Model novorojenčka miške daje namige za povzročanje uničujoče črevesne bolezni pri anemičnih predhodnikih

Zdravniki že dolgo sumijo, da bi transfuzija rdečih krvnih celic pri nedonošenčkih z anemijo lahko ogrozila razvoj nekrotizirajočega enterokolitisa, ali NEC, potencialno smrtonosna vnetna črevesna bolezen. Vendar pa trdne dokaze o povezavi je bilo deloma težko pridobiti zaradi pomanjkanja praktičnega živalskega modela, ki bi lahko natančno predstavil, kaj se fizično zgodi, ko dojenček dobi NEC.

Laboratorijska miška hrani svoje novorojene mladiče velikosti približno četrtine in težo manj kot unčo. Raziskovalna skupina, ki jo vodi medicina Johns Hopkins, je premagala prejšnje težave pri delu z dojenčki miši pri razvoju modela za preučevanje uničujoče bolezni prebavil, ki prizadene nedonošenčke z anemijo. Zasluge:Laboratorij Jackson

Zdaj, Raziskovalci iz Johns Hopkins Medicine poročajo, da so razvili ta model, ki naj bi bil prvi te vrste, z uporabo miši za dojenčke, ali mladiči, ki so najprej anemični, nato pa jim dajo transfuzijo krvi pri novorojenčkih drugega seva miši. Nova metoda, pravijo raziskovalci, posnema, kaj se zgodi, ko se transfuzija krvi daje človeškim dojenčkom od nepovezanega darovalca.

Opis modela miške, skupaj s pomembnimi ugotovitvami in možnimi koristmi iz prve uporabe, je objavljen v novem članku v reviji Nature Communications .

Potrebovali smo delujoč model žive miši, da bi ugotovili, ali samo transfuzija krvi vodi do NEC ali se to zgodi le, če se transfuzija daje ob prisotnosti anemije. "

Akhil Maheshwari, M.D., Profesor pediatrije na Medicinski fakulteti Univerze Johns Hopkins, direktor neonatologije v otroškem centru Johns Hopkins, in višji avtor raziskovalnega prispevka

Opaženo pri približno 10% do 12% dojenčkov, ki ob rojstvu tehtajo manj kot 3,5 kilograma, NEC je hitro napredujoča bolezen prebavil, pri kateri bakterije vdrejo v steno debelega črevesa, povzroča vnetje, ki lahko na koncu uniči zdravo tkivo na mestu. Če se nekrotizira (ubije) dovolj celic, kar povzroči luknjo v črevesni steni, blato lahko vstopi v krvni obtok in povzroči smrtno nevarno sepso.

Od leta 2004 Maheshwari pravi, Raziskovalne študije so večkrat pokazale, da lahko nedonošenčki, rojeni s hudo anemijo - tisti z deležem rdečih krvnih celic v skupnem krvnem volumnu med 20% in 24% ob rojstvu - razvijejo NEC v 48 urah po transfuziji rdečih krvnih celic. Za primerjavo, Ameriška akademija za pediatrijo pravi, da imajo dojenčki običajno rojene količine rdečih krvnih celic med 42% in 65%, padla na 31% do 41% pri starosti 1 leta.

V iskanju uporabnega in praktičnega modela miške, Maheshwari in njegovi kolegi so morali premagati problem velikosti.

"Novorojeni mladiči miši so veliki približno četrtino in tehtajo manj kot unčo, zato je iz njih zelo težko odstraniti dovolj krvi, ki jo laboratoriji lahko analizirajo, «Pravi Maheshwari.

Če želite premagati to oviro, zasebno podjetje za medicinsko diagnostično opremo je darovalo uporabo svojega naprednega sistema za analizo krvi, za katerega je potrebnih le 5 mikrolitrov (5 miljontin litra) vzorca namesto 50 mikrolitrov - 60% celotne oskrbe mladičev miši - kar zahteva večina laboratorijev za testiranje .

Naslednji, Raziskovalci so zasnovali postopek za indukcijo hude anemije pri mladičih, tako da jim vsak drugi dan 10 dni po rojstvu odstranijo približno polovico volumna krvi. To je znižalo njihovo število rdečih krvnih celic na ravni, ki so približne tistim pri hudo anemičnih novorojenčkih.

Sedem dni po rojstvu, raziskovalci so predstavili bakterije, ki so bile izolirane in gojene iz nedonošenčka z NEC. Končno, transfuzijo rdečih krvnih celic so dali 11. dan po rojstvu.

V naslednjih 48 urah raziskovalci so iskali razvoj simptomov, podobnih NEC, v svoji poskusni skupini in treh drugih skupinah mišjih mladičev:(1) kontrolna skupina brez posredovanja, (2) skupina brez anemije, ki je prejela transfuzijo, in (3) skupina z anemijo, ki pa ni bila transfuzirana.

