Блог

Воспаление кишечника лечение колита


симптомы, виды, диагностика и методы лечения

Завершающий этап пищеварения происходит в толстом отделе кишечника. Всасывание воды, оформление каловых масс, продукция витаминов группы В, РР, Е, К осуществляются преимущественно в длинной ободочной кишке. Колит, или воспаление толстого кишечника, проявляется специфическими симптомами и подлежит лечению у взрослых и детей. Кишечный колит нарушает естественные процессы пищеварения, ухудшает самочувствие, ограничивает жизненные возможности.

Каким бывает течение колита

Колит кишечника – воспалительные изменения слизистой толстого отдела кишечника с признаками дистрофии и функциональных нарушений. Является самостоятельным заболеванием с многообразными симптомами, протекающими остро или хронически. Признаки колита зависят от формы болезни, локализации патологического процесса, характера деструктивных изменений слизистой оболочки толстой кишки.

Признаки острого течения

Острый колит кишечника – это такое стремительное развитие заболевания. Возникает после мощного воздействия повреждающего агента (инфекция, отравление) или как обострение при хроническом воспалении. Симптомы колита в остром течении интенсивные, явные.

При остром процессе больной испытывает ощущения:

  • боли при колите резкие, спастические – то сильнее, то слабее. Боль усиливается после еды, после минимальной физической нагрузки;
  • повышенная температура при колите более 38°С;
  • частые поносы (до 20 раз в день) и вздутие живота;
  • в стуле находят слизь, гной, кровь;
  • постоянное желание пойти в туалет не заканчивается нормальной дефекацией. Выходят небольшие комочки кала со слизью;
  • повышенное газообразование, урчание в животе;
  • живот постоянно крутит, в нём тяжесть, дискомфорт.

Боль проявляется по-разному: может иметь чёткую локализацию или разливаться по всему животу, отдаваться в спине, ниже пояса. Симптомы колита кишечника у женщин внешне схожи с патологиями матки и яичников. Если болезненность живота сопровождается выделениями из половых органов, не связанными с месячными, значит, заболевание носит гинекологический характер.

Признаки хронического течения

Острая фаза болезни без должного лечения перерождается в хронический колит. Вялотекущие симптомы, то затихающие, то проявляющиеся с новой силой, становятся основными признаками заболевания.

Хронический колит кишечника сопровождается:

  • чередованием периодов запоров и поносов, причём задержка стула возникает чаще, чем диарея;
  • через 1-2 часа после основного приёма пищи начинает урчать живот, боль обычно тупая, ноющая, несильная;
  • задержка стула влечёт вздутие живота, повышенное выделение кишечных газов;
  • испражнения пахнут тухлым или кислым, содержат слизь, прожилки крови, тяжи гноя;
  • проникновение в кровь токсинов при воспалении кишечника вызывает тошноту, плохой запах изо рта, сыпь на коже, обложенный язык;
  • больной временами чувствует упадок сил, головокружение, слабость;
  • нарушение обмена веществ влечёт анемию, снижение веса, гиповитаминозы.

Симптомы колита кишечника у мужчин усиливаются после физической работы, курения, распития алкоголя. Боли отдают в грудную клетку, ошибочно принимаются за сердечные нарушения.

Виды колита по расположению в кишечнике

Толстый кишечник условно отделён от тонкого баугиниевой заслонкой. Составляют толстый отдел слепая, ободочная и прямая кишка. Ободочная кишка самая длинная, подразделяется на восходящую, поперечную, нисходящую и сигмовидную части. Общая длина толстого кишечника взрослого человека – от полутора до двух метров.

По анатомическому принципу различают виды колитов:

  • поражение всего толстого кишечника, или панколит;
  • если воспалительные проявления отмечены только в слепой кишке, говорят о тифлите;
  • когда изменениям подверглась поперечная часть ободочной кишки, констатируют трансверзит;
  • проявление воспаления сигмовидной кишки называется сигмоидит;
  • при воспалительной патологии прямой кишки случается проктит.

В реальной жизни поражаются соседние отделы кишечника, например, сигмовидная и прямая кишка. В результате получается ректосигмоидит. На практике существуют такие разновидности, как левосторонний колит и правосторонний, а также диффузный, охватывающий и толстый и тонкий кишечник.

Правостороннее воспаление

Воспаление слепой кишки и смежной с ней восходящей ободочной кишки условно называют правосторонним колитом. Встречается примерно в 20% диагностированных случаях заболевания. Проявляется поносами, резями справа. После дефекации наступает временное облегчение. Приводит к нарушению водно-электролитического обмена, обезвоживанию.

Левостороннее воспаление

Поражение левого бока отмечают 60% больных. Левосторонний колит констатируют при воспалении нисходящей ободочной кишки, сигмовидной и прямой кишки. На ректосигмоидит приходится основная доля воспалений. При нём отмечается запор, повышенное отделение слизистого секрета ректальными стенками.

Именно раздражение прямой кишки слизью приводит к такому явлению, как тенезмы. Больной чувствует позывы к дефекации, но ходит в туалет той самой слизью с небольшими комочками кала, примешанными к ним тяжами крови и гноя.

Диффузное воспаление

Протекает очень тяжело из-за обширного воспалительного процесса, охватывающего весь толстый отдел. Живот болит везде, при этом боль может усилиться с одной стороны, потом затихнуть и перекинуться на другой бок. Ноющая, тупая боль отдаётся то в крестце, то в грудине. Больной может ошибочно подозревать проблемы с почками, сердцем. Участки спазмированного кишечника перемежаются с атоничной стенкой кишки. Позывы в туалет частые, но объём фекалий небольшой, они слизистые, зловонные, зеленоватого оттенка. Наблюдается синдром «будильника», когда желание опорожниться поднимает больного в 5-6 часов утра.

Типы колита по характеру поражения слизистой

Кроме формы течения заболевания и топографии патологии выделяют характер поражения стенки толстой кишки. Воспаление бывает катаральным, атрофическим, эрозивным, фибринозным, язвенным.

Катаральный тип болезни

Катаральный, или поверхностный, колит возникает в начальной фазе болезни. Поверхностный колит имеет острое течение и проявляется после пищевых или химических отравлений, инфекционного заражения кишечника. Протекает он несколько дней, затрагивая лишь верхний слой слизистой. Потом либо излечивается, либо переходит в другую стадию болезни. Поверхностный колит кишечника имеет наиболее благоприятный прогноз на выздоровление.

Эрозивный тип болезни

Следующий этап недуга характеризуется образованием эрозий на слизистой – повреждений, доходящих до мелких капилляров. Разрушение сосудов заканчивается кровотечением. Во рту чувствуется характерный металлический привкус.

Атрофический тип болезни

На этой стадии болезни длительный хронический процесс добирается до мускулатуры кишечника. Мышцы теряют тонус, могут быть как неестественно сжаты, так и совсем расслаблены. Перистальтика нарушена, запоры растягивают и истончают кишечные стенки. Постоянный контакт с гниющими каловыми массами приводит к изъязвлению кишки, возможны свищи и перфорации стенки.

Фибринозный тип болезни

Характеризуется наличием плотной плёнки из фибриновых нитей на поверхности слизистых дефектов. Классифицируется в литературе как псевдомембранозный колит. Возникает от подавления антибиотиками или другими медикаментами полезной микрофлоры и активизации на этом фоне патогенных штаммов клостридий.

