Effetti del gusto segnalazione proteina Abolishment su infiammazione dell'intestino in un modello murino di malattia infiammatoria intestinale
Özet
Qui presentiamo un protocollo per studiare l’effetto di annullamento dei geni legati al gustazione sulle risposte immunitarie in un sodio del solfato del dextrano (DSS)-infiammatorie intestinali (IBD) la malattia del mouse modello indotto.
Abstract
Malattia infiammatoria intestinale (IBD) è uno dei disturbi gastrointestinali immuno-correlati, tra cui la colite ulcerosa e morbo di Crohn, che incide sulla qualità di vita di milioni di persone in tutto il mondo. IBD sintomi includono dolore addominale, diarrea e sanguinamento rettale, che possono derivare da interazioni tra microbiota dell’intestino, componenti alimentari, cellule epiteliali intestinali e le cellule immunitarie. È di particolare importanza per valutare come ogni gene chiave espressa in cellule epiteliali ed immune intestinale colpisce l’infiammazione del colon. Recettori del gusto accoppiati a proteine G, tra cui G proteina subunità α-gustducin e altre proteine di segnalazione, sono stati trovati nell’intestino. Qui, usiamo α-gustducin come rappresentante e descrivere un sodio del solfato del dextrano (DSS)-modello IBD per valutare l’effetto delle mutazioni del gene gustativo su immunità mucosa dell’intestino e infiammazione indotto. Questo metodo combina la tecnologia di knockout del gene con il modello IBD chimicamente indotto e quindi può essere applicato per valutare l’esito della nullificazione gene gustativo come pure altri geni che possono exuberate o smorzare la risposta immunitaria indotta da DSS nel colon. Topi mutanti vengono somministrati con DSS per un certo periodo durante il quale loro peso corporeo, sgabello e sanguinamento rettale sono monitorati e registrati. Presso diversi punti temporali durante l’amministrazione, alcuni topi sono euthanized, quindi le dimensioni e i pesi dei loro milze e i due punti sono misurati e tessuti dell’intestino sono raccolti e trattati per istologico e analisi dell’espressione genica. I dati mostrano che i risultati di knockout di α-gustducin in eccessiva perdita di peso, diarrea, sanguinamento intestinale, danno tissutale e topi infiammazione vs wild-type. Poiché la gravità dell’infiammazione indotta è influenzata da diversi ceppi di topi, habitat e dieta, ottimizzazione della durata di concentrazione e amministrazione di DSS in un esperimento pilota è particolarmente importante. Regolando questi fattori, questo metodo può essere applicato per valutare sia gli effetti anti – e pro-infiammatorie.
Introduction
Le due forme principali di malattia infiammatoria intestinale (IBD), morbo di Crohn (CD) e colite ulcerosa (UC) sono caratterizzate da condizioni infiammatorie croniche remittente o progressive dell’intestino con eziologia multifattoriale1,2 . Lo sviluppo delle IBD dipende dalla genetici, nonché determinati fattori ambientali quali dieta, uso di antibiotici e soprattutto, infezioni da patogeni. Tuttavia, l’eziologia e la regolamentazione dei meccanismi molecolari implicati IBD sono ancora poco chiari. Da qui, numerosi modelli animali chimicamente indotte di IBD sono stati costruiti e applicati per delineare la patogenesi e meccanismi di regolamentazione e valutare l’efficacia terapeutica umana3.
