У мышей язва желудка

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Две независимые исследовательские команды из университета в Цинциннати (США) сделали очередной шаг вперед в выращивании человеческих органов из стволовых клеток. Они создали минижелудок, похожий по структуре на настоящий, и функциональный кишечник, который способен переваривать пищу.

Тканевая инженерия достигла немалых высот в наши дни. С появлением индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК [1–3]), которые теоретически можно превратить в любые клетки, ученые научились выращивать на биоразлагаемых каркасах ткани некоторых гомогенных органов, например почек, печени и др. [4–6]. Недавно в лабораторных условиях вырастили тимус [7]. В 2011 году впервые была успешно произведена пересадка искусственно выращенной трахеи [8]. Вырастить половые органы тоже возможно. Однако многослойные сложно организованные органы, такие как кишечник и желудок, в которых каждая ткань обладает уникальными свойствами и функциями, методами тканевой инженерии воспроизвести куда сложнее.

Искусственно созданные человеческие органы можно использовать не только для трансплантации, но и в качестве моделей для изучения заболеваний, поскольку не всегда эксперименты на животных дают полную картину процессов, происходящих у человека. Именно такая ситуация возникает при изучении особенностей пищеварительной системы человека. Поэтому для исследования процессов в человеческом кишечнике приходится использовать культуры клеток, что, разумеется, далеко не полностью отражает реальные механизмы физиологических процессов в норме и патологии. Ученые умы долго искали выход. И, по-видимому, наконец-то нашли.

Нет — не беда, вырастим

Материалом для создания органов в лабораторных условиях служат плюрипотентные стволовые клетки. Их можно получить из эмбрионов (эмбриональные стволовые клетки, ЭСК) или превратить в них обычные клетки (ИПСК). Чтобы ИПСК сформировали нужную структуру, они должны получить «инструкции» от окружающих тканей и клеток в виде различных (как правило, химических) сигналов. Масса таких клеток — это, своего рода, куча конструктора «Lego», которая сама будет себя собирать, надо лишь разгадать, когда и какими веществами ее полить. Многие факторы участвуют в образовании органа: биопотенциалы клеток, поверхностное натяжение и деформации, градиенты концентраций различных морфогенов [9] и др. Для искусственного выращивания органа in vitro (в пробирке) биоинженеры предпочитают использовать коктейли из нескольких сигнальных соединений.

Группа ученых из университета в Цинциннати (США), возглавляемая Джеймсом Уэллсом, смогла создать маленький желудок диаметром 3 мм in vitro [10] (рис. 1); статья опубликована в журнале Nature 29 октября 2014 года. Язвы, рак желудка и другие желудочно-кишечные заболевания весьма распространены среди населения земного шара (ими страдают примерно 10% людей). Развитие таких заболевания в ряде случаев может быть вызвано бактерией Helicobacter pylori. Однако животная модель не лучшим образом подходит для изучения этиологии заболеваний желудка и разработки новых методов их лечения. Поэтому Уэллс и коллеги решили создать модель человеческого желудка, так называемый органоид, используя ЧЭСК или ИПСК (см. рис. 2). Органоиды — это не совсем органы, а скорее трехмерная органоподобная структура, которая может обладать лишь частью свойств настоящего органа и отличаться от него по размерам.

У мышей язва желудка

Рисунок 1. Иммунофлуоресцентная окраска среза желудка, выращенного in vitro.

Желудок имеет сложную трехмерную структуру, и его внутреннюю выстилку можно разделить на два функционально различающихся отдела: тело, где вырабатываются пептидазы и кислоты, и привратник, в котором находятся клетки, продуцирующие слизь и эндокринные клетки. Чтобы создать желудок (точнее органоид) своими руками, исследователи проанализировали то, как желудок формируется у мышей в процессе эмбрионального развития, и какие сигнальные каскады участвуют в этом процессе. Как оказалось, о сигнальных путях, регулирующих формирование желудка, известно немногое. Уэллсу и коллегам удалось показать, что эмбриональное развитие желудка у мышей in vivo происходит в три этапа:

  1. образование нежелезистой части желудка;
  2. специализация желудка на тело и привратник (антральный эпителий);
  3. морфогенез (рост и дифференцировка) клеток эпителия.

Исследователи постарались повторить эти шаги in vitro и вырастить из стволовых клеток желудок, ткани которого обладали бы соответствующими свойствами и экспрессировали бы характерные для желудка маркерные гены (рис. 2).

У мышей язва желудка

Рисунок 2. Схема эксперимента по выращиванию желудочного органоида in vitro.