Язвенный тип болезни

При язвенном колите у взрослых на слизистой толстого кишечника появляются многочисленные кровоточащие дефекты. Другое название недуга – неспецифический или недифференцированный колит. Многолетний недифференцированный колит имеет высокий риск перехода в рак. При язвенном процессе поражается ободочная и прямая кишка. У женщин недифференцированный колит диагностируют на 30% чаще. Протекает хронически, с волнообразными периодами обострения и ремиссии. Больные страдают схваткообразными приступами в животе, поносом с кровью, признаками общей интоксикации.

Почему возникает колит

Причины колита разнообразны и не до конца изучены. Условно сгруппировать причины можно по принципу «микробиологические и терапевтические».

К микроорганизмам, поражающим толстый кишечник, относятся:

  • сальмонеллы, кишечная палочка, ботулизм, плесень, другие микробы и грибки из испорченной пищи, продуцирующие токсины;
  • инфекции – возбудители опасных болезней: шигеллы (дизентерия), холерный вибрион, вирусы с кишечным тропизмом;
  • гемолитическая кишечная палочка, попадающая в организм любителей недожаренного мяса;
  • анаэробные микробы клостридии, размножающиеся в кишечнике после лечения антибиотиками;
  • заражение кишечника простейшими или паразитическими червями.

Выделяемые в процессе жизнедеятельности микробов, грибков, простейших, гельминтов токсины раздражают кишечник. Возникает воспаление, болезненность, отёк, интоксикация.

Немикробные причины воспаления кишечника:

  • недостаток свежих фруктов и овощей в рационе при употреблении в пищу жирных, жареных, острых, сладких блюд;
  • частая причина – нарушение кровообращения в кишечнике, связанное с возрастными изменениями, болезнями сердца, сосудов, печени;
  • длительная терапия антибиотиками, противовоспалительными лекарственными препаратами;
  • бесконтрольный приём слабительных, увлечение очистительными клизмами, ректальными суппозиториями;
  • радиационное облучение;
  • отравление химическими или растительными ядами, в том числе алкоголем и никотином;
  • наследственная предрасположенность к заболеваниям ЖКТ;
  • хронические стрессовые ситуации.

В жизни на человека воздействует комплекс причин. Например, генетическая склонность накладывается на нерациональное питание и хронический стресс, усугубляющийся антибиотикотерапией.

Как выявить колит и отличить от других болезней

Диагностика кишечного воспаления состоит из определения стадии процесса, локализации недуга и степени поражения слизистой. Необходимо отличать симптомы колита от признаков болезни Крона, гинекологических, урологических, кардиологических заболеваний.

Установить точный диагноз помогут:

  • внешний осмотр, пальпация;
  • общий анализ крови, мочи, а также биохимия крови, исследование кала на дисбактериоз, яйца глистов, кальпротектин;
  • обзорная рентгенография;
  • рентгенография с сульфатом бария;
  • эндоскопия кишечника со взятием материала для гистологии;
  • УЗИ, МРТ, КТ.

Осмотр и анализы дают представление о работе внутренних органов, наличии опухолей, дивертикулов, перфораций, свищей. Определяется тонус кишечника, способность к перистальтике.

Лечение колита

Лечение колита начинается с устранения причин болезни: назначается диета, вылечивается инфекция, улучшается кровообращение, пересматривается список медикаментов при необходимости постоянного приёма лекарств. Перед тем как лечить колит у женщин, выясняют, не беременна ли она, есть ли гинекологические заболевания.

Лечебная диета при колите

Неотъемлемой частью лечения колита кишечника у взрослых становится специально разработанная система питания. Цель диеты – снизить нагрузку на ЖКТ, ускорить заживление слизистой, нормализовать перистальтику. В первый день острого процесса назначается лечебное голодание с обильным питьём чистой воды. После снятия острого воспаления необходимо принимать еду маленькими порциями до 6 раз в день. Пищу отваривают на пару, тушат в воде, запекают под фольгой, перетирают и подают приятно тёплой. Рацион состоит из разваренных каш на воде, протёртых супов, паровых изделий из нежирного фарша. Свежие овощи и фрукты, грибы, орехи, семечки являются исключением из диеты. Отказываются от острых, кислых, жирных, сладких, сдобных, газообразующих продуктов. По мере выздоровления список продуктов расширяется по согласованию с врачом.

Антибактериальные средства при колите

Лечение колита инфекционной природы проходит при участи антибактериальных медикаментов. Врач лечит воспаление кишечника препаратами:

  • группа нитрофуранов – Энтерофурил, Фуразолидон;
  • группа сульфаниламидов – Фталазол;
  • группа рифампицина – Альфа Нормикс;
  • группа фторхинолонов – Цифран;
  • группа полимиксинов – Полимиксина-в сульфат, Полимиксина-м сульфат;
  • антибиотики широкого спектра – Тетрациклин, Левомицетин, Олететрин, Стрептомицин, Неомицин, Мономицин.

Перед применением антибиотиков производится анализ чувствительности флоры к лекарствам для назначения максимально действенного средства. Принимают в указанной рецептом дозировке, чётко соблюдая временные интервалы.

Антигельминтные средства при колите

Если колит вызван паразитическими червями, назначают антигельминтные препараты. Методы и средства лечения зависят от вида паразитов.

Вылечить гельминтозы при колите способны:

  • Немозол;
  • Вермокс;
  • Альбендазол;
  • Декарис;
  • Празиквантел;
  • Пирантел.

Таблетки и суспензии от глистов имеют высокую токсичность. Лечат гельминтозы осторожно, соблюдая дозировку и указания врача.

Спазмолитики при колите

Лечить колит с болезненными спастическими болями призваны препараты-спазмолитики. Они снимут боль, расслабив сжатую мускулатуру.

Терапию спазмов проводят лекарствами:

  • Но-Шпа;
  • Спазмол;
  • Дюспаталин;
  • Дицетел;
  • Бускопан;
  • Папаверин;
  • Папазол.

Кроме аптечных препаратов, избавить от болей при недуге помогут народные методы. Обезболят, снимут спазм, успокоят раздражённую слизистую отвары мяты, ромашки, душицы, аира болотного. Чайную ложку сухой травы заварить 200 мл кипятка, настоять 30 минут. Принимать по 50 мл между приёмами пищи 4 раза в день. Курс лечения – от 2-х недель до месяца.

Средства от поноса

Понос грозит обезвоживанием и нарушением водно-электролитного обмена. Остановить понос можно Смектой, Энтеросгелем, Имодиумом. Для восполнения влаги пьют больше воды, слабого чая, компота, отвара шиповника.

Эффективными при колите с поносом окажутся отвары трав:

  • соплодия серой ольхи, корневища змеиного горца;
  • кора дуба, корневище лапчатки.

Берут чайную ложку смешанных в равных долях сухих ингредиентов, заливают 300 мл кипятка и томят 15 минут на водяной бане. Остужают, процеживают, принимают по 2 столовых ложки за 20 минут до еды.

Средства от вздутия и газообразования

Большое неудобство страдающим колитом причиняет избыток кишечных газов. Решается проблема просто – нужно приготовить отвар по рецепту:

  • цветки ромашки, трава душицы, плоды тмина;
  • цветки календулы, цветки ромашки, листья перечной мяты, корень валерианы.

