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新的小鼠模型将输血与致命的婴儿消化系统疾病联系起来

长期以来,医生一直怀疑对患有贫血症的早产儿进行红细胞输血可能会使他们面临发生坏死性小肠结肠炎的危险,这是一种潜在致命的肠道炎症性疾病。然而,部分由于缺乏能够准确表示婴儿获得NEC时身体发生的实际动物模型,很难获得这种联系的确凿证据。

现在,约翰斯·霍普金斯大学医学院的研究人员报告说,他们已经开发了这种模型 - 据信是同类中的第一种 - 使用婴儿小鼠或幼崽,它们首先是贫血,然后从不同小鼠品系的新生儿输血。研究人员说,这种新方法模仿了从非相关捐赠者输给人类婴儿输血时会发生什么。

“我们需要一种有效的活体小鼠模型,以了解单独输血是否会导致NEC,或者仅在存在贫血时才进行输血,”约翰霍普金斯大学儿科学教授Akhil Maheshwari博士说。医学院,约翰霍普金斯儿童中心新生儿科主任,研究论文的高级作者。

在出生时体重低于3.5磅的婴儿中,大约有10%至12%的人看到,NEC是一种快速发展的胃肠道紧急情况,其中细菌侵入结肠壁,引起炎症,最终可破坏该部位的健康组织。如果足够的细胞被坏死(杀死),那么一个洞就会导致肠壁,粪便物质会进入血液并导致危及生命的败血症。

Maheshwari说,自2004年以来,研究人员一再表明,过早出生的严重贫血的婴儿 - 出生时红细胞比例与总血量在20%至24%之间的婴儿 - 可在48小时内发生NEC。接受红细胞输血。相比之下,美国儿科学会表示,足月分娩的婴儿红细胞体积通常在42%至65%之间,在1岁时下降至31%至41%之间。

为了寻找有用且实用的鼠标模型,Maheshwari和他的同事不得不克服尺寸问题。

Maheshwari说:“新生小鼠的大小约为四分之一,重量不到一盎司,因此从实验室分析中去除足够的血液是非常困难的。”

为了克服这一障碍,一家私人医疗诊断设备公司捐赠了使用其先进的血液分析系统,该系统仅需要5微升(百万分之5升)的样本而不是50微升 - 小鼠幼崽总血液的60%供应 - 大多数测试实验室都需要。

接下来,研究人员设计了一种程序,通过在出生后10天内每隔一天去除大约一半血量来诱导幼仔严重贫血。这使他们的红细胞计数降至接近严重贫血新生儿的水平。

出生后7天,研究人员介绍了从患有NEC的早产儿中分离培养的细菌。最后,在出生后第11天给予红细胞输血。

在接下来的48小时内,研究人员在他们的实验组和另外三组小鼠中寻找NEC样症状的发展:(1)没有任何干预的对照组,(2)没有接受输血的贫血的组和( 3)贫血但未输血的人群。

Maheshwari说:“只有接受输血的严重贫血的幼犬才会出现类似人类NEC的肠道损伤,伴有坏死,炎症和支持结肠内壁的组织分离。”“下一步是看看我们是否能找到解决这种情况的机制。”

在输入后检查具有NEC样条件的幼仔的血液时,研究人员发现它含有其他测试小鼠血液中未见的三种成分:(1)大量巨噬细胞,吞噬的免疫细胞和消化细胞碎片,细菌和病毒,(2)自由循环血红蛋白,铁基分子通常在附着于红细胞时携带氧气遍及全身,以及(3)炎症诱导蛋白水平升高,表明巨噬细胞即使没有对肠道的生物威胁也被激活。

研究人员还观察到,触珠蛋白(一种从血液中去除游离血红蛋白的蛋白质)水平极低。

“这些研究结果表明,贫血可以减少新生儿中触珠蛋白的数量,防止通过输血进入的游离血红蛋白被正常地去除,”Maheshwari说。

他说,显然发生的是,游离血红蛋白附着在肠壁上的蛋白质受体上,这是与细菌毒物结合的位置。结果,免疫系统错误地认为肠道受到攻击并激活巨噬细胞。

一旦这些免疫细胞开始工作,Maheshwari解释说,它们会触发贫血输血小鼠血液中的炎症蛋白释放。“这一事件在肠壁上开始双重打击,”他说。“首先,巨噬细胞蛋白质会使组织发炎并削弱它们,使它们变得脆弱,然后细菌进入并产生杀死个体细胞的内毒素。”

有证据表明可能的机制可以解释NEC发展过程中贫血和输血之间的关系,研究人员接下来试图通过观察它们是否可以阻断其两个阶段来确认它,并且可能推进对潜在疗法的研究。

“在一项试验中,我们给模型贫血小鼠提供触珠蛋白,然后输血并阻断巨噬细胞活化,因此它们不会产生类似NEC的症状,”Maheshwari说。

在另一项测试中,南佛罗里达大学的Samuel Wickline和他的同事开发的纳米粒子用于传递遗传中断 - 一种被称为小干扰RNA的RNA分子,或阻止化学信号传递的siRNA巨噬细胞开始产生炎症蛋白。纳米颗粒用荧光染料标记以跟踪它们的运动,并包括来自蜜蜂毒液的无毒化合物。

Maheshwari说贫血小鼠幼崽血液中的巨噬细胞吞噬了纳米粒子并将它们封闭在液泡中。他解释说,蜂毒衍生物打破了液泡,使siRNA可以在巨噬细胞内释放出来。

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