufigsten diagnostizierte Art von entzündlicher Darmerkrankung. Chronische Entzündungen, die sich im Darm entwickeln, führen zu Peristalsienstörungen und Schäden an Darmschleimhaut und scheinen mit einem erhöhten Risiko einer neoplastischen Umwandlung des Dickdarms verbunden zu sein. Akkumulierende Beweise deuten darauf hin, dass Östrogene und Östrogen-Rezeptoren nicht nur hormonempfindliche Gewebe beeinflussen, sondern auch andere Gewebe, die nicht direkt mit Östrogenen verwandt sind, wie die Lunge oder dickdarm. Hier beschreiben wir das Protokoll für die erfolgreiche Immunfluoreszenzfärbung von Östrogenrezeptoren im Dickdarm, das aus einem murinen Modell der TNBS-induzierten Morbus Crohn gewonnen wurde. Ein detailliertes Protokoll zur Induktion der Morbus Crohn bei Mäusen und Darmpräparation ist sowie ein schrittweises immunhistochemisches Verfahren mit formalinfixierten Paraffin-eingebetteten Darmabschnitten vorgesehen. Die beschriebenen Methoden sind nicht nur nützlich für Östrogen-Rezeptor-Detektion und Östrogen-Signalisierung Untersuchung in vivo, sondern kann auch auf andere Proteine angewendet werden, die an der Entwicklung von Colitis beteiligt sein können.

Introduction

Morbus Crohn (CD) ist eine entzündliche Darmerkrankung (IBD), die sich als chronische Darmentzündung manifestiert. Die Ätiologie von CD ist schlecht verstanden, aber es gibt ein paar wichtige Faktoren, die für die CD-Entwicklung verantwortlich zu sein scheinen, einschließlich Darmmikrobiota, und genetische und Umweltfaktoren, wie Ernährung oder Stress1. Für ein besseres Verständnis der Pathogenese der Morbus Crohn wurden mehrere Modelle der Darmentzündung verwendet2,3,4,5,6,7. In diesem Artikel stellen wir Ergebnisse aus einem 2,4,6-Trinitrobenzol-Sulfonsäure (TNBS)-induzierten murinen Modell von CD.

Es wurde dokumentiert, dass Östrogene in der Lage sind, chronischeDarmentzündungen 8,9,10,11,12zu modulieren. Die biologische Aktivität von Östrogenen wird durch Cogat-Rezeptoren vermittelt, darunter kernnukleare Östrogenrezeptoren (ERs), d.h. ER (Gen ESR1) und ER (Gen ESR2), sowie G-Protein-gekoppelte Östrogenrezeptor, d.h. GPER (Gen GPER1), genannt als membrangebundener ER13,14. Es gibt mehrere Methoden zur Bestimmung des Niveaus der Östrogen-Rezeptoren, aber nur wenige können verwendet werden, um sie im Darm zu visualisieren.

Immunhistochemie (IHC) ist eine weit verbreitete Methode in klinischen und grundlegenden Studien zum Nachweis bestimmter Antigene in Zellen oder Geweben mit fluorchromkonjugierten Antikörpern. IHC scheint eine wichtige Methode in der Gewebestrukturvisualisierung zu sein, sowie bei der Identifizierung und Lokalisierung spezifischer Proteine, die für das Verständnis der Entwicklung von Kolitis entscheidend sein können. Hier stellen wir ein vollständiges und validiertes Protokoll zur immunhistochemischen Visualisierung von Östrogenrezeptoren im Darm unter Verwendung von Immunfluoreszenz vor.

