Een laboratoriummuis voedt haar pasgeboren pups die ongeveer een kwart groot zijn en minder dan een ons wegen. Een onderzoeksteam onder leiding van Johns Hopkins Medicine heeft eerdere problemen bij het werken met jonge muizen overwonnen om een model te ontwikkelen voor het bestuderen van een verwoestende gastro-intestinale ziekte die te vroeg geboren baby's met bloedarmoede treft. Krediet:het Jackson-laboratorium Nutsvoorzieningen, onderzoekers van Johns Hopkins Medicine melden dat ze dat model hebben ontwikkeld - waarvan wordt aangenomen dat het de eerste in zijn soort is - met behulp van jonge muizen, of pups, die eerst bloedarmoede krijgen en vervolgens bloedtransfusies krijgen van pasgeborenen van een andere muizenstam. De nieuwe methode, zeggen de onderzoekers, bootst na wat er gebeurt als bloedtransfusies worden gegeven aan menselijke baby's van een niet-verwante donor.
Een beschrijving van het muismodel, samen met belangrijke bevindingen en potentiële voordelen van het eerste gebruik, wordt gepubliceerd in een nieuw artikel in het tijdschrift Natuurcommunicatie .
We hadden een werkend levend muismodel nodig om te leren of een bloedtransfusie alleen leidt tot NEC of dat dit alleen gebeurt als de transfusie wordt gegeven wanneer er bloedarmoede is."
Akhil Maheshwari, MD, Hoogleraar kindergeneeskunde aan de Johns Hopkins University School of Medicine, directeur neonatologie van het Johns Hopkins Children's Center, en Senior auteur van het onderzoekspaper
Gezien bij ongeveer 10% tot 12% van de baby's die bij de geboorte minder dan 3,5 pond wogen, NEC is een snel voortschrijdende gastro-intestinale noodsituatie waarbij bacteriën de wand van de dikke darm binnendringen, ontsteking veroorzaken die uiteindelijk gezond weefsel op de plaats kan vernietigen. Als er genoeg cellen worden afgestorven (gedood) dat er een gat in de darmwand ontstaat, fecaal materiaal kan in de bloedbaan terechtkomen en levensbedreigende sepsis veroorzaken.
Sinds 2004, Maheshwari zegt, onderzoeksstudies hebben herhaaldelijk aangetoond dat te vroeg geboren baby's die ernstig bloedarmoede hebben - die met een aandeel rode bloedcellen in het totale bloedvolume tussen 20% en 24% bij de geboorte - NEC kunnen ontwikkelen binnen 48 uur na ontvangst van een rode bloedceltransfusie. Ter vergelijking, de American Academy of Pediatrics zegt dat voldragen baby's normaal gesproken een rode bloedcelvolume hebben tussen 42% en 65%, dalend tot tussen de 31% en 41% op de leeftijd van 1.
Op zoek naar een handig en praktisch muismodel, Maheshwari en zijn collega's moesten een probleem met de grootte overwinnen.
“Pasgeboren muizenpups zijn ongeveer een kwart groot en wegen minder dan een ons, dus het is buitengewoon moeilijk om er genoeg bloed uit te verwijderen voor laboratoria om te analyseren, ', zegt Maheshwari.
Om over dat obstakel heen te komen, een particulier bedrijf voor medische diagnostische apparatuur schonk het gebruik van zijn geavanceerde bloedanalysesysteem dat slechts een monster van 5 microliter (5 miljoenste van een liter) nodig heeft in plaats van de 50 microliter - 60% van de totale bloedtoevoer van een muispup - die de meeste testlaboratoria nodig hebben .
Volgende, de onderzoekers ontwierpen een procedure om ernstige bloedarmoede bij de pups te veroorzaken door om de dag ongeveer de helft van hun bloedvolume te verwijderen gedurende 10 dagen na de geboorte. Hierdoor daalde hun aantal rode bloedcellen tot niveaus die die van pasgeboren baby's met ernstige bloedarmoede benaderden.
Zeven dagen na de geboorte, de onderzoekers introduceerden bacteriën die waren geïsoleerd en gekweekt uit een premature baby met NEC. Eindelijk, rode bloedceltransfusies werden gegeven op de 11e dag na de geboorte.
In de komende 48 uur, de onderzoekers zochten naar ontwikkeling van NEC-achtige symptomen in hun experimentele groep en drie andere sets muizenpups:(1) een controlegroep zonder enige interventie, (2) een groep zonder bloedarmoede die transfusies kreeg en (3) een groep met bloedarmoede maar niet getransfundeerd.
Alleen de ernstig anemische pups die bloedtransfusies kregen, vertoonden darmschade die leek op menselijke NEC met necrose, ontsteking en scheiding van de weefsels die het slijmvlies van de dikke darm ondersteunen. De volgende stap was om te kijken of we een mechanisme konden vinden waarom dit gebeurde."
Akhil Maheshwari, MD
Onderzoek van het bloed van de pups met NEC-achtige aandoeningen na transfusie, de onderzoekers ontdekten dat het drie componenten bevatte die niet werden aangetroffen in het bloed van de andere testmuizen:(1) een groot aantal macrofagen, de immuuncellen die celresten opslokken en verteren, bacteriën en virussen, (2) vrij circulerende hemoglobine, de op ijzer gebaseerde moleculen die normaal zuurstof door het lichaam transporteren wanneer ze aan rode bloedcellen zijn bevestigd, en (3) verhoogde niveaus van ontstekingsinducerende eiwitten, wat aangeeft dat de macrofagen waren geactiveerd, zelfs zonder een biologische bedreiging voor de darm.
