DSS（葡聚糖硫酸鈉）誘導動物結腸炎的造模原理及案例分享_abio生物試劑品牌網
結腸炎作為一種常見的腸道炎癥疾病，其病理機制復雜，涉及免疫失衡、腸道屏障損傷、菌群紊亂等多個方面。在基礎研究中，構建穩定、可靠的動物模型是解析疾病發生機制、探索干預靶點的重要工具。
葡聚糖硫酸鈉（
Dextran sulfate sodium salt, DSS，AbMole，M9443
）是一種由葡聚糖經硫酸酯化形成的聚陰離子化合物。DSS的出現為動物結腸炎造模提供了強大工具，DSS可快速誘導出與結腸炎相似的病理特征，包括腸道黏膜充血、水腫、潰瘍形成、炎癥細胞浸潤以及腹瀉、便血等癥狀。Dextran sulfate sodium salt可用于克羅恩病（Crohn’s disease，CD）、潰瘍型腸炎（Ulcerative colitis，UC）等炎癥性腸病（IBD）在內的多種模型的構建。
AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產物、熒光染料、多肽、靶點蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻專利引用。
圖 1. DSS用于動物結腸炎模型的構建原理
[1]
一、 DSS （ Dextran sulfate sodium salt ） 誘導動物結腸炎的造模原理
DSS誘導結腸炎的作用過程涉及多個環節的協同作用：
1. DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 誘導腸道屏障損傷 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）作為一種高電荷的聚合物，可與腸黏膜上皮細胞表面的黏蛋白結合，破壞腸黏膜的完整性；同時，它能抑制腸上皮細胞的增殖并促進其凋亡，導致腸黏膜屏障功能受損，腸道通透性增加，使得腸道內的菌群及其代謝產物（如脂多糖）易位至黏膜下層，觸發局部炎癥反應 [2]。 2. DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 誘導免疫炎癥激活 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）導致腸道屏障破壞后，腸道菌群及其產物通過模式識別受體（如 Toll 樣受體）激活腸道固有免疫細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞），促使其釋放大量促炎細胞因子（如IL-6、IL-1β、IL-18等）和趨化因子，招募中性粒細胞、淋巴細胞等炎癥細胞浸潤腸黏膜，形成級聯放大的炎癥反應 [3]。 3. DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 誘導腸道菌群紊亂 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）可直接影響腸道菌群的組成與結構，導致有益菌（如乳酸菌、雙歧桿菌）數量減少，有害菌過度增殖，菌群代謝產物失衡（如短鏈脂肪酸減少），進一步加劇腸道炎癥和屏障損傷，形成 “屏障破壞-菌群紊亂-炎癥加重” 的惡性循環 [4]。 4. DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 的類肝素活性 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）誘導結腸炎模型還可能與其具有肝素類似的作用有關，DSS能抑制血液凝固、血小板聚集和增強纖維蛋白溶解，并誘導結腸黏膜組織缺氧 [5]。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學用于動物體內實驗，相關科研成果發表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
二、 DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 用于動物結腸炎造模的注意事項
