The effects of starvation on histological changes in hepatocytes and the intestinal epithelium in the olive flounder, Paralichthys olivaceus were examined. The starved group was not fed for 12 weeks, whereas the fed group was given food. Food deprivation resulted in a significant decrease in hepatocyte nucleus size and nuclear height in the intestinal epithelium (P<0.05). In the starved group, pronounced degenerative changes were seen in the histology of hepatocytes and the intestinal epithelium; the tissue morphology was irregular and the nuclei were stained basophillic, shrunk irregularly, and very compact. These results suggest that histological changes in hepatocytes and the intestinal epithelium can be used as an indicator of starvation in the olive flounder. In addition, the data are interpreted in detail and some biologically important relationships are discussed.
Background: Gut microflora contributes to the nutritional metabolism of the host and to strengthen its immune system. However, if the intestinal barrier function of the living body is destroyed by radiation exposure, the intestinal bacteria harm the health of the host and cause sepsis. Therefore, this study aims to trace short-term radiation-induced changes in the mouse gut microflora-dominant bacterial genus, and analyze the degree of intestinal epithelial damage. Materials and Methods: Mice were irradiated with 0, 2, 4, 8 Gy X-rays, and the gut microflora and intestinal epithelial changes were analyzed 72 hours later. Five representative genera of Actinobacteria, Firmicutes, and Bacteroidetes were analyzed in fecal samples, and the intestine was pathologically analyzed by Hematoxylin-Eosin and Alcian blue staining. In addition, DNA fragmentation was evaluated by the TdT-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL) assay. Results and Discussion: The small intestine showed shortened villi and reduced number of goblet cells upon 8 Gy irradiation. The large intestine epithelium showed no significant morphological changes, but the number of goblet cells were reduced in a radiation dose-dependent manner. Moreover, the small intestinal epithelium of 8 Gy-irradiated mice showed significant DNA damaged, whereas the large intestine epithelium was damaged in a dose-dependent manner. Overall, the large intestine epithelium showed less recovery potential upon radiation exposure than the small intestinal epithelium. Analysis of the intestinal flora revealed fluctuations in lactic acid bacteria excretion after irradiation regardless of the morphological changes of intestinal epithelium. Altogether, it became clear that radiation exposure could cause an immediate change of their excretion. Conclusion: This study revealed changes in the intestinal epithelium and intestinal microbiota that may pave the way for the identification of novel biomarkers of radiation-induced gastrointestinal disorders and develop new therapeutic strategies to treat patients with acute radiation syndrome.
With the activity of intestinal stem cells and continuous turnover, the gut epithelium is one of the most dynamic tissues in animals. Due to its simple yet conserved tissue structure and enteric cell composition as well as advanced genetic and histologic techniques, Drosophila serves as a valuable model system for investigating the regulation of intestinal stem cells. The Drosophila gut epithelium is in constant contact with indigenous microbiota and encounters externally introduced "non-self" substances, including foodborne pathogens. Therefore, in addition to its role in digestion and nutrient absorption, another essential function of the gut epithelium is to control the expansion of microbes while maintaining its structural integrity, necessitating a tissue turnover process involving intestinal stem cell activity. As a result, the microbiome and pathogens serve as important factors in regulating intestinal tissue turnover. In this manuscript, I discuss crucial discoveries revealing the interaction between gut microbes and the host's innate immune system, closely associated with the regulation of intestinal stem cell proliferation and differentiation, ultimately contributing to epithelial homeostasis.
Bo Ram Lee;Sun A Ock;Mi Ryung Park;Min Gook Lee;Sung June Byun
한국동물생명공학회지
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제39권1호
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pp.2-11
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2024
Background: The small intestine plays a crucial role in animals in maintaining homeostasis as well as a series of physiological events such as nutrient uptake and immune function to improve productivity. Research on intestinal organoids has recently garnered interest, aiming to study various functions of the intestinal epithelium as a potential alternative to an in vivo system. These technologies have created new possibilities and opportunities for substituting animals for testing with an in vitro model. Methods: Here, we report the establishment and characterisation of intestinal organoids derived from jejunum tissues of adult pigs. Intestinal crypts, including intestinal stem cells from the jejunum tissue of adult pigs (10 months old), were sequentially isolated and cultivated over several passages without losing their proliferation and differentiation using the scaffold-based and three-dimensional method, which indicated the recapitulating capacity. Results: Porcine jejunum-derived intestinal organoids showed the specific expression of several genes related to intestinal stem cells and the epithelium. Furthermore, they showed high permeability when exposed to FITC-dextran 4 kDa, representing a barrier function similar to that of in vivo tissues. Collectively, these results demonstrate the efficient cultivation and characteristics of porcine jejunum-derived intestinal organoids. Conclusions: In this study, using a 3D culture system, we successfully established porcine jejunum-derived intestinal organoids. They show potential for various applications, such as for nutrient absorption as an in vitro model of the intestinal epithelium fused with organ-on-a-chip technology to improve productivity in animal biotechnology in future studies.