Чайную ложку смеси в равных частях сухих растений заварить 300 мл кипятка, настоять 30 минут. Принимать по 100 мл отвара через час после еды трижды в сутки.

 Средства от запора

Мягкое послабляющее действие при колите с запором окажет растительное средство:

  • листья сенны остролистной, кора крушины, плоды жостера слабительного, плоды аниса, корень солодки голой;
  • кора крушины ольховидной, плоды тмина обыкновенного, трава донника, листья вахты трёхлистной.

По чайной ложке каждого вида сухих трав смешать. От полученного сбора отсыпать чайную ложку и залить стаканом кипятка. Настоять полчаса, принимать на ночь для лёгкого утреннего стула.

Колит кишечника начинается в острой форме, которая перетекает в хроническую. Поражается весь толстый кишечник или его отдельные части. Навсегда вылечить колит можно, соблюдая диету, принимая медикаменты, дополняя лечение народными средствами из отваров трав.

Информация на нашем сайте предоставлена квалифицированными врачами и носит исключительно ознакомительный характер. Не занимайтесь самолечением! Обязательно обратитесь к специалисту!

Автор: Румянцев В. Г. Стаж 34 года.

Гастроэнтеролог, профессор, доктор медицинских наук. Назначает диагностику и проводит лечение. Эксперт группы по изучению воспалительных заболеваний. Автор более 300 научных работ.

Воспаление толстой кишки: причины, симптомы и лечение

Воспаление толстой кишки

Колит - это общий термин, обозначающий воспаление внутренней оболочки толстой кишки, которая является толстой кишкой. Есть разные типы колита, классифицируемые по причинам. Инфекции, плохое кровоснабжение и паразиты могут вызвать воспаление толстой кишки.

Если у вас воспаление толстой кишки, у вас, скорее всего, будут боли в животе, спазмы и диарея.

Существует несколько различных типов колита и других состояний, которые могут вызывать воспаление толстой кишки.

Инфекция

Инфекционный колит может быть вызван вирусами, бактериями и паразитами. У человека, страдающего инфекционным колитом, будет диарея и лихорадка, а образец стула даст положительный результат на энтеропатогены, такие как:

В зависимости от причины инфекции инфекционный колит может быть передан из-за загрязненной воды, болезней пищевого происхождения или плохой гигиены.

Псевдомембранозный колит - еще один вид инфекционного колита. Его также называют колитом, вызванным антибиотиками, или C.diff , потому что он возникает в результате чрезмерного роста бактерий Clostridium difficile . Чаще всего это вызвано использованием антибиотиков, нарушающих баланс полезных бактерий в толстой кишке.

Воспалительное заболевание кишечника (ВЗК)

По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, по состоянию на 2015 год около 3 миллионов взрослых в США имели ВЗК. ВЗК - это группа хронических заболеваний, вызывающих воспаление в пищеварительном тракте. Есть много состояний, которые подпадают под действие ВЗК, но есть два основных типа:

  • Болезнь Крона. Это состояние вызывает воспаление слизистой оболочки пищеварительного тракта. Может быть поражен любой отдел пищеварительного тракта, но чаще всего он развивается в подвздошной кишке, которая является последним отделом тонкой кишки.
  • Язвенный колит. Это вызывает хроническое воспаление и язвы на внутренней поверхности толстой и прямой кишки. Люди с язвенным колитом имеют повышенный риск рака толстой кишки.

Ишемический колит

Ишемический колит возникает, когда кровоток в определенной части толстой кишки снижается.Это мешает клеткам пищеварительной системы получать необходимый им кислород.

Обычно это вызвано сужением или закупоркой артерий. Люди в возрасте 60 лет и старше, с высоким уровнем холестерина или нарушением свертываемости крови имеют повышенный риск ишемического колита.

Ишемический колит может поражать любую часть толстой кишки, но обычно вы чувствуете боль в левой части живота. Это может происходить постепенно или внезапно.

[ВСТАВЬТЕ ЦИТАТУ НА БЛОКЕ: Если вы чувствуете сильную боль в правой части живота, обратитесь за неотложной медицинской помощью.]

Симптомы с правой стороны могут указывать на закупорку артерий в тонкой кишке, что может быстро вызвать некроз кишечной ткани. Это опасно для жизни и требует срочной операции по устранению закупорки и удалению поврежденной части.

Аллергические реакции

Аллергический колит чаще встречается у младенцев, чем у взрослых, от 2 до 3 процентов младенцев. Воспаление - это аллергическая реакция на белки коровьего молока. Ребенок с воспалением толстой кишки может быть раздражительным, иметь газы и иметь кровь или слизь в стуле.Также возможны анемия и недоедание.

Эозинофильный колит похож на аллергический колит. Когда это происходит у младенца, обычно проходит в раннем детстве. У подростков и взрослых заболевание часто бывает хроническим. Точная причина эозинофильного колита не всегда известна, хотя протеины в коровьем молоке часто усугубляют симптомы. Люди с личным или семейным анамнезом аллергии и астмы, по-видимому, имеют более высокий риск.

Микроскопический колит

Микроскопический колит можно увидеть только в микроскоп.Он характеризуется увеличением лимфоцитов, которые являются разновидностью белых кровяных телец, в слизистой оболочке толстой кишки.

Существует два типа микроскопического колита, и хотя оба показывают увеличение лимфоцитов, каждый тип влияет на ткань толстой кишки по-своему.

  • Лимфоцитарный колит имеет большее количество лимфоцитов, а ткани и слизистая оболочка толстой кишки имеют нормальную толщину.
  • При коллагенозном колите слой коллагена под слизистой оболочкой толстой кишки толще, чем обычно.

Причина микроскопического колита неизвестна, но исследователи полагают, что она может быть связана с:

  • аутоиммунными заболеваниями
  • определенными лекарствами
  • инфекциями
  • генетикой

Симптомы этого типа колита часто приходят и уходят , иногда исчезают без лечения.

Медикаментозный колит

Некоторые лекарства, в основном нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), у некоторых людей связаны с воспалением толстой кишки.Пожилые люди и люди с историей длительного приема НПВП, по-видимому, подвергаются наибольшему риску развития этого типа колита.

Несмотря на то, что существуют разные типы колита с разными причинами, большинство симптомов одинаковы:

  • диарея с кровью или без нее
  • боль в животе и спазмы
  • лихорадка
  • позывы к дефекации
  • тошнота
  • вздутие живота
  • потеря веса
  • усталость

Лечение колита может различаться в зависимости от причины.Если это вызвано аллергией на определенную пищу или побочным эффектом от лекарства, ваш врач порекомендует исключить этот продукт из своего рациона или изменить лекарство.

Большинство видов колита лечат с помощью лекарств и изменения вашего рациона. Цель лечения воспаления толстой кишки - уменьшить воспаление, вызывающее ваши симптомы.

Лекарства, используемые для лечения колита, могут включать:

Следующие изменения образа жизни могут помочь облегчить ваши симптомы:

  • Отслеживайте и избегайте продуктов, которые вызывают или ухудшают ваши симптомы
  • ешьте меньше и чаще ешьте в течение дня
  • избегайте продуктов, которые увеличивают выделение стула, таких как кофеин и сырые фрукты и овощи
  • ограничьте потребление алкоголя
  • бросьте курить; это может быть сложно, но врач может помочь вам составить план, который подходит именно вам.

