實驗動物及材料
本研究使用年齡6 到 8 週體重 19-23 克 BALB/c 母鼠及實驗室自行交配繁殖 的基因轉殖鼠(FVB)。依照實驗動物管理與使用指導方針,將所有的老鼠養在特 殊無致病原、恆溫(22-25℃)及飲水飼料充足的飼養環境中。Trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS) (Sigma) 將 5% (w/v) TNBS 溶於 50%乙醇。使用藥物有 0.5 M 香草醛是溶於100%乙醇,而 130 mM 5-Aminosalicylic acid (5-ASA, mesalamine) (Sigma) 是溶於無菌水。
建立TNBS 誘發發炎性大腸症之模式
前ㄧ天老鼠必須禁食後以ketamine和xylazine (2:1) 混合麻醉後,將溶於50
%乙醇中不同濃度0.1毫升的TNBS溶液,利用胃管從肛門插入大約3公分,再緩 慢注入直腸內,並將老鼠倒立30秒。而對照組的則是注入0.1毫升的50%乙醇後,
ㄧ樣倒立30秒。利用這樣的方式,大於95%的老鼠會成功地建立TNBS誘發發炎 性大腸症。然而,若是溶液很快大約10分鐘被老鼠排出來,則必需刪除掉(Ken et al., 2002)。
形態學的分析
先將老鼠解剖取出直腸放入10%福馬林固定,再用石蠟包埋後切片脫蠟,利用 H&E染色法染色封片。形態學的分析是以巨觀及微觀兩種評分方式。巨觀評分 是以肉眼直接觀察大腸的充血、炎症反應及潰瘍程度來評分,有0至5分的標準如 下:0為沒有任何炎症反應和潰瘍;1為局部充血沒有潰瘍;2為無充血的潰瘍;3 只有單一部位有潰瘍和炎症反應發生;4為兩個部位以上有潰瘍和炎症反應發 生;5為潰瘍範圍大於2公分(Wallace and Keenan, 1990)(表1)。而微觀評分 是以病理切片顯微鏡下觀察腸道組織的白血球浸潤、血管密度及腸壁增厚程度來
評分,有0至4分的標準如下:0為無任何炎症反應訊息發生;1為極少量的白血球 浸潤;2為少量的白血球浸潤;3為高量的白血球浸潤、血管密度高和腸壁增厚;
4為瀰漫型浸潤並且杯狀細胞消失、血管密度高和腸壁增厚(Fuss et al., 1996)(表 2)。
香草醛治療急性發炎性大腸症
前ㄧ天先將老鼠禁食後以ketamine和xylazine (2:1) 混合麻醉後,以每0.1毫 升100%的乙醇中含有12.5 mM、25 mM或是50 mM不同濃度的香草醛,在TNBS 利用胃管從肛門直接直腸攻毒時同位給藥,與先前技術ㄧ樣倒立30秒。待24小時 後,犧牲取出直腸,放入福馬林固定,並送動物科學研究所進行切片,以及進行 之後的分生實驗。
香草醛預防及治療發炎性大腸症
由以上實驗,選擇香草醛適當的濃度及體積,進行香草醛預防及治療發炎性 大腸症的實驗。在預防組的實驗上,是在TNBS誘發發炎性大腸症之前,先將溶 於100%乙醇的50 mM香草醛和5-ASA治療陽性控制組連續餵食3天,然後七天後 犧牲;在治療組的實驗上,是在TNBS誘發發炎性大腸症之後,將溶於100%乙醇 的50 mM香草醛和5-ASA治療陽性控制組連續餵食7天後犧牲。皆取出直腸放入 福馬林固定,送動物科學研究所切片,以及進行之後的分生實驗。
組織萃取
將老鼠犧牲後取出直腸放入離心管秤重,先以ice-cold PBS 清洗一次,盲目 剪碎後,再加入等量的ice-cold lysis buffer (100 mM HEPES, pH 7.9、100 mM KCl、100 mM dithiothreitol、1% NP-40、50 mM phenylmethylsulfonyl fluoride、
0.1 M benzamidine、50 μg/ml Leupeptin、100 μg/ml Pepstatin)進行均質,以離心的 方式在4℃下 15000 rpm 離 10 分鐘,收集上清液,為細胞質的萃取蛋白質可進