The intestinal barrier function disrupted in sepsis, while little is known about the variation in different phases of sepsis. In this study, mouse models of sepsis were established by caecal ligation and puncture (CLP). The H&E staining of sections and serum diamine oxidase concentration were evaluated at different timepoint after CLP. TUNEL assay and EdU staining were performed to evaluate the apoptosis and proliferation of intestinal epithelium. Relative protein expression was assessed by Western blotting and serum concentrations of pro-inflammatory cytokines was measured by ELISA. The disruption of intestinal barrier worsened in the first 24 h after the onset of sepsis and gradually recovered over the next 24 h. The percentage of apoptotic cell increased in the first 24 h and dropped at 48 h, accompanied with the proliferative rate of intestinal epithelium inhibited in the first 6 h and regained in the later period. Furthermore, the activity of nuclear factor kappa B (NF-κB) presented similar trend with the intestinal barrier function, shared positive correction with apoptosis of intestinal epithelium. These findings reveal the conversion process of intestinal barrier function in sepsis and this process is closely correlated with the activity of NF-κB signaling.
The gut epithelial barrier, which is composed of the mucosal layer and the intestinal epithelium, has multiple defense mechanisms and interconnected regulatory mechanisms against enteric microbial pathogens. However, many bacterial pathogens have highly evolved infectious stratagems that manipulate mucin production, epithelial cell-cell junctions, cell death, and cell turnover to promote their replication and pathogenicity in the gut epithelial barrier. In this review, we focus on current knowledge about how bacterial pathogens regulate mucin levels to circumvent the epithelial mucus barrier and target cell-cell junctions to invade deeper tissues and increase their colonization. We also describe how bacterial pathogens manipulate various modes of epithelial cell death to facilitate bacterial dissemination and virulence effects. Finally, we discuss recent investigating how bacterial pathogens regulate epithelial cell turnover and intestinal stem cell populations to modulate intestinal epithelium homeostasis.
著者들은 3種의 어류를 재료로 하여, 咽頭, 食道, 胃, 前場部 및 後場部 alkaline phosphatase의 分布상태를 비교관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 미꾸리, 가물치의 咽頭上皮 細胞層에서 중등도의 alkaline phosphatase 양성반응을, 미꾸리와 뱀장어의 食道上皮의 基底細胞層에 증등도의 양성반응을 보였다. 2. 上記 全 魚類의 咽頭, 食道, 腸管膨大部 및 腸粘膜의 杯狀細胞와 胃腺細胞에서는 alkaline phosphatase 활성은 관찰할 수 없었다. 3. 腸管膨大部 및 腸上皮 유리연에 강한 alkaline phosphatase 양성반응을 관찰할 수 있었으나, 미꾸리의 後場部의 上皮유리연에서는 미약한 반응을 보였다.