Операция может быть рекомендована, если другие методы лечения не могут облегчить ваши симптомы или если у вас серьезное повреждение толстой кишки.

Хроническая диарея, сильная боль в животе или кровь в стуле должны быть осмотрены врачом. Сильная боль в животе, которая возникает внезапно и мешает вам привыкнуть к комфорту, может быть признаком серьезного состояния, требующего неотложной медицинской помощи.

Симптомы воспаления толстой кишки, известные как колит, могут вызывать дискомфорт, влияющий на качество вашей жизни. Есть варианты лечения, которые могут помочь. Поговорите с врачом, чтобы узнать, как лучше всего лечить ваши симптомы.

.

Воспаление кишечника - RightDiagnosis.com

Воспаление кишечника: Введение

Воспаление кишечника: Воспаление слоев толстой кишки, как правило, из-за инфекции или других аутоиммунных факторов. См. Подробную информацию ниже для списка из 10 причины воспаления кишечника , средство проверки симптомов, включая болезни и причины побочных эффектов лекарств.

» Обзор Причины воспаления кишечника: Причины | Проверка симптомов »

Причины воспаления кишечника:

Следующие медицинские условия являются одними из возможных причины воспаления кишечника.Вероятно, есть и другие возможные причины, поэтому спросите своего врача. о ваших симптомах.

См. Полный список из 10 причины воспаления кишечника

» Обзор Причины воспаления кишечника: Причины | Проверка симптомов »

Домашнее диагностическое обследование и воспаление кишечника

Домашние медицинские тесты, возможно, связанные с воспалением кишечника:

Воспаление кишечника: прибор для проверки симптомов

Ниже перечислены некоторые комбинации симптомов, связанных с воспалением кишечника, которые перечислены в нашей базе данных.Посетите средство проверки симптомов, добавлять и удалять симптомы и исследовать свое состояние.

Устройство проверки симптомов
Устройство проверки симптомов
.

Патогенез, клиническая оценка и терапия повышенной кишечной проницаемости

Патогенез воспалительного заболевания кишечника (ВЗК) является многофакторным, и данные свидетельствуют о роли нарушенного взаимодействия между кишечником и кишечной микробиотой. Дефектный барьер слизистой оболочки может привести к повышенной кишечной проницаемости, что способствует экспозиции к содержимому просвета и запускает иммунологический ответ, который способствует воспалению кишечника. Пациенты с ВЗК демонстрируют несколько дефектов во многих специализированных компонентах слизистого барьера, от состава слизистого слоя до молекул адгезии, которые регулируют параклеточную проницаемость.Эти изменения могут представлять собой первичную дисфункцию при болезни Крона, но они также могут способствовать хроническому воспалению слизистой оболочки при язвенном колите. В клинической практике несколько исследований документально подтвердили, что изменения кишечной проницаемости могут предсказать течение ВЗК. Функциональные тесты, такие как тесты поглощения сахара или новый метод визуализации с использованием конфокальной лазерной эндомикроскопии, позволяют провести оценку in vivo целостности кишечного барьера. Терапия противоопухолевым фактором некроза α (TNF- α ) уменьшает воспаление слизистой оболочки и восстанавливает кишечную проницаемость у пациентов с ВЗК.Бутират, цинк и некоторые пробиотики также улучшают дисфункцию барьера слизистой оболочки, но их использование все еще ограничено, и необходимы дальнейшие исследования, прежде чем рассматривать манипуляции с проницаемостью в качестве терапевтической цели при ВЗК.

1. Введение

Кишечник играет важную роль в переваривании и всасывании пищи, а также в поддержании общего гомеостаза. Подсчитано, что общее количество бактериальных клеток в нашем организме в десять раз превышает общее количество клеток человека, причем в желудочно-кишечном тракте обитает более тысячи видов [1, 2].Микробиота желудочно-кишечного тракта, геном которой содержит в сто раз больше генов, чем весь геном человека [3, 4], играет важную роль в питании, энергетическом обмене, защите хозяина и развитии иммунной системы [5]. Действительно, измененная микробиота была связана не только с желудочно-кишечными заболеваниями, но и с патогенезом системных состояний, таких как ожирение и метаболический синдром [6, 7]. Следовательно, термин «слизистый барьер», кажется, правильно подчеркивает ключевую роль кишечника во взаимодействии с микробиотой [8]: это не статический щит, а активный аппарат со специализированными компонентами.Как утверждают Bischoff et al. [9] «проницаемость» определяется как функциональная характеристика этого барьера, которая, с одной стороны, позволяет сосуществовать с бактериальными симбионтами, необходимыми для нашего организма, а с другой стороны, предотвращает проникновение в просвет макромолекул и патогенов [10, 11]. Изменение кишечной проницаемости было зарегистрировано при нескольких состояниях, а именно при остром панкреатите [12], полиорганной недостаточности [13], обширном хирургическом вмешательстве [14, 15] и тяжелой травме [16], и может объяснить высокую распространенность грамотрицательных бактерий. сепсис и связанная с ним смертность у тяжелобольных [8].Кроме того, нарушение сложного механизма проницаемости было связано с развитием синдрома раздраженного кишечника [17–19] и стеатогепатита (НАСГ) [20, 21].

Патогенез воспалительного заболевания кишечника (ВЗК) все еще неясен, но, по всей вероятности, является многофакторным и обусловлен усиленным иммунным ответом на микробиом кишечника у генетически восприимчивого хозяина [22]. Все больше данных свидетельствует о том, что проницаемость кишечника может иметь решающее значение [23, 24], а некоторые авторы даже рассматривали ВЗК как заболевание с нарушением барьерного слоя [25].

2. Компоненты кишечного барьера и связанная с ними дисфункция при воспалительном заболевании кишечника

Основным компонентом слизистого барьера является эпителий кишечника, который состоит из одного слоя различных специализированных подтипов клеток [9, 22]: энтероциты, бокаловидные клетки, клетки Панета и энтероэндокринные клетки, а также клетки иммунитета, такие как интраэпителиальные лимфоциты и дендритные клетки (рис. 1). Механическое сцепление этих клеток и регуляция параклеточной проницаемости для ионов и малых молекул обеспечивается тремя типами соединительных комплексов, а именно плотными контактами (TJs), адгезионными соединениями и десмосомами [24, 26, 27].


Отображение пациентов с ВЗК

.

границ | Комменсальные штаммы Escherichia coli могут способствовать воспалению кишечника за счет дифференцированной продукции интерлейкина-6

Введение

В кишечнике млекопитающих обитает широкий спектр бактерий (т.е. желудочно-кишечная микробиота), которые сосуществуют во взаимовыгодном состоянии со своим хозяином (1). В этих симбиотических отношениях микробиота способствует деградации питательных веществ и метаболизму, действует как барьер, который придает устойчивость к колонизации патогенными микроорганизмами и помогает развивать и поддерживать надлежащие иммунные ответы (2–4).В свою очередь, хозяин обеспечивает ниши и питательные вещества, необходимые для размножения микробов и выживания популяции. Нарушение этой гомеостатической связи, которое происходит во время кишечной инфекции или воспаления, может привести к устойчивым и потенциально патогенным иммунным ответам, которые, как считается, определяют патогенез заболевания (5). Это измененное состояние гомеостаза часто проявляется как сокращение обильных облигатных анаэробных бактерий, принадлежащих к Firmicutes и Bacteroidetes, и соответствующего разрастания Proteobacteria, включая членов семейства Enterobacteriaceae (6–8).

