结肠炎模型构建全攻略

炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是一种主要累及消化系统的慢性炎症性肠道疾病，其中克罗恩病（Crohn′s disease，CD）和溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）是主要类型。DSS（硫酸葡聚糖钠盐）诱导结肠炎是全球应用较广泛的炎症性肠病（IBD）研究模型，其核心优势在于高度模拟人类溃疡性结肠炎（UC）、精准复制临床病理特征（结肠缩短、隐窝损伤、杯状细胞减少、血便）、操作简便且重复性好。体内实验，动物通过饮水给药（3-5% DSS，5-7天），无需手术或基因改造。体外实验，从UC患者的结肠手术样本中分离成纤维细胞，再重编程为iPSCs后定向分化为溃疡性结肠炎类器官iHUCOs。

一、体内溃疡性结肠炎(UC)模型

1、此模型通过DSS破坏肠道屏障并诱发炎症，结合IGF2干预验证其保护作用，适用于研究溃疡性结肠炎的机制及药物筛选^[1]。

(1) 实验动物

野生型 C57BL/6 J 小鼠

(2) UC造模方法

① 小鼠饲养于光照（12小时 光/暗循环）和温度（22±0.5℃）可控的房间内，自由自由饮食和饮水；

② 经过1周的适应期后，小鼠通过自由饮用含 5%（w/v）DSS 的水溶液（abs9192）7 天以建立结肠炎模型，对照组饮用无菌水。

(3) 评价指标

结肠缩短 + 体重下降 + DAI评分≥3分；

组织学验证：炎症浸润、隐窝损伤、杯状细胞减少；

分子标志物：MPO活性升高、促炎因子（IL-1β/TNF-α/IL-6）上调；

伴随现象：IGF2表达下调、肠道屏障破坏、cGAS-Sting通路激活。

2、此模型通过多维度指标（肠道病理、行为学、分子机制）综合评估UC及其神经精神并发症，适合研究肠-脑互作及潜在治疗靶点^[2]。

(1) 实验动物

8周龄雄性C57BL/6J小鼠

(2) UC造模方法

① 小鼠饲养于光照（12小时 光/暗循环）和温度（22±2℃）可控的房间内，自由饮食和饮水。

② 经过1周的适应期后，小鼠通过自由饮用含 4%（w/v）DSS的水溶液（abs9192）7 天以建立结肠炎模型，对照组设置如下：

对照组（Ctrl+NS）：饮用无菌水，腹腔注射生理盐水（NS）。

模型组（DSS+NS）：饮用4% DSS水，腹腔注射NS。

治疗组（DSS+Bet）：饮用4% DSS水，腹腔注射甜菜碱（abs47001024，600 mg/kg/天）。

(3) 评价指标

结肠病理学改变：炎症评分升高、杯状细胞减少、结肠缩短。

行为学异常：FST/TST静止时间延长，LDBT/OFT探索行为减少。

分子验证：结肠M1巨噬细胞标志物上调，M2下调。海马DNA损伤、线粒体功能障碍及cGAS-STING通路激活。

二、体外人溃疡性结肠炎类器官(iHUCOs)模型^[3]

1. 细胞来源

从溃疡性结肠炎（UC）患者的手术标本中分离结肠成纤维细胞。

2. UC造模方法

(1) 重编程为iPSCs

使用CytoTune-IPS重编程试剂盒将UC患者的成纤维细胞转化为诱导多能干细胞（iPSCs）。

(2) 分化为肠道类器官

内胚层分化：iPSCs在含有Activin A（abs05801）的培养基中分化为定型内胚层（DE），持续3天。

肠道球体形成：DE在含有FGF4（abs06269）和CHIR99021（abs810052）的培养基中分化为肠道球体（SPH），持续4天。

类器官培养：球体在Matrigel（abs9495）中培养21天，使用含R-Spondin 1（abs90189）、Noggin（abs90191）等因子的肠道生长培养基，形成诱导人UC类器官（iHUCOs）。

(3) 模型特点

包含上皮和间质细胞区室，模拟UC的复杂微环境。保留了患者特异性的遗传背景和病理特征。

3. 评价指标

iHUCOs的成功评价基于其病理特征复现能力（组织学、分子标志物）、功能模拟（屏障缺陷、炎症通路）及治疗响应性（药物干预效果）。

组织学与形态学：复现UC患者上皮结构异常（如复层化）；杯状细胞减少，Ki67增殖标志物显著升高。

屏障功能异常：黏附连接：E-cadherin/β-catenin定位于细胞膜（健康人来源对照类器官iHNOs分布于胞质和核内）；紧密连接：CLDN1表达降低，荧光右旋糖酐证实通透性增加。

分子机制：炎症激活：CXCL8/CXCR1轴和RhoA信号过表达；转录组：富集炎症（TNF/IFN-γ）、纤维化（COL1A1/3A1）及免疫浸润（B/NK细胞）通路。

体内验证：移植后保留UC表型；Repertaxin（abs811153，CXCR1抑制剂）可改善屏障功能并减少炎症。

参考文献:

[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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