Recettori del gusto sono recettori accoppiati a proteine G (GPCR) e sono classificati come due tipi principali: (T1Rs), tipo I e II (T2Rs) che consentono di rilevare composti amari, dolce e umami. Cascate di segnalazione del gusto vengono avviate da tastant T1Rs o T2Rs, attivando l’eterotrimerica G proteine leganti composto α-gustducin e un dimero Gβγ e che porta al rilascio delle subunità Gβγ. La frazione Gβγ a sua volta stimola l’effettore a valle dell’enzima fosfolipasi C-β2 (PLC-β2). Attivato PLC-β2 quindi idrolizza il fosfatidilinositolo 4,5-bisphosphate in due messaggeri intracellulari secondarie [inositolo-1,4,5-trisfosfato (IP3) e diacilglicerolo] e IP3 si lega a e aprire il suo canale-ricevitore IP3 R3, rilasciando ioni calcio dal reticolo endoplasmatico. Questo conduce infine all’apertura del canale di ioni potenziale transitorio del ricevitore Trpm5 e rilascio del neurotrasmettitore ATP sui nervi gustativo4,5,6,7. Ancora, le vie di segnalazione del gusto salato ed acido sono diversi e indipendenti da sapori amari8, dolce e umami. Inoltre, i componenti di gusto GPCR e proteine a valle esistono in vari tessuti extra-orali. Recenti studi hanno indicato quello α-gustducin, il componente principale del gusto di segnalazione, è trovato per essere espresso nella mucosa intestinale. Ulteriori studi sono necessari per comprendere le funzioni di questi gusto segnalazione componenti in tessuti extra-orali9,10.
Il metodo qui descritto è usato per caratterizzare le funzioni delle proteine di segnalazione gustative espresse in tessuti extra-orali. Uniamo una linea di topi transgenici sviluppata per la delineazione di Cascate di segnalazione in papille gustative con il modello di colite indotta chimicamente. In gran parte grazie alla sua semplicità procedurale e patologiche somiglianze alla colite ulcerosa umana, il Destrano solfato di sodio (DSS)-indotto IBD modello è stato più ampiamente utilizzato tra i vari modelli colite indotta chimicamente11. In questo studio, abbiamo usato i topi α-gustducin-carente come una linea di rappresentante del mouse per rivelare nuove funzioni di α-gustducin immunità mucosa dell’intestino e infiammazione 1) analizzando i cambiamenti morfologici nel tessuto e 2) analizzando le differenze nell’espressione di citochine legate alla infiammazione del colon. Questo metodo può essere utilizzato per determinare quantitativamente e qualitativamente i contributi di proteine di segnalazione gustativi (e altre proteine espresse nell’intestino), a danno di tessuto e l’infiammazione intestinale, quando topi geneticamente modificati per linee per i geni di interesse sono disponibili. Vantaggi di questo metodo sono consentendo agli utenti di ottenere integrata dei dati derivanti dalle azioni del DSS chimica e deficit del gene di interesse. Questo metodo può essere ulteriormente migliorato per aumentare la sua sensibilità e rivelare i cambiamenti sottili intestinali a livello cellulare e molecolare.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo metodo può essere impiegato per quantità determinare l’effetto delle mutazioni di specifici geni gustativi su infiammazione in un modello murino IBD indotta da DSS. Per sfruttare al meglio, induzione ottimale di IBD è un passo fondamentale. Lo sviluppo di colite è influenzato da diversi fattori, tra cui topo, housing ambiente, microflora intestinale, così come i geni di interesse. Si consiglia di eseguire un esperimento pilota con un piccolo numero di topi per testare diversi dosaggi e durate di amministrazio…
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è sostenuto da sovvenzioni da parte del National Natural Sciences Foundation of China (81671016, 31471008 e 31661143030) e il National Institutes of Health (DC010012, DC015819) e dalla Fondazione Siyuan.
Materials
| Antibody | |||
| CD45 | BD Biosciences | 550539 | |
| CD3 | BD Biosciences | 555273 | |
| B220 | BD Biosciences | 550286 | |
| CD11b | BD Biosciences | 550282 | |
| Ly6G | BD Biosciences | 551459 | |
| Reagent | |||
| Dextran Sulfate Sodium Salt (DSS) | MP Biomedicals | 2160110 | |
| Streptavidin-HRP complex | BD Pharmingen | 551011 | |
| H&E Staining Kit | BBI Life Sciences | E607318 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sangon Biotech | B548117 | |
| FastStart Universal SYBR Green Master(ROX) | Roche | 4913850001 | |
| MMLV Reverse Transcriptase, GPR | Clontech,TaKaRa | 639574 | |
| TaKaRa MiniBEST Universal RNA Extraction Kit | TaKaRa | 9767 | |
| BD 10 ml Syringe | BD Biosciences | 309604 | |
| Instruments and equipment | |||
| balance | |||
| scissors | |||
| forceps | |||
| centrifuge | |||
| qPCR machine | |||
| staining jars | |||
| Software | |||
| Imag-Pro Plus | Media Cybernetics, Inc. | ||
Referanslar
- Kaser, A., Zeissig, S., Blumberg, R. S. Inflammatory Bowel Disease. Annual Review of Immunology. 28 (1), 573-621 (2010).