Среди всех Enterobacteriaceae Escherichia coli является наиболее часто встречающимся факультативным анаэробом у млекопитающих (9). Значительная степень филогенетического разнообразия эволюционировала внутри вида E. coli , при этом некоторые линии приобрели различные комбинации генов вирулентности, которые позволяют им принимать явно патогенный образ жизни (10). Следовательно, популяции E. coli могут участвовать во множестве взаимодействий с хозяином, от вирулентности до мутуализма и даже защиты от инфекции (11, 12).Даже среди клонов, которые, как известно, не являются в первую очередь патогенными, фенотипы также могут варьироваться от способности защищать от вторжения кишечных патогенов до обострения воспаления, вызванного различными стимулами (11). Что касается первого, то кишечный изолят штамма E. coli EM0 и даже штамм-хозяин клонирования JM105 могут защищать от инфекции Salmonella Typhimurium у стерильных мышей (13). Сообщалось также, что E. coli Nissle 1917 защищает от S .Инфекция Typhimurium, в частности, из-за конкуренции за доступность железа (14). Напротив, патобионт E. coli LF82 может функционировать как доброкачественный член микробиоты, но также обладает способностью усугублять воспаление кишечника у мышей TLR5 - / - (15). Эти контрастирующие черты защиты по сравнению с патобионтом не изучались систематически в популяционной структуре E. coli .

Действительно, что отличает штамм с характеристиками патобионта (например, LF82) от штаммов без него, не совсем понятно.Более того, лишь очень небольшое количество изолятов было охарактеризовано фенотипами патобионтов. Чтобы получить представление о штаммоспецифической природе фенотипа патобионтов, мы изучили четыре кишечных комменсальных штамма E. coli , случайно выделенных от здоровых мышей с обычной микробиотой. Все изоляты были получены от независимых животных и с помощью генотипирования представляли клоны независимых многолокусных последовательностей (MLST). Когда эти штаммы вводили гнотобиотическим мышам C3H / HeN, несущим измененную флору Шедлера (ASF), последующее лечение воспалительным стимулом декстрансульфатом натрия (DSS) показало, что только два из протестированных штаммов обладают способностью усиливать воспалительные реакции.В частности, у мышей, колонизированных CEC-1 (ST129) или SWW33 (ST375), развилось тяжелое кишечное заболевание, характеризующееся повышенной выработкой провоспалительных цитокинов, гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF), интерлейкина-6 (IL-6). ) и интерферон-гамма (IFN-γ). Напротив, у мышей, колонизированных CEC-7 (ST150) или CEC-8 (ST468), наблюдалось только легкое воспаление кишечника или его отсутствие, что было сопоставимо с обработанными DSS контрольными мышами, не несущими E. coli . Важно отметить, что нейтрализация продукции IL-6 in vivo улучшила E.coli ST375-опосредованное заболевание. В целом, наши результаты демонстрируют штаммоспецифические эффекты комменсала E. coli при обострении острого воспаления и развитии провоспалительных иммунных реакций, которые вызывают повреждение тканей кишечника.

Методы

Штаммы бактерий

Четыре штамма E. coli были выделены из фекалий здоровых мышей с обычной микробиотой, свободных от конкретных патогенов, и описаны в таблице 1. Штамм SWW33 был любезным подарком от доктора.Майкл Ваннемюлер из Университета штата Айова. Штаммы CEC-1, CEC-7 и CEC-8 были выделены от мышей, содержащихся в Университете Небраски-Линкольн. Для выделения штамма E. coli фекальные гранулы ресуспендировали в стерильном 1X PBS (HyClone, Logan, Utah, USA), высевали на чашки с агаром с эозин-метиленовым синим (EMB) (Difco, Sparks, MD, USA) и инкубировали в течение 24 ч при 37 ° C. Индивидуальные колонии были биохимически проанализированы на предмет идентификации E. coli , как описано ранее (17). Все штаммы хранили в бульоне Brucella (Difco) с 20% (об. / Об.) Глицерином (Thermo FisherScientific, Мидлтаун, Пенсильвания, США) при -80 ° C.Чтобы дополнительно охарактеризовать эти четыре штамма и определить, происходят ли они из уникальных популяций, штаммы были подвергнуты серотипированию O и H с использованием либо антисыворотки, созданной против каждой O-серогруппы E. coli , либо анализа ПЦР-ПДРФ для H-типирования соответственно. как описано ранее (18, 19). Штаммы также анализировали методом мультилокусного типирования последовательностей (MLST) с использованием последовательностей восьми генов домашнего хозяйства, как описано в схеме Pasteur E. coli MSLT (20).Затем были использованы аллельные последовательности в восьми локусах для определения типа последовательности (ST) каждого изолята (21). E. coli Филогруппировку для каждого штамма определяли с помощью тройной ПЦР, описанной Clermont et al. (16). Для экспериментов на мышах штаммов E. coli высевали на чашки с агаром EMB, выращивали в течение ночи при 37 ° C и использовали для инокуляции автоклавированного бульона Luria Bertani (LB), состоящего из 5 г бакто триптона (Difco), 2,5 г дрожжевого экстракта (Difco ) и 5 ​​г хлорида натрия (Thermo FisherScientific), растворенных в 500 мл деионизированной воды.Культуры выращивали в течение ночи при 37 ° C без встряхивания. На следующий день по 1 мл каждой ночной культуры переносили в 10 мл свежей культуры LB бульона и инкубировали при 37 ° C в течение 4-6 часов (до поздней логарифмической фазы) при встряхивании со скоростью 200 об / мин. Затем бактериальные культуры центрифугировали и ресуспендировали при примерной концентрации 1 × 10 8 колониеобразующих единиц (КОЕ) в 200 мкл бульона LB для перорального желудочного зондирования.

Таблица 1 . MLST, стандартное серотипирование и филогруппировка E.coli , использованные в данном исследовании.

Мыши

Самцов и самок мышей C3H / HeN в возрасте от восьми до десяти недель, несущих измененную флору Шедлера (АЧС) от рождения, разводили и содержали в гнотобиотических условиях в Центре гнотобиотических мышей Университета Небраски-Линкольна. Члены сообщества ASF включают: ASF 356, Clostridium sp .; ASF 360, Lactobacillus Кишечник ; ASF361, Lactobacillus murinus ; ASF 457, Mucispirillum schaedleri ; ASF 492, Eubacterium plexicaudatum ; ASF 500, Псевдофлавонифрактор sp.; ASF 502, Clostridium sp .; и ASF 519, Parabacteroides goldsteinii (22). Всех мышей выращивали в гибких пленочных изоляторах и непосредственно перед инокуляцией штаммов E. coli переводили в индивидуальную вентилируемую клетку (IVC) с положительным давлением (Allentown Inc., Аллентаун, штат Нью-Джерси, США) и содержали как описано ранее (23).