Первый этап создания желудочного органоида заключался в следующем: стволовые клетки дифференцировали в клетки энтодермы, использовав активин А, чтобы создать плоский слой, образующийся во время раннего эмбрионального развития [11]. Далее (на третий день инкубации в чашке Петри) ученые добавили два морфогена — WNT [12] и FGF, — которые обеспечили переход от плоской структуры к трехмерной. В результате получились шарообразные полые клеточные массы.

Ключевой момент — добавление после третьего дня белка Noggin (морфоген мышечных, костных и нервных тканей), который блокирует образование задней кишки и активирует формирование передней и ее производных, в том числе желудка. Для следующей стадии полученные структуры поместили на биоразлагаемый каркас и постепенно добавляли ретиноевую кислоту (метаболит витамина А, многофункциональный морфоген, участвующий в развитии кишечника и его производных [13]), что способствовало дальнейшему формированию полости и привратника, продуцирующего пищеварительные ферменты. Создать часть желудка, продуцирующую соляную кислоту, авторам пока не удалось, но они активно работают над этим. Финальный этап создания органоида (9–34 день) осуществляется благодаря добавлению EGF (эпидермальный фактор роста, ускоряющий рост и деление эпителиальных клеток). Органоид формирует полноценный сложноорганизованный колончатый эпителий, содержащий стволовые, эндокринные и вырабатывающие слизь клетки (рис. 3). Таким образом, авторам по большей части удалось повторить основные этапы эмбрионального развития in vitro и воссоздать уменьшенную модель желудка из плюрипотентных стволовых клеток.

Читайте также:  Что есть с утра при язве желудка и двенадцатиперстной кишки

У мышей язва желудка

Рисунок 3. Схема гистологического строения желудочного органоида.

Органоид и инфекция

Изучить патогенное действие бактерии Helicobacter pylori на мышиной модели невозможно, поскольку у мышей она не вызывает столь острой и явной реакции, как у людей. Поэтому H. pylori ввели в полость выращенного органоида (рис. 4). Наблюдался острый ответ, схожий с таковым в человеческом организме; бактерия вызывала повышение пролиферации клеток, активируя онкоген с-Мет. Более того, исследователи показали, что аттенюированная (обезвреженная) бактерия, лишенная вирулентного фактора CagA, никак не влияла на искусственный желудок.

У мышей язва желудка

Рисунок 4. Инъекция Helicobacter pylori в полость органоида.

Несмотря на то, что органоиды всего несколько миллиметров в диаметре и не имеют кровеносных сосудов, иммунных клеток и не могут перерабатывать пищу, структура их секретирующих желез и наличие главных маркеров тканей желудка говорят о том, что это нечто весьма схоже с желудком. К тому же создать такой минижелудок можно всего за месяц. Будущие цели Уэллса — вырастить донорскую ткань, с помощью которой можно будет заживлять язвы желудка. Выращивание полноценной индивидуальной ткани желудка в чашке Петри — большое техническое достижение.

Животные — «инкубаторы» для органов

Одно дело кропотливо растить и удобрять орган in vitro, совсем другое — «заставить» чей-нибудь организм выращивать этот орган. Именно это и сделала вторая группа ученых из детского медицинского центра в Цинциннати (США). Используя человеческие ЭСК (ЧЭСК), они вырастили небольшой человеческий кишечник в почечных капсулах мышей in vivo [14]. Статья опубликована в Nature medicine 19 октября 2014 года.

У мышей язва желудка

Рисунок 5. Схема выращивания человеческого кишечного органоида (ЧКО) in vivo.

Майкл Хелмрат (руководитель исследования) вместе с коллегами имплантировали человеческие кишечные органоиды (ЧКО), созданные in vitro из человеческих плюрипотентных стволовых клеток (ЧПСК) или ИПСК, в почечные капсулы иммунодефицитных мышей (рис. 5). В организме животных ЧКО самоорганизуются, растут и васкуляризируются, к ним поступают кровь и питательные вещества, в них формируются крипты и ворсинки, как и в настоящем кишечнике. Спустя 6 недель после имплантации ЧКО сильно увеличивается в размере: в 50–100 раз, что уже больше, чем почка мыши-«реципиента«. Приходит время собирать «урожай» для дальнейших исследований.

На гистологических срезах ЧКО, выращенных in vivo, заметно значительно большее сходство с настоящим кишечником, чем в «in vitro-версии»: просвет ЧКО, как и полагается, заполнен слизью, имеются все основные клеточные линии кишечника: энтероциты, бокаловидные клетки, клетки Панета, энтероэндокринные клетки, — и все они имеют правильное расположение (рис. 6)!

