DSS溃疡性结肠炎模型的构建

——急性、慢性肠炎及结肠癌动物模型
 

 

 
一、建模背景——DSS造模发展历程
 

现如今，有多种动物实验模型被广泛用于研究炎症性肠炎（inflammatory bowel disease, IBD）的病因、发病机制及测试新开发药物药效等，尤其以葡聚糖硫酸钠盐（Dextran Sulfate Sodium Salt，DSS MW:36000~50000）结肠炎（ulcerative colitis，UC）模型应用最广。溃疡性结肠炎动物模型发展历程见图1。

 图-1 DSS溃疡病结肠炎模型发展历程

二、DSS UC模型的特点
 

本实验模型使用小鼠、大鼠、仓鼠、豚鼠或猪、兔等动物均可造模，通过给予动物*饮用不同浓度的DSS（MW:36000~50000）水溶液，根据用药时间及用药周期可制成急性和慢性两种结肠炎模型。该模型症状表现与人类UC极为相似，主要表现为腹泻、黏液样便、粪便潜血、肉眼血便、重量减轻、活动度减少，毛色变差等。急性期结肠炎模型和慢性期结肠炎模型组织学改变见表-1。

 

 表-1 DSS结肠炎模型组织学特征

三、 DSS UC模型的优势
 

本实验模型具有诸多优势：

①与人UC极度相似，如症状表现及组织学改变。因此该模型可用于研究急性结肠炎、慢性结肠炎的发生发展机制，也可用于药物的药效研究等，为人UC的实验研究提供借鉴。

②采用*饮用DSS（MW:36000~50000）水溶液的方法建立动物模型，简单易行；模型成功率高，实验重复性强。且造价较低。

③用不同的DSS溶液浓度、给药时间和给药频率，可制成急性和慢性两种结肠炎模型。模型持续时间长，体现了急性向慢性转化的动态过程，解决了UC的慢性化和维持问题，这是以前许多模型无法比拟的。

④已成功在多种属动物中成功造模。

⑤联合氧化偶氮甲烷 (azoxymethane, AOM)用药，可用于诱发结肠炎相关性癌症 (colitis associated cancer, CAC) 动物模型，成功模拟IBD诱发CAC的过程。

四、DSS UC模型的建模（以小鼠动物模型为例说明）
 

实验候选动物：C57BL/6或BALB/c，雌性，6-8周。每组至少8-10只小鼠。

造模试剂：DSS，Mw 36000-50000，含硫量17-20%。

DSS浓度：急性期模型通常为3-5%，慢性期模型通常为1-3%；可根据实验需求及动物类型摸索浓度。该浓度为质量体积比，使用饮用水配置后，过滤除菌。

1. 急性DSS结肠炎模型

Day1：称重并标记各组C57BL/6小鼠。待造模小鼠饮用3-5% DSS水溶液，未处理组小鼠饮用正常水。

Day3：给予待造模小鼠更换新鲜3-5%DSS饮用水。

Day5：给予待造模小鼠更换新鲜3-5%DSS饮用水。

Day8：给予待造模小鼠更换新鲜不含DSS的饮用水。

2. 慢性DSS结肠炎模型

Day1：称重并标记各组C57BL/6小鼠。待造模小鼠饮用1-3% DSS水溶液，未处理组小鼠饮用正常水。

Day3：给予待造模小鼠更换新鲜1-3%DSS饮用水。

Day5：给予待造模小鼠更换新鲜1-3%DSS饮用水。

Day8：给予待造模小鼠更换新鲜不含DSS的饮用水。

Day22-Day26：重复Day1-Day5操作。

Day29：给予待造模小鼠更换新鲜不含DSS的饮用水。

Day43-Day47：重复Day1-Day5操作。

Day50：给予待造模小鼠更换新鲜不含DSS的饮用水。

图-2 DSS UC model

3.如何评价造模是否成功？

1）. 疾病活跃指数评分 Disease Activity Index, DAI score

从三个方面进行评估打分，分别为体重、粪便粘稠度、粪便潜血等指标，评分细则见表-2。其中，粪便潜血测试可使用尿粪隐血检测试剂盒 （联苯胺法）。DAI评分为三个指标之和。

 

 表-2 DAI评分细则

2）. 组织学变化评分

a) 溃疡形成个数：无—0，1个溃疡—1，2个溃疡—2，3个溃疡—3，＞3个溃疡—4

b）上皮细胞变化：正常—0，杯状细胞缺失—1，杯状细胞大面积缺失—2，隐窝缺失—3，隐窝大面积缺失或息肉状再生—4

c) 炎症浸润：无—0，隐窝周围浸润—1，黏膜肌层出现浸润—2，黏膜肌层普遍浸润，黏膜增厚—3，黏膜下层浸润—4

d) 淋巴结形成：无—0，1个淋巴结—1，2个淋巴结—2，3个淋巴结—3，＞3个溃疡—4

组织学变化评分为上述各指标之和，在急性结肠炎模型中淋巴结形成不做评分。组织学分析的标准方法为HE染色（Yeasen, 60524ES60）。 

图-3 DSS溃疡性结肠炎组织学变化模拟图

3）. 结肠长度

急性结肠炎模型中，第8天可检测到结肠长度缩短；慢性结肠炎模型中，结肠长度缩短更加明显。

4）. 总结

DSS UC动物模型构建应先进行预实验，摸索建模条件，建议预实验每组小鼠8-10只，并设立对照组。通常出现体重减轻、稀便、腹泻、血便或粪便潜血、溃疡可视为DSS药物有效，造模成功。
 

五、建模成功数据及案例分享
 

目前翊圣葡聚糖硫酸钠盐（DSS MW:36000~50000）已在市场广泛应用，并取得良好成果。在建模过程中，小鼠的品系以及DSS产品的用药量，可能也是导致建模成功的关键之处，且发现急性结肠炎成模时间主要集中在7天左右，效果十分显著。通过对客户实验方案的了解以及数据反馈，将其汇总并分享，详细见下表-3。

 

DSS结肠炎模型建模成功标准主要从体重、粪便粘稠度、粪便潜血、结肠变化等指标来判断，下图4为大家展示了两组建模成功的结肠切片HE染色：

 注：对照组：正常饮用水的小鼠；处理组：3-5%的DSS小鼠饮食。

图-4 急性结肠炎切片HE染色结果

六、FAQ
 

无论急性DSS结肠炎模型还是慢性DSS结肠炎模型，肠炎严重程度与成功与否均与小鼠种属（不同基因背景）、DSS浓度、给药周期等相关。常见问题见下表-4。