мышей, несущих АЧС, были заражены через желудочный зонд 10 8 КОЕ одного из четырех комменсальных E.coli в 200 мкл бульона LB. Через десять дней у всех мышей собирали фекалии, гомогенизировали в стерильном PBS, высевали на агар EMB и инкубировали в течение ночи при 37 ° C для проверки успешной колонизации E. coli и подтверждения отсутствия E. coli в контроле. мышей. Воспаление кишечника индуцировали у мышей путем добавления 2,5% (мас. / Об.) Натриевой соли декстрансульфата (DSS; MW = 36,000–50,000, MP Biomedicals, Солон, Огайо, США) в питьевой воде в течение 5 дней подряд, как описано ранее (23). .За этим лечением последовал период восстановления, когда мыши получали обычную питьевую воду в течение 4 дней до вскрытия трупа. Все процедуры с участием животных были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных в Университете Небраски-Линкольн (протоколы 817 и 1215).

Подсчет бактерий

Уровни колонизации E. coli оценивали, как описано ранее (24). Кал собирали у мышей в день 0 (до начала лечения DSS), на 5 день (после завершения лечения DSS) и на 9 день (за один день до вскрытия трупа).Образцы фекалий гомогенизировали, разбавляли стерильным 1X в серии 10-кратных серийных разведений и высевали на агар EMB в объемах 10 мкл в трех экземплярах. Планшеты инкубировали при 37 ° C в течение 24 часов, и подсчитывали количество колониеобразующих единиц (КОЕ), присутствующих в каждой капле 10 мкл, усредняли для трех повторностей и данные выражали как log 10 КОЕ / г фекалий.

Макроскопические и гистопатологические показатели

Макроскопические воспалительные изменения в слепой кишке оценивали при вскрытии, как описано ранее (23, 25, 26).Макроскопические оценки были присвоены по шкале от 0 до 1 для отсутствия или наличия, соответственно, каждого из следующих критериев: атрофия слепой кишки, увеличение миндалины слепой кишки, опорожнение, наличие слизистого или водянистого содержимого и наличие люминальной крови в слепой кишке. Индивидуальные баллы были объединены для получения общего балла слепой кишки (максимальный балл 5). Для гистопатологического анализа ткани слепой кишки собирали при вскрытии и фиксировали в 10% нейтральном забуференном формалине (Thermo Fisher Scientific). Затем фиксированные ткани заливали парафином, делали срезы и окрашивали гематоксилином и эозином (H&E) в Центре сравнительной патологии Университета штата Айова (Эймс, Айова).Ткани оценивали слепым методом сертифицированным ветеринарным патологом (JMH) на основании ранее опубликованных параметров (23, 25, 26), которые включали высоту слизистой оболочки, гиперплазию железы, коллапс стромы, отек, воспаление и изъязвление. Каждый параметр оценивался по шкале от 0 до 5 в соответствии со степенью серьезности и использовался для получения общей гистопатологической оценки в диапазоне от 0 (нет оценок) до 30 (максимальная оценка гистопатологического поражения).

Культура эксплантата слепой кишки и измерение цитокинов

Все реагенты были получены от Corning, за исключением раствора 2-меркаптоэтанола, который был приобретен у Thermo Fisher Scientific.Для культур эксплантатов ткани слепой кишки готовили, как описано ранее (23, 24). Супернатанты культур собирали и хранили при -20 ° C до анализа. Уровни хемокинов и цитокинов в супернатантах эксплантов измеряли с использованием индивидуальных наборов Mouse Cytokine / Chemokine Milliplex Magnetic Bead Kits (Millipore, Billerica, MA, USA) и прибора MAGPIX (Luminex Corporation, Остин, Техас, США) в соответствии с инструкциями производителя. См. Дополнительные материалы по методам, описывающим культуру клеток, анализы на инфекцию, выделение клеток кишечного эпителия и собственной пластинки, а также анализы проточной цитометрии.

In vivo Нейтрализация IL-6

Мыши получали внутрибрюшинную инъекцию 300 мкг mAb против IL-6 (клон MP5-20F3) или контрольного изотипа IgG1 крысы (клон TNP6A7) за 1 час до обработки DSS (день 0). Инъекции повторяли на 2, 4, 6 и 8 день. Инъекции производили в объеме 200 мкл буфера для разведения. Все реагенты были приобретены у Bio X Cell (Западный Ливан, Нью-Хэмпшир, США).

Статистический и вычислительный анализ

Часть анализов была проведена с использованием GraphPad Prism 6 (версия 6.01, 2012, GraphPad Software, Калифорния, США). Данные, проанализированные с помощью этих методов, представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего. Данные с ненормально распределенными данными анализировали с использованием непараметрического теста Краскела – Уоллиса с последующим непарным апостериорным тестом Манна – Уитни , если в подписях к рисункам не указано иное. Для всех экспериментов статистически значимым считалось p <0,05 (* p <0,05, * * p <0,01, ** * p <0.001 и *** * p <0,0001).

Чтобы оценить, какой цитокин является лучшим предиктором тяжелого заболевания, в набор данных была вставлена ​​бинарная классификация (0 или 1). В частности, лечение E. coli ST129-DSS и ST325-DSS было классифицировано как 1, а остальные виды лечения - как 0. Выбор классификации был основан на результатах макроскопической и гистопатологической оценки слепой кишки, которые вместе продемонстрировали, что E. coli ST129-DSS и ST325-DSS вызвали тяжелое заболевание.Этот подход позволил применить контролируемые методы машинного обучения и модели логистической регрессии для определения лучших предикторов заболевания. Первоначальный скрининг потенциальных предикторов проводился с использованием парных коэффициентов корреляции Спирмена ( p <0,001) для выявления цитокинов, которые были достоверно и положительно связаны с заболеванием (то есть, общий балл слепой кишки и гистопатологический балл). Корреляционная матрица была построена с использованием пакетов cor.mtest function () и corrplot ().Затем алгоритмы поиска на основе случайного леса [пакет randomForest ()] и биномиальной модели [пакет glmulti ()] были использованы для определения лучших предикторов заболевания с использованием двоичного результата. Выбор наиболее важного биомаркера методом случайного леса был сделан на основе самого высокого значения уменьшенного среднего значения коэффициента Джини. Биномиальный алгоритм случайным образом повторял комбинации моделей, включая все или подмножества цитокинов, до тех пор, пока он не сходился к окончательной модели с наилучшим прогнозом, основанной на байесовских информационных критериях (BIC).BIC использовался для выбора модели, чтобы определить наиболее экономичное решение для всех наборов оценочных моделей.

После выбора лучшей модели (которая включала только IL-6 в качестве предиктора) на основе процедур случайного леса и логистической регрессии, был использован подход обобщенной смешанной модели с использованием биномиального распределения (ссылка = логит) для оценки вероятности болезнь для двух методов лечения [функция glm ()]. Различия в вероятностях между обработками, классифицированными как 0 или 1, были проверены с использованием двустороннего теста Welch T ( p <0.05) [функция t.test ()]. Общая точность этой модели была рассчитана с использованием метода перекрестной проверки в сочетании с анализом ROC [пакет ROCR ()]. Эти анализы были выполнены с помощью программного обеспечения R, версия 3.4.3 (R Core Team 2016, R Foundation for Statistical Computing, Вена, Австрия).