У мышей язва желудка

Рисунок 6. Гистологические срезы выращенных in vivo кишечников. VIL — энтероциты; MUC2 — бокаловидные клетки; LYSO — клетки Панета; CHGA — энтероэндокринные клетки; ECAD — кадгерин; DAPI — окраска на ядра.

В ЧКО даже сохраняются пулы стволовых клеток, обеспечивающих самообновление кишечного эпителия. Формируются также подслизистый и гладкомышечный слои. Большинство тканей ЧКО, в том числе и мезенхимальные, имело человеческое происхождение, поскольку окрашивалось на человеческий ядерный антиген (HuNuc). Однако лимфатические и кровеносные сосуды развивались от мышей. Выращенные in vivo кишечники даже обладают способностью поглощать и переваривать пищу, чего не наблюдается в «in vitro-версии».

Итак, используя мышей (или других животных) как инкубаторы, в недалеком будущем станет возможным выращивать человеческие ткани и органы. Полученные таким путем органы можно использовать как для трансплантации, так и для физиологических исследований.

Надо отметить, что это не первые работы такого рода: в 2013 году группа японских ученых сообщила о технологии получения человеческих органов в свиньях. Принцип примерно тот же. Допустим, вам нужна поджелудочная железа. Вы берете свинью (точнее, ее эмбрион), выключаете у нее ген, отвечающий за формирование поджелудочной железы, и трансплантируете в такой эмбрион человеческую стволовую клетку. В итоге развивается свинья с человеческой поджелудочной железой. Но пока такому амбициозному проекту по этическим причинам не дали зеленый свет.

  1. Была клетка простая, стала стволовая;
  2. Ствол и ветки: стволовые клетки;
  3. Нобелевская премия по физиологии и медицине (2012): индуцированные стволовые клетки;
  4. Takasato M., Er P.X., Becroft M., Vanslambrouck J.M., Stanley E.G., Elefanty A.G., Little M.H. (2014). Directing human embryonic stem cell differentiation towards a renal lineage generates a self-organizing kidney. Nat. Cell. Biol. 16, 118–126;;
  5. Zhu S., Rezvani M., Harbell J., Mattis A.N., Wolfe A.R., Benet L.Z., Willenbring H., Ding S. (2014). Mouse liver repopulation with hepatocytes generated from human fibroblasts. Nature 508, 93–97;;
  6. Тканевая инженерия: мы живем в матрице;
  7. Bredenkamp N., Ulyanchenko S., O’Neill K.E., Manley N.R., Vaidya H.J., Blackburn C.C. (2014). An organized and functional thymus generated from FOXN1-reprogrammed fibroblasts. Nat. Cell. Biol. 16, 1–7;;
  8. Тканевая инженерия — окно в современную медицину;
  9. Дай пять: как математика управляет развитием пальцев;
  10. McCracken K.W., Catá E.M., Crawford C.M., Sinagoga K.L., Schumacher M., Rockich B.E., Tsai Y.-H., Mayhew C.N., Spence J.R., Zavros Y., Wells J.M. (2014). Modelling human development and disease in pluripotent stem-cell-derived gastric organoids. Nature doi: 10.1038/nature13863;
  11. D’Amour K.A., Agulnick A.D., Eliazer S., Kelly O.G., Kroon E., Baetge E.E. (2005). Efficient differentiation of human embryonic stem cells to definitive endoderm. Nat. Biotechnol. 23, 1534–1541;;
  12. Важнейшие стрелочники клеток организма: белки Wnt;
  13. Zeng R., Oderup C., Yuan R., Lee M., Habtezion A., Hadeiba H., Butcher E.C. (2013). Retinoic acid regulates the development of a gut-homing precursor for intestinal dendritic cells. Mucosal Immunol. 6, 847–856;;
  14. Watson C.L., Mahe M.M., Múnera J., Howell J.C., Sundaram N., Poling H.M., Schweitzer J.I., Vallance J.E., Mayhew C.N., Sun Y., Grabowski G., Finkbeiner S.R., Spence J.R., Shroyer N.F., Wells J.M., Helmrath M.A. (2014). An in vivo model of human small intestine using pluripotent stem cells. Nat. Med. doi: 10.1038/nm.3737..
Читайте также:  Урюк при язве желудка

Источник

Язва желудка

Язва желудка (ulcus ventriculus) — это хроническое рецидивирующее заболевание, с локальным поражением слизистой (иногда и подслизистой) оболочки желудка. Заболевание может развиваться самостоятельно, а также быть симптоматической частью других болезней. Язва бывает как провентрикулярная, так и фундальная. Подвержены заболеванию все животные. Как самостоятельное заболевание, наиболее часто встречается у свиней на интенсивном откорме.