1. DSS（ 葡聚糖硫酸鈉 ）用于結腸炎造模的分子量和濃度選擇 DSS（葡聚糖硫酸鈉）的分子量是影響造模效果的重要因素。研究表明， 分子量在36,000-50,000 Da的DSS誘導結腸炎的效果最為穩定；低分子量DSS（如 4,000 Da）可能因腸道吸收過快而降低局部作用效果，高分子量DSS（如 500,000 Da）則由于分子量過高，難以通過黏膜屏障，無法有效誘導結腸炎 [6]。一般使用40,000 Da的DSS可在小鼠中誘導出較為嚴重的炎癥性腸病（IBD） [7]。此外，DSS（葡聚糖硫酸鈉）的濃度直接決定炎癥的嚴重程度。急性模型通常采用2%-5% 的濃度，慢性模型多使用1%-3%的濃度 [8]；此外，純度不足的DSS可能含有雜質，干擾實驗結果，因此需選擇高純度（如≥98%）的試劑 [8]，如 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）。 2. 使用DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 造模時的實驗動物品系選擇 小鼠和大鼠是構建結腸炎模型最常用的實驗動物，其中C57BL/6小鼠對 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）敏感性較高，造模重復性好。例如C57BL/6N小鼠通過連續7周交替飲用含1% 的DSS的滅菌水，可以誘導潰瘍性結腸炎模型 [9]；BALB/c小鼠對DSS的敏感性適中，特別適合構建慢性模型 [10]。在以大鼠為模型進行DSS誘導結腸炎造模時，可以選擇的譜系包括SD（Sprague-Dawley）大鼠和Wistar大鼠，其中Wistar大鼠對DSS誘導的結腸炎反應較為穩定，適合用于急性結腸炎模型的構建。例如在一項研究中，Wistar大鼠通過自由飲用5% DSS的滅菌水7天，成功誘導了急性結腸炎模型 [11]。SD大鼠也同樣適用于構建結腸炎模型，而且由于其體型優勢，有助于進行腸道組織取樣和生理指標檢測，適合用于需要長期觀察或多次采樣的實驗。值得注意的是，不管是大鼠還是小鼠均要選擇免疫系統發育成熟的個體進行實驗。此外，斑馬魚等也可用于DSS誘導的結腸炎造模，但需調整DSS（Dextran sulfate sodium salt）濃度和造模周期。在一項研究中，使用0.25%（w/v）的DSS溶液來誘導斑馬魚幼魚的中度腸炎，該濃度被證明能夠成功誘導腸道損傷，同時避免對斑馬魚造成過高的毒性 [12]。 3. 造模指標評估 在 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）誘導的過程中，可每日記錄動物體重的變化（體重下降率是造模成功與否的重要指標，通常急性結腸炎模型下降10%-20%）；還可以結合組織病理學檢查：在造模結束后處死動物，取腸組織進行HE 染色，觀察黏膜損傷、隱窩破壞、炎癥細胞浸潤程度；分子生物學檢測也是常用的手段之一，例如可以檢測結腸組織中促炎細胞因子（如 TNF-α、IL-6）的 mRNA 或蛋白表達水平，評估炎癥激活程度；腸道通透性檢測則是DSS誘導結腸炎模型中最常用的評估方法，可通過灌胃熒光標記的葡聚糖如FITC-葡聚糖，檢測血清中熒光強度以評估腸道屏障功能。
三、范例詳解
1. Cell Res. 2025 May 9. （ PMID: 40341742. ） 復旦大學、西湖大學的研究團隊在上述文章中探究了紅細胞中殘留的DNA（rbcDNA）在腫瘤早期檢測中的作用及機制。研究發現，在早期實體瘤個體中成熟紅細胞中存在獨特的DNA特征（命名為腫瘤相關rbcDNA），與健康個體相比，這些特征在特定基因組區域的測序讀數存在顯著變化，可實現高精度的早期癌癥檢測（如結直腸癌檢測靈敏度達94%、特異性達96%，且在肺癌、胃癌等多種癌癥中同樣有效）。此外，在腫瘤小鼠模型中也觀察到了腫瘤相關的 rbcDNA 特征，其中一些特征在小鼠和人類之間是保守的。研究人員還發現在腫瘤進展過程中的IL-18信號的慢性上調會促進BM細胞（骨髓造血干細胞）中的DNA損傷，這有助于腫瘤相關 rbcDNA 特征的形成，但上述過程需要實體瘤的存在。在實驗設計中為了排除單獨的IL-18上調不會引起rbcDNA的產生，實驗人員使用了由AbMole提供的 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）構建了小鼠結腸炎模型（該疾病模型中動物個體會持續產生高水平的IL-18），rbcDNA 特征分析表明，來自DSS誘導的結腸炎小鼠的rbcDNA與來自健康小鼠的rbcDNA相比，未見明顯差別，表明單獨的IL-18不足以誘導腫瘤相關的 rbcDNA 特征形成 [13]。
圖 2. Predictive scores for DSS-treated mice and WT mice based on the linear SVC model
[13]
AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。
參考文獻及鳴謝
[1] B. Katsandegwaza, W. Horsnell, K. Smith, Inflammatory Bowel Disease: A Review of Pre-Clinical Murine Models of Human Disease, International journal of molecular Sciences 23(16) (2022).