De onderzoekers merkten ook op dat niveaus van haptoglobine, een eiwit dat vrije hemoglobine uit het bloed verwijdert, waren extreem laag.
"Deze bevindingen suggereren dat bloedarmoede de hoeveelheid haptoglobine bij de pasgeborene vermindert, voorkomen dat de vrije hemoglobine die via transfusie binnenkomt op de juiste manier wordt verwijderd zoals normaal, ', zegt Maheshwari.
Wat gebeurt er blijkbaar, hij zegt, is dat vrij hemoglobine zich hecht aan een eiwitreceptor op de darmwand die dezelfde plaats is waar bacteriële gifstoffen binden. Als resultaat, het immuunsysteem denkt ten onrechte dat de darm wordt aangevallen en activeert de macrofagen.
Zodra die immuuncellen aan het werk gaan, Maheshwari legt uit, ze veroorzaken de afgifte van de inflammatoire eiwitten die worden gezien in het bloed van de bloedarmoede, getransfundeerde muizen. “Die gebeurtenis veroorzaakt een dubbele klap op de darmwand, " hij zegt. "Eerst, de macrofaageiwitten ontsteken en verzwakken de weefsels, hen kwetsbaar maken, en dan, bacteriën komen binnen en produceren endotoxinen die de individuele cellen doden.”
Met bewijs voor een waarschijnlijk mechanisme om het verband tussen bloedarmoede en transfusie in de ontwikkeling van NEC te verklaren, de onderzoekers probeerden het vervolgens te bevestigen door te kijken of ze twee van zijn stadia konden blokkeren, en misschien, de zoektocht naar mogelijke therapieën vooruit te helpen.
In een proef, we gaven haptoglobine aan onze model anemische muizen voordat we ze transfuseerden en blokkeerden de activering van macrofagen, dus ontwikkelden ze geen NEC-achtige symptomen."
Akhil Maheshwari, MD
Bij een andere proef nanodeeltjes die Samuel Wickline, MD, en zijn collega's aan de Universiteit van Zuid-Florida ontwikkelden, werden gebruikt om een genetische onderbreking af te leveren - een RNA-molecuul dat bekend staat als een klein interfererend RNA, of siRNA - dat het chemische signaal blokkeert dat macrofagen vertelt om ontstekingseiwitten te gaan produceren. De nanodeeltjes waren gelabeld met een fluorescerende kleurstof om hun beweging te volgen en bevatten een niet-toxische verbinding die is afgeleid van honingbijengif.
Maheshwari zegt dat de macrofagen in het bloed van bloedarmoede muizenpups de nanodeeltjes overspoelden en in vacuolen opsloten. Het bijengif derivaat, hij legt uit, brak de vacuolen open zodat het siRNA in de macrofagen kon worden vrijgegeven.
De genetische signaalblokker werkte goed, Wickline zegt, het beschermen van de bloedarmoede muispups tegen darmontsteking na rode bloedceltransfusies.
"Omdat we hebben aangetoond dat de remmende nanodeeltjes met siRNA's een hoofdregulator van ontsteking in NEC konden beheersen, misschien kan deze technologie ooit worden toegepast om niet alleen NEC te behandelen of te voorkomen, maar andere ziekten waarbij ontsteking een sleutelrol speelt, zoals artritis en atherosclerose, " hij zegt.
Maheshwari zegt dat hij hoopt dat het nieuwe muismodel en de bevindingen van de huidige studie kunnen worden gebruikt om bloedbiomarkers te ontwikkelen die zouden kunnen aangeven welke menselijke pasgeborenen het meeste risico lopen om NEC te ontwikkelen.
Sterk microbioom in het vroege leven gekoppeld aan minder luchtweginfecties
Voedsel beïnvloedt selectief darmmicroben, vindt onderzoek
Cryptosporidiose verergerd door veelgebruikte probiotica
DNA-metabarcodering kan analyse van menselijke voeding verbeteren
Metformine kan een lekkende darm helpen
COVID-19-beperkingen hebben geleid tot een daling van 86 procent van het aantal norovirusinfecties in de VS,
Aanwezigheid van bepaalde darmbacteriën bij moeders kan baby's beschermen tegen voedselallergieën
Onderzoekers van de Deakin University in Australië hebben ontdekt dat bepaalde bacteriën die tijdens de zwangerschap in de darm van een moeder aanwezig zijn, hun baby in het eerste levensjaar kunnen b
Melkzuurbacteriën en darmbacteriën dragen bij aan de gezondheidsvoordelen van rogge,
studie toont Het eten van rogge heeft verschillende gezondheidsvoordelen. Een nieuwe studie van de Universiteit van Oost-Finland toont nu aan dat zowel melkzuurbacteriën als darmbacteriën bijdragen aa
Onderzoek toont aan dat darmparasieten de ernst van COVID-19 verminderen
We leren elke dag meer over de ziekte van COVID-19. Volwassenen van elke leeftijd met bepaalde onderliggende medische aandoeningen lopen een verhoogd risico op een ernstige ziekte door het virus dat C