Protocol

Tierexperimentelle Studien wurden mit Zustimmung des Lokalen Ethikausschusses (28/B29/2016) gemäß der Richtlinie 2010/63/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 22. September 2010 und institutionellen Empfehlungen durchgeführt. 1. TNBS-induziertes murines Modell der Morbus Crohn HINWEIS: Dieses Protokoll verwendet männliche BALB/C-Mäuse mit einem Gewicht von 25-28 g. Tiere werden bei einer konstanten Temperatur (22-24 °C) und, relative Luftfeuchtigkeit…

Representative Results

Makroskopische Merkmale von Dickdarmerkrankungen bei Mäusen mit TNBS-induzierter Morbus CrohnRepräsentative Bilder von Dickdarmen, die von der Kontrolle genommen wurden, und TNBS-behandelten Mäusen sind in Abbildung 2dargestellt. Bei Mäusen mit einem TNBS-induzierten Modell der Morbus Crohn wird die Länge des Dickdarms reduziert, während die Breite des Dickdarms erhöht wird. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page=…

Discussion

Es gibt zahlreiche Tiermodelle für die IBD-Pathophysiologie-Untersuchung, einschließlich genetischer, immunologischer oder spontaner Modelle, sowie chemisch induzierte Modelle15. Unter den verschiedenen Arten von Tiermodellen von Colitis sind chemisch induzierte Modelle wie das in diesem Protokoll beschriebene TNBS-induzierte Modell relativ kostengünstig und leicht zu erhalten. Das TNBS-induzierte murine Modell der Kolitis hat mehrere klinische Symptome im Zusammenhang mit der pathologischen Ba…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Arbeit wurde dank der finanziellen Unterstützung der Behörden der Universität Lodz veröffentlicht: Vizerektor für wissenschaftliche Forschung, Vizerektor für nationale und internationale Zusammenarbeit und Dekan der Fakultät für Biologie und Umweltschutz. Damian Jacenik wurde durch Stipendien (2017/24/T/NZ5/00045 und 2015/17/N/NZ5/00336) vom National Science Centre, Polen, unterstützt.

Materials

Animals
BALB/C mice University of Lodz NA
Equipment
Caliper VWR 62379-531
Cardboard block NA NA
Confocal microscope – TCS SP8 Leica Biosystems NA
Fully automated rotary microtome – RM2255 Leica Biosystems NA
Glass slide Thermo Scientific J1800BMNT
Heated Paraffin Embedding Module – EG1150 H Leica Biosystems NA
Histological box Marfour LN.138747
Hydrophobic pen Sigma-Aldrich Z377821
Laboratory balance Radwag WL-104-0048
LAS X software Leica Biosystems NA
Metal mold Marfour CP.5105
Sterile gauze NA NA
Sterile scissor NA NA
Sterile tweezer NA NA
Tissue processor – TP1020 Leica Biosystems NA
Reagents
2, 4, 6-trinitrobenzene sulfonic acid Sigma-Aldrich 92822
Bovine serum albumin Sigma-Aldrich A3294
DiOC6 (3) Sigma-Aldrich 318426
DyLight 650 secondary antibody Abcam ab96886
ERα primary antibody Abcam ab75635
ERβ primary antibody Abcam ab3576
Ethanol Avantor Performance Materials Poland 396480111
Formaldehyde Avantor Performance Materials Poland 432173111
GPER primary antibody Abcam ab39742
Hydrochloric acid Avantor Performance Materials Poland 575283421
Hydrogen peroxidase Avantor Performance Materials Poland 885193111
isoflurane (forane) Baxter 1001936040
Normal goat serum Gibco 16210064
Paraffin Leica Biosystems 39602012
Petrie dish Nest Scientific 705001
Phosphate buffer saline Sigma-Aldrich P3813
Physiological saline Sigma-Aldrich 7982
Primocin (antibiotic) Invitrogen ant-pm-1
ProLong Diamond Antifage Mountant with DAPI (glycerol-based liquid with DAPI) Invitrogen P36971
Sodium chloride Chempur WE/231-598-3
Sodium citrate Avantor Performance Materials Poland 795780429
Tris Avantor Performance Materials Poland 853470115
Triton X-100 Sigma-Aldrich T8787
Tween 20 Sigma-Aldrich P9416
Xylene Avantor Performance Materials Poland BA0860119