[2] L. Y. Pei, Y. S. Ke, H. H. Zhao, et al., Role of colonic microbiota in the pathogenesis of ulcerative colitis, BMC gastroenterology 19(1) (2019) 10.
[3] L. Hui, M. K. Huang, Q. K. DAI, et al., Amlexanox targeted inhibition of TBK1 regulates immune cell function to exacerbate DSS-induced inflammatory bowel disease, Clinical and experimental immunology 219(1) (2025).
[4] C. Lee, S. Kim, B. Kim, et al., Disturbance of liPId metabolism in germ-free mice transplanted with gut microbiota of DSS-induced colitis mice, PloS one 18(2) (2023) e0280850.
[5] Benoit, Chassaing, D Jesse, et al., Dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis in mice, (2014).
[6] M Pere, A %J Journal of biomedicine Cerar, biotechnology, Dextran Sodium Sulphate Colitis Mouse Model: Traps and Tricks, 2012(V) (2012) 718617-718629.
[7] Shuji Kitajima, Shigenobu Takuma, Masatoshi %J Exp Anim Morimoto, Histological Analysis of Murine Colitis Induced by Dextran Sulfate Sodium of Different Molecular Weights, 49(1) (2000) 9-15.
[8] S. Kitajima, S. Takuma, M. Morimoto, Histological analysis of murine colitis induced by dextran sulfate sodium of different molecular weights, Experimental animals 49(1) (2000) 9-15.
[9] Michael D Shultz, J Ulises Reveles, Shiv N Khanna, et al., Reactive Nature of Dopamine as a Surface Functionalization Agent in Iron Oxide Nanoparticles, 129(9) (2007) 2482-2487.
[10] Sina Riemschneider, Maximilian Hoffmann, Ulla Slanina, et al., Indol-3-Carbinol and Quercetin Ameliorate Chronic DSS-Induced Colitis in C57BL/6 Mice by AhR-Mediated Anti-Inflammatory Mechanisms, 18(5) (2021) 2262.
[11] A. G. Alkushi, S. T. Elazab, A. Abdelfattah-Hassan, et al., Multi-Strain-Probiotic-Loaded Nanoparticles Reduced Colon Inflammation and Orchestrated the Expressions of Tight Junction, NLRP3 Inflammasome and Caspase-1 Genes in DSS-Induced Colitis Model, Pharmaceutics 14(6) (2022).
[12] R. Yi, B. Yang, H. Zhu, et al., Quorum-Sensing Signal DSF Inhibits the Proliferation of Intestinal Pathogenic Bacteria and Alleviates Inflammatory Response to Suppress DSS-Induced Colitis in Zebrafish, Nutrients 16(11) (2024).
[13] Haobo Sun, Xingyun Yao, Yurong Jiao, et al., DNA remnants in red blood cells enable early detection of cancer, Cell research (2025).