- Benoit, C., D, A. J., Madhu, M., Matam, V. K. Dextran Sulfate Sodium (DSS)-Induced Colitis in Mice. Current Protocols in Immunology. 104 (1), 11-14 (2014).
- Chassaing, B., Darfeuille-Michaud, A. The Commensal Microbiota and Enteropathogens in the Pathogenesis of Inflammatory Bowel Diseases. Gastroenterology. 140 (6), 1720-1728 (2011).
- Chandrashekar, J., Hoon, M. A., Ryba, N. J. P., Zuker, C. S. The receptors and cells for mammalian taste. Nature. 444 (7117), 288-294 (2006).
- Gilbertson, T. A., Khan, N. A. Cell signaling mechanisms of oro-gustatory detection of dietary fat: Advances and challenges. Progress in Lipid Research. 53, 82-92 (2014).
- Huang, L., et al. Gγ13 colocalizes with gustducin in taste receptor cells and mediates IP3 responses to bitter denatonium. Nature Neuroscience. 2 (12), 1055-1062 (1999).
- Perez, C. A., et al. A transient receptor potential channel expressed in taste receptor cells. Nature Neuroscience. 5 (11), 1169-1176 (2002).
- Shigemura, N., Ninomiya, Y. Recent Advances in Molecular Mechanisms of Taste Signaling and Modifying. International Review of Cell and Molecular Biology. 323, 71-106 (2016).
- Bezençon, C., et al. Murine intestinal cells expressing Trpm5 are mostly brush cells and express markers of neuronal and inflammatory cells. Journal of Comparative Neurology. 509 (5), 514-525 (2008).
- Lu, P., Zhang, C. -. H., Lifshitz, L. M., ZhuGe, R. Extraoral bitter taste receptors in health and disease. The Journal of General Physiology. 149 (2), 181-197 (2017).
- Wirtz, S., Neufert, C., Weigmann, B., Neurath, M. F. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nature Protocols. 2, 541-546 (2007).
- Chassaing, B., Aitken, J. D., Malleshappa, M., Vijay-Kumar, M. Dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis in mice. Current Protocols in Immunology. 104 (25), (2014).
- Feng, P., et al. Aggravated gut inflammation in mice lacking the taste signaling protein α-gustducin. Brain, Behavior, and Immunity. 71, 23-27 (2018).
- Feng, P., et al. Immune cells of the human peripheral taste system: Dominant dendritic cells and CD4 T cells. Brain, Behavior, and Immunity. 23 (6), 760-766 (2009).
- Livak, K. J., Schmittgen, T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 25 (4), 402-408 (2001).
- Kim, J. J., Shajib, M. S., Manocha, M. M., Khan, W. I. Investigating Intestinal Inflammation in DSS-induced Model of IBD. Journal of Visualized Experiments. (60), 3678 (2012).
- Axelsson, L. -. G., Landström, E., Goldschmidt, T. J., Grönberg, A., Bylund-Fellenius, A. -. C. Dextran sulfate sodium (DSS) induced experimental colitis in immunodeficient mice: Effects in CD4+-cell depleted, athymic and NK-cell depleted SCID mice. Inflammation Research. 45 (4), 181-191 (1996).
- Egger, B., et al. Characterisation of Acute Murine Dextran Sodium Sulphate Colitis: Cytokine Profile and Dose Dependency. Digestion. 62 (4), 240-248 (2000).
- Whittem, C. G., Williams, A. D., Williams, C. S. Murine Colitis Modeling using Dextran Sulfate Sodium (DSS). Journal of Visualized Experiments. (35), 1652 (2010).
- Howitt, M. R., et al. Tuft cells, taste-chemosensory cells, orchestrate parasite type 2 immunity in the gut. Science. 351 (6279), 1329-1333 (2016).