References

  1. Zhang, Y. Z., Li, Y. Y. Inflammatory bowel disease: pathogenesis. World Journal of Gastroenterology. 20 (1), 91-99 (2014).
  2. Morris, G. P., et al. Hapten-induced model of chronic inflammation and ulceration in the rat colon. Gastroenterology. 96 (3), 795-803 (1989).
  3. Okayasu, I., et al. A novel method in the induction of reliable experimental acute and chronic ulcerative colitis in mice. Gastroenterology. 98 (3), 694-702 (1990).
  4. Boirivant, M., Fuss, I. J., Chu, A., Strober, W. Oxazolone colitis: a murine model of T helper cell type 2 colitis treatable with antibodies to interleukin 4. Journal of Experimental Medicine. 188 (10), 1929-1939 (1998).
  5. Morrissey, P. J., Charrier, K., Braddy, S., Liggitt, D., Watson, J. D. CD4+ T cells that express high levels of CD45RB induce wasting disease when transferred into congenic severe combined immunodeficient mice. Disease development is prevented by cotransfer of purified CD4+ T cells. Journal of Experimental Medicine. 178 (1), 237-244 (1993).
  6. Kühn, R., Löhler, J., Rennick, D., Rajewsky, K., Müller, W. Interleukin-10-deficient mice develop chronic enterocolitis. Cell. 75 (2), 263-274 (1993).
  7. Sundberg, J. P., Elson, C. O., Bedigian, H., Birkenmeier, E. H. Spontaneous, heritable colitis in a new substrain of C3H/HeJ mice. Gastroenterology. 107 (6), 1726-1735 (1994).
  8. Harnish, D. C., et al. Beneficial effects of estrogen treatment in the HLA-B27 transgenic rat model of inflammatory bowel disease. American Journal of Physiology Gastrointestinal and Liver Physiology. 286 (1), 118-125 (2004).
  9. Pierdominici, M., et al. Linking estrogen receptor β expression with inflammatory bowel disease activity. Oncotarget. 6 (38), 40443-40451 (2015).
  10. Włodarczyk, M., et al. G protein-coupled receptor 30 (GPR30) expression pattern in inflammatory bowel disease patients suggests its key role in the inflammatory process. A preliminary study. Journal of Gastrointestinal and Liver Diseases. 26 (1), 29-35 (2017).
  11. Mohammad, I., et al. Estrogen receptor α contributes to T cell-mediated autoimmune inflammation by promoting T cell activation and proliferation. Science Signaling. 11 (526), eaap9415 (2018).
  12. Jacenik, D., et al. G protein-coupled estrogen receptor mediates anti-inflammatory action in Crohn’s disease. Scientific Reports. 9 (1), 6749 (2019).
  13. Prossnitz, E. R., Barton, M. The G protein-coupled estrogen receptor GPER in health and disease. Nature Review Endocrinology. 7 (12), 715-726 (2011).
  14. Yaşar, P., Ayaz, G., User, S. D., Güpür, G., Muyan, M. Molecular mechanisms of estrogen-estrogen receptor signaling. Reproductive Medicine and Biology. 16 (1), 4-20 (2016).
  15. Pizarro, T. T., Arseneau, K. O., Bamias, G., Cominelli, F. Mouse models for the study of Crohn’s disease. Trends in Molecular Medicine. 9 (5), 218-222 (2003).
  16. Neurath, M. F., Fuss, I., Kelsall, B. L., Stüber, E., Strober, W. Antibodies to interleukin 12 abrogate established experimental colitis in mice. Journal of Experimental Medicine. 182 (5), 1281-1290 (1995).
  17. Ikeda, M., et al. Simvastatin attenuates trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis, but not oxazalone-induced colitis. Digestive Diseases and Sciences. 53 (7), 1869-1875 (2007).
  18. Thavarajah, R., Mudimbaimannar, V. K., Elizabeth, J., Rao, U. K., Ranganathan, K. Chemical and physical basics of routine formaldehyde fixation. Journal of Oral Maxillofacial Pathology. 16 (3), 400-405 (2012).

Play Video

Cite This Article
Jacenik, D., Zielińska, M., Michlewska, S., Fichna, J., Krajewska, W. M. Visualization of Estrogen Receptors in Colons of Mice with TNBS-Induced Crohn’s Disease using Immunofluorescence. J. Vis. Exp. (157), e60813, doi:10.3791/60813 (2020).

View Video