圖 1. DSS用于動物結腸炎模型的構建原理
[1]
一、 DSS （ Dextran sulfate sodium salt ） 誘導動物結腸炎的造模原理
DSS誘導結腸炎的作用過程涉及多個環節的協同作用：
1. DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 誘導腸道屏障損傷 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）作為一種高電荷的聚合物，可與腸黏膜上皮細胞表面的黏蛋白結合，破壞腸黏膜的完整性；同時，它能抑制腸上皮細胞的增殖并促進其凋亡，導致腸黏膜屏障功能受損，腸道通透性增加，使得腸道內的菌群及其代謝產物（如脂多糖）易位至黏膜下層，觸發局部炎癥反應 [2]。 2. DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 誘導免疫炎癥激活 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）導致腸道屏障破壞后，腸道菌群及其產物通過模式識別受體（如 Toll 樣受體）激活腸道固有免疫細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞），促使其釋放大量促炎細胞因子（如IL-6、IL-1β、IL-18等）和趨化因子，招募中性粒細胞、淋巴細胞等炎癥細胞浸潤腸黏膜，形成級聯放大的炎癥反應 [3]。 3. DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 誘導腸道菌群紊亂 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）可直接影響腸道菌群的組成與結構，導致有益菌（如乳酸菌、雙歧桿菌）數量減少，有害菌過度增殖，菌群代謝產物失衡（如短鏈脂肪酸減少），進一步加劇腸道炎癥和屏障損傷，形成 “屏障破壞-菌群紊亂-炎癥加重” 的惡性循環 [4]。 4. DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 的類肝素活性 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）誘導結腸炎模型還可能與其具有肝素類似的作用有關，DSS能抑制血液凝固、血小板聚集和增強纖維蛋白溶解，并誘導結腸黏膜組織缺氧 [5]。 2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學用于動物體內實驗，相關科研成果發表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
二、 DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 用于動物結腸炎造模的注意事項
1. DSS（ 葡聚糖硫酸鈉 ）用于結腸炎造模的分子量和濃度選擇 DSS（葡聚糖硫酸鈉）的分子量是影響造模效果的重要因素。研究表明， 分子量在36,000-50,000 Da的DSS誘導結腸炎的效果最為穩定；低分子量DSS（如 4,000 Da）可能因腸道吸收過快而降低局部作用效果，高分子量DSS（如 500,000 Da）則由于分子量過高，難以通過黏膜屏障，無法有效誘導結腸炎 [6]。一般使用40,000 Da的DSS可在小鼠中誘導出較為嚴重的炎癥性腸病（IBD） [7]。此外，DSS（葡聚糖硫酸鈉）的濃度直接決定炎癥的嚴重程度。急性模型通常采用2%-5% 的濃度，慢性模型多使用1%-3%的濃度 [8]；此外，純度不足的DSS可能含有雜質，干擾實驗結果，因此需選擇高純度（如≥98%）的試劑 [8]，如 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）。 2. 使用DSS （ 葡聚糖硫酸鈉 ） 造模時的實驗動物品系選擇 小鼠和大鼠是構建結腸炎模型最常用的實驗動物，其中C57BL/6小鼠對 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）敏感性較高，造模重復性好。例如C57BL/6N小鼠通過連續7周交替飲用含1% 的DSS的滅菌水，可以誘導潰瘍性結腸炎模型 [9]；BALB/c小鼠對DSS的敏感性適中，特別適合構建慢性模型 [10]。在以大鼠為模型進行DSS誘導結腸炎造模時，可以選擇的譜系包括SD（Sprague-Dawley）大鼠和Wistar大鼠，其中Wistar大鼠對DSS誘導的結腸炎反應較為穩定，適合用于急性結腸炎模型的構建。例如在一項研究中，Wistar大鼠通過自由飲用5% DSS的滅菌水7天，成功誘導了急性結腸炎模型 [11]。SD大鼠也同樣適用于構建結腸炎模型，而且由于其體型優勢，有助于進行腸道組織取樣和生理指標檢測，適合用于需要長期觀察或多次采樣的實驗。值得注意的是，不管是大鼠還是小鼠均要選擇免疫系統發育成熟的個體進行實驗。此外，斑馬魚等也可用于DSS誘導的結腸炎造模，但需調整DSS（Dextran sulfate sodium salt）濃度和造模周期。在一項研究中，使用0.25%（w/v）的DSS溶液來誘導斑馬魚幼魚的中度腸炎，該濃度被證明能夠成功誘導腸道損傷，同時避免對斑馬魚造成過高的毒性 [12]。 3. 造模指標評估 在 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）誘導的過程中，可每日記錄動物體重的變化（體重下降率是造模成功與否的重要指標，通常急性結腸炎模型下降10%-20%）；還可以結合組織病理學檢查：在造模結束后處死動物，取腸組織進行HE 染色，觀察黏膜損傷、隱窩破壞、炎癥細胞浸潤程度；分子生物學檢測也是常用的手段之一，例如可以檢測結腸組織中促炎細胞因子（如 TNF-α、IL-6）的 mRNA 或蛋白表達水平，評估炎癥激活程度；腸道通透性檢測則是DSS誘導結腸炎模型中最常用的評估方法，可通過灌胃熒光標記的葡聚糖如FITC-葡聚糖，檢測血清中熒光強度以評估腸道屏障功能。