Результаты

Обострение кишечного воспаления, вызванное комменсалом Изоляты E. coli были штаммовоспецифичными

Для оценки болезнетворного потенциала комменсала E.coli , гнотобиотические мыши C3H / HeN, несущие измененную флору Шедлера (АЧС), были колонизированы одним из четырех кишечных комменсальных штаммов E. coli в течение 3 недель до индукции острого кишечного повреждения с помощью 2,5% DSS. Мы выбрали мышей с АЧС для этих исследований, потому что они содержат микробиом, лишенный каких-либо протеобактерий , и могут быть стабильно колонизированы E. coli без необходимости предварительной обработки антибиотиками. Контрольные мыши с АЧС (№ E. coli ) и мыши с АЧС колонизированы либо E.coli ST150 или ST468 не выявляли легкого видимого воспаления слепой кишки при воздействии 2,5% DSS. Напротив, колонизация штаммами E. coli ST129 или ST375 вызвала тяжелое заболевание слепой кишки, характеризующееся атрофией слепой кишки и наличием крови в просвете (рис. 1А). Микроскопический анализ тканей слепой кишки подтвердил дифференциальные фенотипы заболевания, наблюдаемые макроскопически (Рисунок 1B). В частности, поражения от мышей, колонизированных E. coli ST129 или ST375 и получавших DSS, характеризовались обширным эпителиальным изъязвлением, отеком подслизистой оболочки и слизистой оболочки, инфильтрацией нейтрофильных и моноцитарных клеток, гиперплазией железы и коллапсом стромы (рис. 1C).В соответствии с макроскопическими наблюдениями у мышей, получавших либо только DSS, либо только штаммы E. coli (но не оба), развивались минимальные микроскопические поражения (рисунки 1B, C). Вместе эти результаты демонстрируют, что популяции комменсалов E. coli обладают штаммоспецифическими, вызывающими заболевание потенциалом во время воспаления кишечника.

Рисунок 1 . Обострение кишечного воспаления комменсалом изолятов E. coli было штамм-специфичным. (A) Общий балл поражения слепой кишки для контрольных мышей C3H / HeN с АЧС или мышей, колонизированных E.coli ST150, ST468, ST375 или ST129 в течение 3 недель ( n ≥ 10, в каждой группе). Мыши, получавшие DSS, получали 2,5% DSS с питьевой водой в течение 5 дней, а затем обычную воду в течение 4 дней. Всех мышей умерщвляли на 10-й день. (B) Гистопатологические показатели поражения слепой кишки для мышей, описанные в (A) ( n = 5–10 животных на группу). Параметры оценки включали высоту слизистой оболочки, изъязвление эпителиальных клеток, тяжесть инфильтрата воспалительных клеток, отек, коллапс стромы и истощение бокаловидных клеток. (C) Типичные микрофотографии слепой кишки (окрашенные H&E) были сделаны при увеличении объектива x20. (A, B) Данные были проанализированы с использованием непараметрического теста Краскела – Уоллиса с последующим непарным апостериорным критерием Манна – Уитни . Значения представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Обработки с разными буквами значительно отличаются друг от друга при P <0,05. ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001.

Изобилие штаммов Commensal E. coli не изменилось во время воспаления кишечника и не было связано с тяжестью заболевания

В нескольких исследованиях сообщалось, что увеличение численности Enterobacteriaceae , включая E. coli , часто происходит во время воспаления кишечника (27–29). Чтобы определить, сопровождалось ли усиленное воспаление кишечника, вызванное E. coli ST129 и ST375, увеличением их численности, все E.coli количественно определяли в кале мышей непосредственно перед началом лечения DSS (день 0), после лечения DSS (день 5) и за день до вскрытия трупа (день 9). По всем оцененным временным точкам средняя численность каждого штамма E. coli колебалась от 10 8 до 10 9 (рис. 2). Кроме того, уровни E. coli, ST129 (вызывающий заболевание) и ST150 (отсутствие заболевания) существенно не отличались друг от друга. Оценка численности каждого штамма как до, так и после воздействия DSS также не выявила никаких значительных изменений, за исключением небольшого снижения численности ST129 (вызывающего заболевание) при вскрытии (рис. 2).В целом, эти результаты показывают, что кишечное воспаление, опосредованное комменсалом E. coli , не было связано с заметным увеличением численности этих штаммов ни до, ни после воздействия DSS.

Рисунок 2 . Численность комменсальных штаммов E. coli не изменялась при воспалении кишечника. Фекалии собирали у всех колонизированных E. coli мышей в день 0 (до обработки DSS), день 5 (после обработки DSS) и день 9 (день до вскрытия), гомогенизировали и серийно разбавляли в стерильном PBS.Численность бактерий определяли путем посева на агар EMB и инкубации при 37 ° C в течение 24 часов. Каждая точка представляет отдельное животное ( n = 15–17). Значения были преобразованы в log 10 , и данные представлены как среднее ± SEM. Непараметрический тест Краскала-Уоллиса с последующим непарным апостериорным тестом Манна-Уитни использовался для анализа данных по нескольким обработкам в каждой временной точке отдельно (день 0, день 5 и день 9). Тот же анализ был выполнен для анализа данных из нескольких временных точек для одного и того же лечения.Обработки с разными буквами значительно отличаются друг от друга при P <0,05.

Штамм-специфичные провоспалительные реакции слизистой оболочки наблюдались во время повреждения кишечника у мышей, колонизированных комменсалом изолятов E. coli

Поскольку было обнаружено, что развитие заболевания не зависит от численности E. coli , мы предположили, что обострение кишечного воспаления, вызванное E. coli ST129 и ST375, вместо этого было вызвано индукцией более сильного провоспалительного иммунного ответа хозяина. при повреждении кишечника по сравнению с ST150 и ST468.Чтобы обратиться к этой возможности, уровни цитокинов были оценены в культурах эксплантата слепой кишки. После воздействия DSS эксплантаты слепой кишки мышей, колонизированных E. coli, ST129 или ST375 (вызывающие заболевание), продуцировали значительно более высокие уровни провоспалительных цитокинов GM-CSF, IL-6 и IFN-γ по сравнению с контрольными мышами. или мышей, колонизированных ST150 или ST468 (без заболевания) (Рисунки 3A – C). Эксплантаты слепой кишки мышей, колонизированных E.coli ST375 и обработанных DSS, также секретировали повышенные уровни провоспалительных цитокинов IL-1β, IL-17A и IL-33 по сравнению с другими видами лечения (Фигуры 3D – F).

Рисунок 3 . Штамм-специфические провоспалительные реакции слизистой оболочки наблюдались во время повреждения кишечника у мышей, колонизированных комменсальными изолятами E. coli . Ткани эксплантата слепой кишки от контрольных мышей ASF или мышей ASF, колонизированных комменсалом E. coli ST150, ST468, ST375 или ST129, культивировали в течение ночи. Супернатанты этих культур оценивали с помощью магнитного мультиплексного анализа ( n = 5–16 животных на группу) на уровни (A) GM-CSF, (B) IL-6, (C) IFN -γ, (D) IL-1β, (E) IL-17A и (F) IL-33.Все данные были проанализированы с помощью непараметрического теста Краскела – Уоллиса с последующим непарным апостериорным тестом Манна – Уитни . Значения представляют собой среднее значение ± SEM. Обработки с разными буквами значительно отличаются друг от друга при P <0,05. * P <0,05, ** P <0,01.