行western blot 分析。取下層沉澱物秤重,再加入同重量的 low salt buffer(100 mM HEPES-KOH, pH 7.9、250 mM KCl、5 mM Spermidine、20% glycerol、1 mM dithiothreitol、50 mM phenylmethylsulfonyl fluoride、0.1 M benzamidine、50 μg/ml Leupeptin 、 100 μg/ml Pepstatin 、 200 nM Okadaic acid 、 20 mM sodium orthovanadate、8 nM cypermethrin),再加入總重量0.72 倍的 high salt buffer(100 mM HEPES-KOH, pH 7.9、250 mM KCl、5 mM Spermidine、20% glycerol、1 mM dithiothreitol、50 mM phenylmethylsulfonyl fluoride、0.1 M benzamidine、50 μg/ml Leupeptin 、 100 μg/ml Pepstatin 、 200 nM Okadaic acid 、 20 mM sodium orthovanadate、8 nM cypermethrin、1 M KCl)混合,在 4%shake1 小時。之後以 離心的方式在4℃下 12000 rpm 離 20 分鐘,收集上清液,為細胞核的萃取蛋白 質可進行EMSA 分析。用(Bio-Rad)試驗套組來計算蛋白質濃度,並暫存於-30℃,
待之後分析使用(Yang et al., 1998)。
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Electrophoretic mobility shift assay(EMSA)
將10 μg 上述所收集的核內萃取蛋白質與 1 μg/μl poly dIdC 加入反應緩衝液 (10% glycerol、2% polyvinyl alcohol、20 mmol/L HEPES, pH 7.9、40 mmol/L KC1、
7 mmol/L MgCl2 和 1 mmol/L dithiothreitol),再加入 5 ng/μl 32P end-labeled NF-κB oligonucleotide 為探針,其總反應體積為 20μl,於 25℃反應 30 分鐘,以 6% native polyacrylamide gel 在 0.25 倍 Tris/borate/ethylenediaminetetraacetic acid (TBE)緩 衝 液 進 行 電 泳 , 在 4℃以 30 V 跑 3 小時。之後再轉印至硝化纖維素膜 (nitrocellulose membrane, Amersham Pharmacia Biotech),利用 DIG Luminescent Detection Kit 呈色,並以 X 光片呈現結果(Yang et al., 1998)。
西方轉漬法(Western blot)分析
將 10 μg 組織萃取質內和核內不同的蛋白質以 10%的 SDS-PAGE 分離之 後,將分離開的band 以電泳的方式轉印至硝化纖維素膜 (nitrocellulose membrane, Amersham Pharmacia Biotech) 上。再以 blocking buffer (5%脫脂奶粉,pH 7.6 的
20 mM Tris/HCl,140 mM NaCl 及 0.1% Tween 20) 固定,加入抗 p65、IKKα、IKKβ 及IKKα β 磷酸化單株抗體為一級抗體,於 4℃overnight。之後,再以兔子抗 IgG 單株抗體為二級抗體,於室溫反應一小時。結合的抗體以 peroxidase conjugated secondary antibody (Sigma) 藉 由 化 學 螢 光 (chemiluminescence, ECL system, amersham) 的方式偵測,並以 X 光片呈現結果(Yang et al., 1998)。
Reverse-transcription polymerase chain reaction(RT-PCR)
將老鼠犧牲後取出直腸放入離心管秤重,先盲目剪碎後,以acid guanidinium thiocyanate-phenolchloroform 方 法 收 集 腸 組 織 的 total RNA 。 利 用 任 意 的 hexonucleotides ,在 reverse-transcription reaction solution 中將 RNA 轉換為 complementary DNA,接下來再跑 PCR。