三、范例詳解
1. Cell Res. 2025 May 9. （ PMID: 40341742. ） 復旦大學、西湖大學的研究團隊在上述文章中探究了紅細胞中殘留的DNA（rbcDNA）在腫瘤早期檢測中的作用及機制。研究發現，在早期實體瘤個體中成熟紅細胞中存在獨特的DNA特征（命名為腫瘤相關rbcDNA），與健康個體相比，這些特征在特定基因組區域的測序讀數存在顯著變化，可實現高精度的早期癌癥檢測（如結直腸癌檢測靈敏度達94%、特異性達96%，且在肺癌、胃癌等多種癌癥中同樣有效）。此外，在腫瘤小鼠模型中也觀察到了腫瘤相關的 rbcDNA 特征，其中一些特征在小鼠和人類之間是保守的。研究人員還發現在腫瘤進展過程中的IL-18信號的慢性上調會促進BM細胞（骨髓造血干細胞）中的DNA損傷，這有助于腫瘤相關 rbcDNA 特征的形成，但上述過程需要實體瘤的存在。在實驗設計中為了排除單獨的IL-18上調不會引起rbcDNA的產生，實驗人員使用了由AbMole提供的 DSS（Dextran sulfate sodium salt, AbMole，M9443）構建了小鼠結腸炎模型（該疾病模型中動物個體會持續產生高水平的IL-18），rbcDNA 特征分析表明，來自DSS誘導的結腸炎小鼠的rbcDNA與來自健康小鼠的rbcDNA相比，未見明顯差別，表明單獨的IL-18不足以誘導腫瘤相關的 rbcDNA 特征形成 [13]。
圖 2. Predictive scores for DSS-treated mice and WT mice based on the linear SVC model
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AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。
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[6] M Pere, A %J Journal of biomedicine Cerar, biotechnology, Dextran Sodium Sulphate Colitis Mouse Model: Traps and Tricks, 2012(V) (2012) 718617-718629.
[7] Shuji Kitajima, Shigenobu Takuma, Masatoshi %J Exp Anim Morimoto, Histological Analysis of Murine Colitis Induced by Dextran Sulfate Sodium of Different Molecular Weights, 49(1) (2000) 9-15.
[8] S. Kitajima, S. Takuma, M. Morimoto, Histological analysis of murine colitis induced by dextran sulfate sodium of different molecular weights, Experimental animals 49(1) (2000) 9-15.
[9] Michael D Shultz, J Ulises Reveles, Shiv N Khanna, et al., Reactive Nature of Dopamine as a Surface Functionalization Agent in Iron Oxide Nanoparticles, 129(9) (2007) 2482-2487.
[10] Sina Riemschneider, Maximilian Hoffmann, Ulla Slanina, et al., Indol-3-Carbinol and Quercetin Ameliorate Chronic DSS-Induced Colitis in C57BL/6 Mice by AhR-Mediated Anti-Inflammatory Mechanisms, 18(5) (2021) 2262.
[11] A. G. Alkushi, S. T. Elazab, A. Abdelfattah-Hassan, et al., Multi-Strain-Probiotic-Loaded Nanoparticles Reduced Colon Inflammation and Orchestrated the Expressions of Tight Junction, NLRP3 Inflammasome and Caspase-1 Genes in DSS-Induced Colitis Model, Pharmaceutics 14(6) (2022).
[12] R. Yi, B. Yang, H. Zhu, et al., Quorum-Sensing Signal DSF Inhibits the Proliferation of Intestinal Pathogenic Bacteria and Alleviates Inflammatory Response to Suppress DSS-Induced Colitis in Zebrafish, Nutrients 16(11) (2024).
[13] Haobo Sun, Xingyun Yao, Yurong Jiao, et al., DNA remnants in red blood cells enable early detection of cancer, Cell research (2025).