Анализ Ex vivo , направленный на оценку специфической роли кишечных эпителиальных клеток (IEC) в продукции провоспалительных цитокинов, не выявил различий в секреции цитокинов от CD45 - EpCAM + IEC, отсортированных от слепой кишки контроля и DSS- обработанных мышей колонизировали либо E.coli ST150 или ST375 (рисунок 4). Кроме того, инфицирование in vitro макрофагов, происходящих из костного мозга, штаммов E. coli ST150 и ST375, индуцировало сравнимую продукцию IL-6 и IL-1β (фиг. 5). Затем мы выделили CD45 + lamina propria клетки из слепой кишки мышей, колонизированных обработкой E. coli ST150 или ST375 ± DSS. Мы наблюдали одинаковое количество и продукцию провоспалительных цитокинов из фагоцитарных клеток Ly6C , низкого CD11b + , высокого уровня Ly6C CD11c + CD11b - дендритных клеток и высокого уровня Ly6C CD11b + рекрутированы воспалительные моноциты (Рисунок 5 и дополнительные рисунки S1 – S3).Другие анализы не выявили детектируемого антиген-специфического IFN-γ в культурах очищенных CD4 + Т-клеток, выделенных из брыжеечных лимфатических узлов мышей, колонизированных обработкой E. coli ± DSS при стимуляции антигенами из комменсальной E. coli штаммов или сообщества АЧС (дополнительный рисунок S4). Вместе эти результаты демонстрируют, что комменсальные кишечные штаммы E. coli могут индуцировать дифференциальную продукцию цитокинов слизистой оболочкой. Однако такие дифференциальные ответы нельзя приписывать конкретно IEC, моноцитам или Т-клеткам CD4 + .

Рисунок 4 . Штаммы Commensal E. coli индуцировали выработку аналогичных профилей провоспалительных цитокинов из эпителиальных клеток кишечника. Очищенные эпителиальные клетки кишечника (CD45 - EpCAM + ) были отсортированы от мышей с АЧС, контрольных или колонизированных E. coli ST150 или ST375. Клетки культивировали в течение 3 часов и супернатанты оценивали на уровни (A) IL-6, (B) IL-1β, (C) GM-CSF и (D) KC с использованием магнитного мультиплексный анализ (каждая точка представляет собой пул из 2–3 мышей).Значения представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. (B, C) Вертикальные пунктирные линии представляют уровень обнаружения анализа (0,64 пг / мл). Данные были проанализированы с использованием непараметрического теста Краскела – Уоллиса с последующим непарным апостериорным тестом Манна – Уитни .

Рисунок 5 . Штаммы Commensal E. coli выявляли аналогичные профили провоспалительных цитокинов из моноцитов и антигенпредставляющих клеток. (A – C) Макрофаги, полученные из костного мозга (BMDM), высевали и высевали на 24 часа до инфицирования E.coli с MOI 10 (A) Выживание и репликацию каждого штамма оценивали путем лизирования макрофагов и посева на чашки с агаром EMB. График процентного содержания внутриклеточных бактерий по отношению к проценту, полученному через 1 час после обработки гентамицином (определено как 100%). (B, C) Супернатанты культур инфицированных BMDM анализировали для измерения уровней IL-6 и IL-1β с помощью ELISA. Значения представляют собой среднее значение трех образцов ± SEM по крайней мере двух экспериментов. (D) Количество задействованных воспалительных моноцитов (Ly6C high CD11b + ) в изолированных CD45 + LP-клетках определяли с помощью проточной цитометрии.Уровни IL-1β (E) и IL-6 (F) , присутствующие в супернатантах культур воспалительных моноцитов, оценивали с помощью магнитного мультиплексного анализа (каждая точка представляет собой пул из 2–3 мышей). Данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Для (A – C) , несколько непарных тестов t- были выполнены в каждый указанный момент времени. Для (D – F) для анализа данных использовался непараметрический тест Краскела – Уоллиса с последующим непарным апостериорным тестом Манна – Уитни . * P <0.05.

Выработка IL-6 слизистой оболочки наилучшим образом предсказываемая комменсал E. coli - опосредованное воспаление кишечника

Чтобы определить, какой цитокин (ы), продуцируемый эксплантатами слепой кишки, лучше всего предсказывает исход заболевания, мы объединили результаты корреляционного анализа Спирмена с методом случайного леса и биномиальным алгоритмом выбора и оценки модели на основе BIC. В совокупности этот подход позволил рассчитать вероятность заболевания, связанного с данным биомаркером. Корреляционный анализ выявил несколько цитокинов, включая ИЛ-6, которые достоверно и положительно коррелировали с оценками заболевания (рис. 6А).Алгоритмы машинного обучения и поиска с учителем также определили IL-6 как лучший предиктор заболевания, классифицируемый как от 0 (от отсутствия до легкой степени) или от 1 (от средней до тяжелой) (рис. 6B). Важно отметить, что этот двоичный показатель был специально выбран в качестве классифицирующей переменной для разделения наиболее тяжело больных мышей , колонизированных E. coli ST129 и ST375, получавших DSS, от других обработок. Затем использовалась биномиальная модель для оценки взаимосвязи уровней IL-6 с вероятностью прогнозирования заболевания.Повышенные уровни IL-6 в эксплантатах слепой кишки не только значительно повлияли на прогнозирование заболевания ( p = 0,025), но и явно увеличили вероятность развития заболевания у E. coli ST129- и ST375-колонизированных мышей, получавших DSS (классифицированных как 1) (Рисунок 6C). Наконец, оценка модели на основе перекрестной проверки и анализ ROC показали общую точность 97,5% (специфичность = 98,48% и чувствительность = 92,86%) при классификации мышей между двумя видами лечения (0 против 1) (рис. 6D).В совокупности эти данные демонстрируют, что во время повреждения кишечника провоспалительные реакции - особенно продукция IL-6 - связаны с комменсальными изолятами E. coli , способными вызывать тяжелое заболевание.

Рисунок 6 . Продукция IL-6 слизистой оболочки лучше всего предсказывала кишечное воспаление, опосредованное E. coli, ST129 и ST375. (A) График корреляции Спирмена, отображающий все попарные корреляции между цитокинами / хемокинами и оценками заболевания.Чем темнее оттенок синего и тоньше эллипс, тем сильнее коэффициент корреляции. Коэффициенты корреляции считались значимыми при p <0,001 для учета множественных сравнений. (B) Случайный анализ леса использовали для оценки того, какой цитокин был лучшим единственным предиктором возникновения заболевания, при группировании всех обработок как 0 (от отсутствия до легкой степени) или от 1 (от умеренной до тяжелой болезни). В частности, обработок E. coli ST129-DSS и ST325-DSS были классифицированы как 1, а остальные обработки как 0.Самый сильный биомаркер заболевания определялся на основе максимального среднего снижения коэффициента Джини. (C) Результаты биномиальной модели с использованием IL-6 в качестве независимой переменной для прогнозирования вероятности заболевания с использованием бинарной классификации, описанной выше в (B) (т.е. 0 или 1 для зависимой переменной). График показывает значительное увеличение вероятности заболевания для обработок E. coli ST129-DSS и ST325-DSS ( p = 0,025). (Д)

.

Смотрите также

MAXCACHE: 0.84MB/0.00054 sec