Этиология

На возникновение язвы влияют множество факторов, и болезнь имеет полиэтиологический характер.

Первоначальное течение болезни скрыто, поэтому выяснить момент возникновения и истинную причину в конкретном случае сложно.

Предпосылкой к возникновению могут быть нарушения гуморальной и нервной регуляции в организме животного. Сдвиги, в ту или иную сторону, в секреторных, двигательных или трофических функциях также способствуют возникновению заболевания.

Причиной язвы желудка может быть сильный стресс, потребление лекарственных препаратов, гормональные сдвиги, сопутствующие болезни которые понижают резистентность организма животного.

Для промышленного, высокотехнологического свиноводства проблема возникновения язв возникла с внедрением метода сухого кормления высококонцентрированными белковыми кормами с малым содержанием клетчатки в рационе и пантотеновой кислоты.

Принято считать, что 30% всех язв возникают вследствие воздействия бактерии Helicobacter pylori. Однако в каждом случае этому сопутствовали ещё целый ряд причин.

Симптомы

Заболевание, как правило, носит хроническое течение с периодическими рецидивами. В период обострения животные угнетены, малоподвижны, движения их напряжены. Животное часто стоит с поджатым животом и прогнутой дугой спиной. Лежачее положение также не естественно, конечности подтянуты.

Слизистые и серозные оболочки синюшны.

Аппетит ослаблен или отсутствует. Прогрессирует потеря веса, запоры чередуются с поносами. Первоначально животное может брать корм в рот, но через несколько минут начинает отказываться и именно в этот момент проявляются симптомы острее, что свидетельствует о болевой реакции.

В утренние часы может наблюдаться рвота. Запах рвотных масс кислый. Цвет, от светло-зелёного до кофейного, что свидетельствует о наличии крови в содержимом желудка.

У собак язва часто протекает без симптомов и диагностируется уже при перфорации. При этом животное отказывается от корма, или аппетит сохранён и первые позывы к потреблению корма есть, а далее отказ. Часто наблюдается рвота «кофейной гущей», поносы чередуются с запорами. Консистенция фекальных выделений зернистая, дегтеобразная.

При пальпации области желудка  в период обострения животные проявляют реакцию на болевой синдром.

Диагноз

Диагностика проводится по клиническим признакам, анамнестическим данным и лабораторным исследованиям.

Наиболее эффективно исследование каловых масс и рвотных на скрытую кровь. При анализе крови выявляется стойкий лейкоцитоз, количество эритроцитов и белка понижено.

Для определения состояния слизистой оболочки проводят эзофагогастроскопию, которая помогает провести дифференциацию и исключить панкреатит, гепатит, инородное тело в ЖКТ, почечную недостаточность.

При необходимости проводят рентгеноскопию и УЗИ.

Лечение

Немедленно пересматривают рацион кормления с введением слизистых обволакивающих отваров (йодный кисель, овсяный отвар, отвар льняного семени). При концентрированном типе кормления добавляются в рационы свиней зелёные корма.

Для собак применяют жидкие, легкоусвояемые питательные корма.

В качестве терапевтических средств назначается метилметионинсульфония хлорид и пантотеновая кислота.

При явных болевых синдромах назначаются обезболивающие препараты.

Если симптомы язвы, гастритов, дуоденитов наблюдаются в свиноводческом хозяйстве массово, то метилметионинсульфония хлорид назначают супоросным свиноматкам за 10-15 дней до опороса. В дальнейшем препарат назначают с 7-10 дня до 20-го подсосным поросятам, параллельно препараты тривит, тетравит.

Собакам для защиты слизистой оболочки назначают сукралфат, вентер. В качестве противорвотных церукал, мотилиум. Хороший результат показывает применение препарата АСД — ф-2, внутрь с водой.

Как антибактериальное средство применимы метронидазол, амоксиван.

При выявленных кровотечениях используют этамзилат, дицинон, конакион.

В тяжёлых случаях, не поддающихся консервативному лечению прибегают к хирургическому вмешательству.

Читайте также:  Язва желудка перекись водорода

Профилактика

Рацион кормления животных необходимо балансировать по возрастным группам, добавляя зелёные корма. В зимнее время вводят травяную муку. Своевременно проводить витаминотерапию.

Источник

Язва болезнь сычугаЯзвенная болезнь сычуга – Ulcus abomasi. Заболевание у рогатого скота характеризуется развитием гастрита с последующим образованием язв сычуга эрозийного типа (простые язвы).