這裡使用的 primer 包括有:β-actin sense, 5’-GGAGAAGATCTGGCACCACACC- 3’; β-actin antisense, 5’-CCTGCTTGC -TGATCCACATCTGCTGG- 3’; IFN- γ sense, 5’-GCTCTGAGACAATGAAC -GCT- 3’; IFN-γantisense, 5’-AAAGAGATAATCTGGCTCTGC-3’; IL-4 sense, 5’- TCGGCATTTTGAACGAGGTC-3’; IL-4 antisense, 5’-GAAAAGCCCGAA -AGAGTCTC-3’; IL-6 sense, 5’-TATGAAGTTCCTCTCTGCAA-3’; IL-6 antisense, 5’-CTTTGTATCTCTGGAAGTTTCAG-3’; IL-1 β sense, 5’-CATCCTCTGTGA -CTCATGGG-3’; IL-1βantisense, 5’-CTTCTTCTTGGGTATTGCTTG-3’; TNF-α sense, 5’-TAGCCCACGTCGTAGCAAAC-3’; TNF-αantisense, 5’-CACCCATTC -CCTTCACAGAG-3’。反應的條件包括有:Cycle Ι 為 94℃需 12 分鐘共 1 個 cycle ;Cycle Π 為 94℃需 45 秒,55℃需 45 秒,72℃需 2 分鐘共 36 個 cycle; Cycle 3 為 72℃需 7 分鐘,接下來保持 4℃(Yoshida et al., 1995)。
基因轉殖鼠的構築及確認
我們藉由基因轉殖鼠的構築,了解 NF-κB 在體內表現量的分布,並建立發
炎反應的動物模式。我們請進階生物技術股份有限公司,先利用pNF-κB/repoter 模式,將 pNF-κB/Luciferase(Stratagene)利用胚原核顯微技術注射的方式,送
到老鼠胚胎細胞中,再將胚胎植入母鼠體內。待小鼠出生後,於3 週剪尾,收集
DNA,利用聚合酶連鎖反應(Polymerase chain reaction;PCR) 檢測轉殖基因的機 率 。 PCR 確 認 所 用 的 引 子 為 primer 1 ( 5’-AACTGCATAAGG -CTATGAAGAGATACGCCC-3’)及 primer 2(5’-TTAAAACCGGGAGGTAGA -TGAGATGTGACG-3’)。進一步再利用南方雜合法分析轉殖基因在小鼠染色體 中的數量。
NF-kB 基因轉殖鼠的繁殖及 Polymerase chain reaction(PCR)確認 我們將構築好的 NF-κB 基因轉殖鼠,分別與同品系野生株小鼠,以ㄧ公多 母或是ㄧ公ㄧ母的交配方式,進行子代繁殖。待小鼠出生三週後剪尾,收集DNA,
再利用上述的兩種primer 藉由 PCR 進行確認,並且計算每次交配組別轉殖基因 的陽性率。如此,可以篩選有效的交配組別,提高子代的繁殖及轉殖基因的機率。
NF-κB 基因轉殖鼠活體影像系統之分析
將 NF-κB 基因轉殖鼠利用上述香草醛治療 TNBS 誘發發炎性大腸症之相同 實驗模式,進行基因轉殖鼠發炎性大腸症實驗。在進行影像分析之前必須先將老 鼠麻醉,並且把腹部的毛刮除。然後將取同重量體積的溶於PBS 中的 D-Luciferin (150 mg/kg, Xenogen),以腹腔注射方式注入老鼠體內,之後待 15 分鐘後,直接 把老鼠放進密封不透光裝有25mm 鏡頭的 CCD 相機和影像增強器相連構成的極 敏感相機儀器 (核能研究所同位素應用組提供)(IVIS Imaging System, Xenogen Corporation) 中,進行全身性活體影像分析。接下來迅速解剖取出直腸放在培 養皿上,直接放進儀器中進行分析,再計數ROI 值 (相對光點數值),而 ROI 是 將老鼠放射出來的luminescence 利用程式進行定量,單位是 photon/sec/cm2並作
成圖表。之後取出來的直腸,先用phosphate buffered saline (PBS) (137 mM NaCl,
2.7 mM KCl,4.3 mM Na2HPO4及1.4 mM KH2PO4)小心沖洗避免血液干擾,再放 入2 毫升的離心管秤重。接下來將器官剪碎加入等比例的 triton lysis buffer (50 mM Tris-HCl,pH7.8;1%TritonX-100;1 mM DTT;1 mM PMSF)均質,再將均 質液冷凍解凍兩次之後4℃離心 12000rmp 15 分鐘,收集上清液測冷光及蛋白質 濃度並且分裝至1.5 毫升離心管保存-70℃冰箱。