A role of bacteria in inflammatory bowel disease evoked in animal models

Introduction: Inflammatory bowel disease (IBD) encompass ulcerative colitis (UC) and Crohn's disease (CD). Their etiology is attributed to interactions between various genetic, immunologic and environmental factors but the nature of these interactions is not fully understood. Objectives: The elucidate the role of the bacterial flora in the pathogenesis of IBD in immunodeficient mice (Gai2 and CB-17 SCID models). Material and methods: Immunodeficient mice and their controls, bred in identical conditions, were sacrificed and their G.I. tracts were excised. The intestinal content and the bacteria from the mucosal surface were cultured on appropriate media in aerobic and anaerobic conditions. Strain identification was performed using commercially available biochemical tests. Selected strains were additionally identified using PCR. The presence and the quantity of bacteria in tissue samples was estimated using fluorescent in situ hybridization (FISH). Results: In mice with IBD symptoms we noted an increase in bacteria from Lactobacillus genus as well as an increase of microorganisms from Enterobacteriaceae family. In animals of the control group the bacteria were only present on the surface of the mucus layer, whilst in animals with IBD the bacteria were found attached directly to mucosal cells. Conclusions: In this study we have shown that changes in the composition of the colonic flora may be related to the pathogenesis of IBD. Further investigations are needed in this field in order to be able to modify the course of IBD.

Wprowadzenie: Nieswoiste zapalenie jelit (inflammatory bowel disease - IBD) obejmuje dotąd rozdzielane jednostki chorobowe - colitis ulcerosa i chorobę Crohna. W etiologii schorzenia największą rolę przypisuje się obecnie interakcjom pomiędzy rozmaitymi czynnikami genetycznymi, immunologicznymi i środowiskowymi. Nie jest jednak dotąd dobrze poznana natura tych związków. Cel pracy: Zbadanie roli flory bakteryjnej i jej zmian w rozwoju nieswoistego zapalenia jelit u myszy z określonymi deficytami immunologicznymi (modele Gai2 i SCID CB-17). Materiał i metody: Myszy z grup badanych i kontrolnych (z niedoborami i bez niedoborów odporności) były hodowane w identycznych warunkach. Po upływie ustalonego czasu myszy były zabijane a następnie pobierano od nich cały przewód pokarmowy wraz z jego zawartością. Potem osobno posiewano zawartość przewodu jelit i bakterie z powierzchni śluzówki na różne podłoża (McConkeya, agar z krwią, agar MRS, podłoże Sabourauda, podłoża do hodowli bakterii z rodzaju Clostridium i Bacteroides) w warunkach tlenowych i beztlenowych. Wyhodowane bakterie były identyfikowane przy użyciu komercyjnych testów biochemicznych - API firmy BioMerieux i Crystal ID firmy Beckton-Dickinson. Dodatkową identyfikację wybranych bakterii potwierdzano metodą PCR. Ponadto metodą fluorescencyjnej hybrydazacji in situ (FISH - fluorescent in situ hybridization) badano obecność i ilość bakterii w próbkach tkanek jelit. Wyniki: U myszy, u których wystąpiły objawy IBD flora bakteryjna różniła się w stosunku do flory zwierząt z grup kontrolnych - wzrosła liczba bakterii z rodzaju Lactobacillus, jak również bakterii z rodziny Enterobacteriaceae. U zwierząt w grupie kontrolnej bakterie występowały wyłącznie na powierzchni śluzu i nie kontaktowały się z komórkami jelitowymi, natomiast u myszy z nieswoistym zapaleniem jelit bakterie umiejscawiały się bezpośrednio na komórkach śluzówki. Wnioski: Wykazano, że zmiany w składzie flory jelitowej mogą mieć związek z rozwojem i patogenezą IBD. Dalszych badań wymaga poznanie natury tego związku i sposobów wpływania nań, aby móc w większym stopniu wpływać na przebieg IBD.