Objectives: Dojeckjiyu-tang has been used to treat Hwaseol & Jeokri. The object of this study is examination of the treatment effect of Dojeckjiyu-tang for ulcerative colitis of the mouse descending colon. Methods and Materials : Twenty-one rats were divided into 3 groups and treated as follows: the control group was untreated mice. The UCE group was ulcerative colitis elicited mice. The DJT group was Dojeckjiyu-tang treated mice after ulcerative colitis elicitation. The groups were examined with common morphology, paneth cells in intestinal crypt, absorptive cells and goblet cells in epithelium, cell division in mucose, COX-1 as mucosal protector, COX-2 (which appears to play an important role in inflammation), IL-2R-, ICMA-1-inducing cellular immuno-chainreaction, and the distribution of apoptotic cells. Results: 1. The morphology of colonic mucosa from UCE mice: the disappearance of epithelium and intestinal propria in hemorrhagic erosions were seen, but in the morphology of colonic mucosa from DJT-treated mice, the configuration of epithelium and intestinal propria were the same as normal. 2. The distribution of goblet cells and absorptive cells with microvilli in intestinal propria from UCE mice: a noticeable decrease of goblet cells and absorptive cells with microvilli were seen, but with the distribution of goblet cells and absorptive cells with microvilli in intestinal propria from DJT -treated mice, the configuration of goblet cells and absorptive cells with microvilli were the same as normal. 3. The immunohistochemical stain for BrdD in colonic mucosa and COX-1 in lamina propria from UCE mice: BrdU positive cells and COX-1 positive cells in the region of hemorrhagic erosion disappeared, but in the immunohistochemical stain for BrdU in colonic mucosa and COX-1 in lamina propria from DIT-treated mice, BrdU positive cells and COX-1 positive cells were seen. 4. The immunohistochemical stain for COX-2 in lamina propria, IL-2R-in lamina propria, intestinal propria and submucosa and ICMA-1 in intestinal propria and submucosa from DCE mice: a noticeable increase COX-2, IL-2R-, ICMA-1 positive cells were seen, but in the immunohistochemical stain for COX-2 in lamina propria, IL-2R-in lamina propria, intestinal propria and submucosa and ICMA-1 in intestinal propria and submucosa from DJT-treated mice, a numerical decrease of COX-2, IL-2R-, ICMA-1 positive cells was observed. 5. The distribution of apoptotic cells in epithelium and lamina propria from UCE mice: a noticeable increase of apoptotic cells in region of hemorrhagic erosion was seen, but in the distribution of apoptotic cells in epithelium and lamina propria from DJT-treated mice, a remarkable decrease of apoptotic cells was seen. Conclusions: According to the above results, Dojeckjiyu-tang has a moderate effect on ulcerative colitis in descending colon.
Ochratoxin A (OTA) is a well-known mycotoxin that causes disease through the ingestion of contaminated food or feed, for example, in the porcine industry. The intestinal epithelium acts as the first barrier against food contamination. We conducted a study on the exposure of the porcine intestinal epithelium to OTA. We used the intestinal porcine epithelial cell line IPEC-J2 as an in vitro model to evaluate the altered molecular mechanisms following OTA exposure. Gene expression profiling revealed that OTA upregulated 782 genes and downregulated 896, totalling 1678 differentially expressed genes. Furthermore, immunofluorescence, quantitative real-time polymerase chain reaction, and western blotting confirmed that OTA damages the tight junction protein ZO-1. Moreover, OTA activated the expression of inflammatory genes (IL-6, IL-8, IL-10, NF-kB, TLR4, and TNF-α). In summary, this study confirmed that OTA alters various molecular mechanisms and has several adverse effects on IPEC-J2 cells.
Kristen M. Patterson;Tyler G. Vajdic;Gustavo J. Martinez;Axel G. Feller;Joseph M. Reynolds
IMMUNE NETWORK
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제21권5호
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pp.35.1-35.16
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2021
Gulf War Veterans' Illnesses (GWI) encompasses a broad range of unexplained symptomology specific to Veterans of the Persian Gulf War. Gastrointestinal (GI) distress is prominent in veterans with GWI and often presents as irritable bowel syndrome (IBS). Neurotoxins, including organophosphorus pesticides and sarin gas, are believed to have contributed to the development of GWI, at least in a subset of Veterans. However, the effects of such agents have not been extensively studied for their potential impact to GI disorders and immunological stability. Here we utilized an established murine model of GWI to investigate deleterious effects of diisopropyl fluorophosphate (DFP) exposure on the mucosal epithelium in vivo and in vitro. In vivo, acute DFP exposure negatively impacts the mucosal epithelium by reducing tight junction proteins and antimicrobial peptides as well as altering intestinal microbiome composition. Furthermore, DFP treatment reduced the expression of IL-17 in the colonic epithelium. Conversely, both IL-17 and IL-17C treatment could combat the negative effects of DFP and other cholinesterase inhibitors in murine intestinal organoid cells. Our findings demonstrate that acute exposure to DFP can result in rapid deterioration of mechanisms protecting the GI tract from disease. These results are relevant to suspected GWI exposures and could help explain the propensity for GI disorders in GWI Veterans.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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