Samo hudo anemični mladiči, ki so prejeli transfuzijo krvi, so pokazali črevesne poškodbe, ki so bile podobne človeškemu NEC z nekrozo, vnetje in ločevanje tkiv, ki podpirajo sluznico debelega črevesa. Naslednji korak je bil preveriti, ali lahko najdemo mehanizem, zakaj se je to zgodilo. "

Akhil Maheshwari, M.D

Pregled krvi mladičev s stanjem, podobnim NEC po transfuziji, raziskovalci so odkrili, da vsebuje tri sestavine, ki jih v krvi drugih preskusnih miši nismo videli:(1) veliko število makrofagov, imunske celice, ki zajamejo in prebavijo celične ostanke, bakterije in virusi, (2) prosto krožeči hemoglobin, molekule na osnovi železa, ki običajno prenašajo kisik po telesu, ko so pritrjene na rdeče krvne celice, in (3) povišane ravni beljakovin, ki povzročajo vnetje, kar kaže, da so se makrofagi aktivirali tudi brez biološke grožnje črevesju.

Raziskovalci so opazili tudi, da so ravni haptoglobina, beljakovina, ki odstranjuje prosti hemoglobin iz krvi, so bile izredno nizke.

"Te ugotovitve kažejo, da anemija zmanjšuje količino haptoglobina pri novorojenčku, preprečevanje pravilnega odstranjevanja prostega hemoglobina, ki prihaja s transfuzijo, kot običajno, «Pravi Maheshwari.

Kar se očitno zgodi, on reče, je, da se prosti hemoglobin veže na beljakovinski receptor na črevesni steni, na istem mestu, kjer se vežejo bakterijski strupi. Kot rezultat, imunski sistem pomotoma verjame, da je črevo napadeno in aktivira makrofage.

Ko te imunske celice začnejo delovati, Maheshwari pojasnjuje, sprožijo sproščanje vnetnih beljakovin v krvi anemičnih, transfuzirane miši. "Ta dogodek začne dvojno udariti po črevesni steni, " on reče. "Najprej, beljakovine makrofagov vnamejo in oslabijo tkiva, zaradi česar so ranljivi, in potem, bakterije se preselijo in proizvajajo endotoksine, ki ubijejo posamezne celice. "

Z dokazi o verjetnem mehanizmu za razlago povezave med anemijo in transfuzijo pri razvoju NEC, raziskovalci so ga nato poskušali potrditi tako, da so ugotovili, ali bi lahko blokirali dve njegovi stopnji, in morda, pospešiti iskanje potencialnih terapij.

V enem poskusu, modelom anemičnih miši smo dali haptoglobin, preden smo jih transfundirali in blokirali aktivacijo makrofagov, zato niso razvili simptomov, podobnih NEC. "

Akhil Maheshwari, M.D

V drugem testu je nanodelci, ki jih Samuel Wickline, M.D., in njegovi sodelavci na Univerzi v Južni Floridi so razvili za genetsko prekinitev - molekulo RNA, znano kot majhna moteča RNA, ali siRNA - ki blokira kemični signal, ki makrofagom pove, naj začnejo proizvajati vnetne beljakovine. Nanodelci so bili označeni s fluorescenčnim barvilom za spremljanje njihovega gibanja in so vsebovali netoksično spojino, pridobljeno iz strupa čebeljih čebel.

Maheshwari pravi, da so makrofagi v krvi anemičnih mišjih mladičev zajeli nanodelce in jih zaprli v vakuole. Derivat čebeljega strupa, razlaga, odprl vakuole, da se siRNA sprosti v makrofagih.

Blokator genetskih signalov je dobro deloval, Wickline pravi, zaščita anemičnih mladičev miši pred vnetjem črevesja po transfuziji rdečih krvnih celic.

"Ker smo pokazali, da lahko zaviralni nanodelci s siRNA obvladajo glavnega regulatorja vnetja v NEC, morda bi lahko nekoč to tehnologijo uporabili ne le za zdravljenje ali preprečevanje NEC, druge bolezni, pri katerih ima vnetje ključno vlogo, na primer artritis in ateroskleroza, " on reče.

Maheshwari pravi, da upa, da se bo novi model miši in ugotovitve sedanje študije lahko uporabil za razvoj krvnih biomarkerjev, ki bi lahko pokazali, kateri človeški novorojenčki so najbolj ogroženi za razvoj NEC.

• Študija kaže, kako lahko cervikovaginalni mikrobiom povzroči odpornost na klamidijo
• Znanstveniki ugotavljajo dedno mutacijo raka trebušne slinavke