結(jié)腸炎模型構(gòu)建全攻略

炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）是一種主要累及消化系統(tǒng)的慢性炎癥性腸道疾病，其中克羅恩?。–rohn′s disease，CD）和潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）是主要類型。DSS（硫酸葡聚糖鈉鹽）誘導(dǎo)結(jié)腸炎是全球應(yīng)用較廣泛的炎癥性腸?。↖BD）研究模型，其核心優(yōu)勢在于高度模擬人類潰瘍性結(jié)腸炎（UC）、精準(zhǔn)復(fù)制臨床病理特征（結(jié)腸縮短、隱窩損傷、杯狀細(xì)胞減少、血便）、操作簡便且重復(fù)性好。體內(nèi)實驗，動物通過飲水給藥（3-5% DSS，5-7天），無需手術(shù)或基因改造。體外實驗，從UC患者的結(jié)腸手術(shù)樣本中分離成纖維細(xì)胞，再重編程為iPSCs后定向分化為潰瘍性結(jié)腸炎類器官iHUCOs。

一、體內(nèi)潰瘍性結(jié)腸炎(UC)模型

1、此模型通過DSS破壞腸道屏障并誘發(fā)炎癥，結(jié)合IGF2干預(yù)驗證其保護作用，適用于研究潰瘍性結(jié)腸炎的機制及藥物篩選^[1]。

(1) 實驗動物

野生型 C57BL/6 J 小鼠

(2) UC造模方法

① 小鼠飼養(yǎng)于光照（12小時 光/暗循環(huán)）和溫度（22±0.5℃）可控的房間內(nèi)，自由自由飲食和飲水；

② 經(jīng)過1周的適應(yīng)期后，小鼠通過自由飲用含 5%（w/v）DSS 的水溶液（abs9192）7 天以建立結(jié)腸炎模型，對照組飲用無菌水。

(3) 評價指標(biāo)

結(jié)腸縮短 + 體重下降 + DAI評分≥3分；

組織學(xué)驗證：炎癥浸潤、隱窩損傷、杯狀細(xì)胞減少；

分子標(biāo)志物：MPO活性升高、促炎因子（IL-1β/TNF-α/IL-6）上調(diào)；

伴隨現(xiàn)象：IGF2表達(dá)下調(diào)、腸道屏障破壞、cGAS-Sting通路激活。

2、此模型通過多維度指標(biāo)（腸道病理、行為學(xué)、分子機制）綜合評估UC及其神經(jīng)精神并發(fā)癥，適合研究腸-腦互作及潛在治療靶點^[2]。

(1) 實驗動物

8周齡雄性C57BL/6J小鼠

(2) UC造模方法

① 小鼠飼養(yǎng)于光照（12小時 光/暗循環(huán)）和溫度（22±2℃）可控的房間內(nèi)，自由飲食和飲水。

② 經(jīng)過1周的適應(yīng)期后，小鼠通過自由飲用含 4%（w/v）DSS的水溶液（abs9192）7 天以建立結(jié)腸炎模型，對照組設(shè)置如下：

對照組（Ctrl+NS）：飲用無菌水，腹腔注射生理鹽水（NS）。

模型組（DSS+NS）：飲用4% DSS水，腹腔注射NS。

治療組（DSS+Bet）：飲用4% DSS水，腹腔注射甜菜堿（abs47001024，600 mg/kg/天）。

(3) 評價指標(biāo)

結(jié)腸病理學(xué)改變：炎癥評分升高、杯狀細(xì)胞減少、結(jié)腸縮短。

行為學(xué)異常：FST/TST靜止時間延長，LDBT/OFT探索行為減少。

分子驗證：結(jié)腸M1巨噬細(xì)胞標(biāo)志物上調(diào)，M2下調(diào)。海馬DNA損傷、線粒體功能障礙及cGAS-STING通路激活。

二、體外人潰瘍性結(jié)腸炎類器官(iHUCOs)模型^[3]

1. 細(xì)胞來源

從潰瘍性結(jié)腸炎（UC）患者的手術(shù)標(biāo)本中分離結(jié)腸成纖維細(xì)胞。

2. UC造模方法

(1) 重編程為iPSCs

使用CytoTune-IPS重編程試劑盒將UC患者的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）。

(2) 分化為腸道類器官

內(nèi)胚層分化：iPSCs在含有Activin A（abs05801）的培養(yǎng)基中分化為定型內(nèi)胚層（DE），持續(xù)3天。

腸道球體形成：DE在含有FGF4（abs06269）和CHIR99021（abs810052）的培養(yǎng)基中分化為腸道球體（SPH），持續(xù)4天。

類器官培養(yǎng)：球體在Matrigel（abs9495）中培養(yǎng)21天，使用含R-Spondin 1（abs90189）、Noggin（abs90191）等因子的腸道生長培養(yǎng)基，形成誘導(dǎo)人UC類器官（iHUCOs）。

(3) 模型特點

包含上皮和間質(zhì)細(xì)胞區(qū)室，模擬UC的復(fù)雜微環(huán)境。保留了患者特異性的遺傳背景和病理特征。

3. 評價指標(biāo)

iHUCOs的成功評價基于其病理特征復(fù)現(xiàn)能力（組織學(xué)、分子標(biāo)志物）、功能模擬（屏障缺陷、炎癥通路）及治療響應(yīng)性（藥物干預(yù)效果）。

組織學(xué)與形態(tài)學(xué)：復(fù)現(xiàn)UC患者上皮結(jié)構(gòu)異常（如復(fù)層化）；杯狀細(xì)胞減少，Ki67增殖標(biāo)志物顯著升高。

屏障功能異常：黏附連接：E-cadherin/β-catenin定位于細(xì)胞膜（健康人來源對照類器官iHNOs分布于胞質(zhì)和核內(nèi)）；緊密連接：CLDN1表達(dá)降低，熒光右旋糖酐證實通透性增加。

分子機制：炎癥激活：CXCL8/CXCR1軸和RhoA信號過表達(dá)；轉(zhuǎn)錄組：富集炎癥（TNF/IFN-γ）、纖維化（COL1A1/3A1）及免疫浸潤（B/NK細(xì)胞）通路。

體內(nèi)驗證：移植后保留UC表型；Repertaxin（abs811153，CXCR1抑制劑）可改善屏障功能并減少炎癥。

參考文獻(xiàn):

[1]Chen L, Zhong XL, Cao WY, et al. IGF2/IGF2R/Sting signaling as a therapeutic target in DSS-induced ulcerative colitis. Eur J Pharmacol. 2023;960:176122.

[2]Liu W, Zhong X, Yi Y, et al. Prophylactic Effects of Betaine on Depression and Anxiety Behaviors in Mice with Dextran Sulfate Sodium-Induced Colitis. J Agric Food Chem. 2024;72(38):21041-21051. 

[3]Sarvestani SK, Signs S, Hu B, et al. Induced organoids derived from patients with ulcerative colitis recapitulate colitic reactivity. Nat Commun. 2021;12(1):262. Published 2021 Jan 11.

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