Язвенной болезнью сычуга преимущественно болеет молодняк крупного рогатого скота в возрасте 2-3 месяцев, а в специализированных хозяйствах по откорму телят – в первый период выращивания (до 2-месячного возраста). При этом пептические язвы у телят практически не регистрируются.

Этиология. Язвенную болезнь сычуга у животных вызывают нарушения владельцами животных в т.ч. владельцами ЛПХ и КФХ установленного технологического процесса кормления молодняка: быстрый перевод с молочного кормления на кормление грубостебельчатым сеном или соломой, ячменной или овсяной дертью с большим количеством шелухи, ранний перевод на комплексах на обильное жомовое кормление, недостаток в рационе витаминов А и Д, микозы и микотоксикозы, отсутствие для молодняка выгульных площадок.

Течение болезни чаще хроническое.

Патогенез у больных язвенной болезнью сычуга связан с нарушениями процесса пищеварения и обмена веществ в организме животного, нарушением нервно — гуморальной и эндокринной регуляции. Основную роль в возникновении и механизме развития болезни играют разнообразные стрессовые и алиментарные (кормовые и физико-химические) факторы, связанные как с видом, так и качеством скармливаемых кормов, нарушением условий содержания и режима кормления животных.

Так у телят язвенная болезнь возникает в период отъема и откорма, в связи с быстрым переводом с молочного кормления телят на кормление грубостебельчатым сеном и дачей концентрированных кормов.

Клиническая картина. У больных телят в первые дни болезни отмечают симптомы воспаления сычуга: у телят ухудшается и извращается аппетит (пьют мочу и навозную жижу), появляется беспокойство, наступает общее угнетение, гипотония и тимпания рубца, больные телята отстают в росте, наступает их истощение.

При появлении на слизистой оболочке сычуга кровоточащих язв общее состояние больных животных резко ухудшается, видимые слизистые оболочки становятся бледными, происходит нарушение координации движений, в кале иногда находим примесь крови. Если поражения слизистой оболочки сычуга многочисленные, то у больного животного наступает сердечно-сосудистая недостаточность и в конечном итоге может наступить смерть животного. При хронических рубцующихся язвах общее состояние больного животного изменяется мало.

Патологоанатомические изменения. При вскрытии павшего животного в слизистой оболочке сычуга находим дистрофические и некротические процессы, эрозии, язвы и язвенные рубцы. Язвы имеют округлую и продолговатую форму, с темно-красным, черно-бурым (при остром и подостром течении) или светло – серым, серо-желтым (при хроническом течении) шероховатым дном и приподнятыми валиковидными краями.

У откормочных бычков язы в сычуге доходят до 10-15 см в диаметре, имеются кровоизлияния в желудок, катаральный энтерит, в отдельных случаях на слизистой оболочке кишечника находим мелкие изъязвления. В паренхиматозных органах (особенно в печени) находим дистрофические изменения, во внутренних органах признаки анемии. При глубоких язвах стенка сычуга может иметь прободение (язвенная перфорация), с развитием ограниченного или диффузного перитонита. При хроническом течение язвенной болезни на месте рубца слизистой оболочки образуется малоподвижная складка.

Диагноз при жизни ставят основываясь на анамнестических данных (нарушения технологии кормления) и клинических признаках (анемия слизистых оболочек, появление скрытой крови в кале). При появлении перфорирующей язвы появляется синдром разлитого перитонита. После смерти диагноз ставят на основании патологоанатомического вскрытия.

Дифференциальный диагноз. Исключаем сальмонеллез телят и кокцидиоз.

Лечение. Лечение больных животных начинают с устранения нарушений в технологии кормления, в рацион телятам включают молоко, травяную муку, луговое сено, мягкую траву. Для нормализации секреторной функции сычуга и снижения воспалительного процесса применяются дезинфицирующие, вяжущие и связывающие избыток соляной кислоты средства(раствор ихтиола 1% по 100,0 внутрь перед кормлением 5 дней подряд. Висмута нитрат основной внутрь в дозе 2,0-5,0 в виде порошка 2 раза в день перед кормлением 5 дней подряд. Окись магния в дозе 2,0- 5,0 в виде порошка 2 раза в день перед кормлением 10 дней подряд.).

Профилактика. Владельцы животных должны строго выполнять правила послемолочного периода выращивания телят. После окончания молочного кормления телят на грубые корма переводят постепенно, используя сено и комбикорма отличного качества. Категорически запрещается в первые дни после молочного периода скармливание телятам крупностебельчатого сена и соломы. В рацион кормления должны вводиться необходимые макро и микроэлементы и витамины. Телятам должны предоставляться обязательные выгулы.

Источник