多フッ素化された胆汁酸を用いて<em>インビボ</em胆汁酸輸送を測定するために>磁気共鳴イメージング
Summary
ツールが制限されている胆汁酸吸収不良を診断およびインビボで胆汁酸輸送を測定します。生きた動物での革新的なアプローチは、結合プロトン（1 H）とフッ素（19 F）、磁気共鳴イメージングを利用することが記載されています。この新規方法論は、臨床診療における胆汁酸吸収不良をスクリーニングする翻訳可能性を秘めています。
Abstract
脂肪の吸収を促進する界面活性剤としての伝統的な役割に加えて、新興の文献は、胆汁酸は、複数の臓器に影響を与える強力なシグナル伝達分子であることを示しています。彼らは腸運動性およびホルモン産生を調節し、血管緊張、グルコース代謝、脂質代謝、及びエネルギー利用を変えます。糞便胆汁酸の変化は、腸のmicrobiomeを変更し、cholerrheic下痢および結腸癌を含む大腸病変を促進することができます。糞便胆汁酸組成物の重要な調節因子は、小腸アピカルナトリウム依存性胆汁酸輸送体（ASBT）および線維芽細胞増殖因子19（FGF19）です。 ASBTの発現低下と機能がアップテイク腸の胆汁酸を減少させます。また、in vitroのデータは、いくつかのFDA承認薬はASBTの機能を阻害することを示唆しています。欠損FGF19のリリースでは、肝胆汁酸合成が増加し、ASBTを圧倒するレベルに腸への放出します。 ASBT機能不全またはFGF19欠損症のいずれかがfを増加させECAL胆汁酸および慢性の下痢を引き起こし、結腸腫瘍形成を促進することができます。残念ながら、 インビボでの胆汁酸の吸収不良および胆汁酸輸送に対する薬物の作用を測定するためのツールは限られています。胆汁酸の複雑なアクションを理解するために、技術は、腸および代謝組織における胆汁酸の同時モニタリングを可能にすることが必要です。これは、プロトン（1 H）、フッ素（19 F）、磁気共鳴イメージング（MRI）の組み合わせを使用して、生きた動物中の胆汁酸輸送を測定するための革新的な方法を考えるために、私たちを導きました。フッ素（19 F）のための新規なトレーサーは、 インビトロおよびインビボの両方において 、生きた動物MRIが作成され、試験されたベース。このアプローチの強みは、放射線と臨床研究と実践のための翻訳可能性を電離への曝露の欠如が含まれます。
Introduction
腸からの脂肪の吸収を促進洗剤としての古典的な役割に加えて、胆汁酸は、それらの腸肝循環1,2に関連したものに加えて、複数の臓器に影響を与える強力なシグナル伝達分子として浮上しています。独自の代謝を制御することに加えて、胆汁酸は、胃腸生理学（ 例えば 、腸運動性およびインクレチンホルモン産生、結腸の生理機能、および癌感受性）のいくつかの側面を調節し、血管緊張、グルコース及び脂質代謝、およびエネルギー利用の全身的な効果を有します。これらの効果の一部は、腸内で媒介されているが、肥満患者または胃バイパス手術後のように、他のものは、全身性胆汁酸レベルの食後の変化によるものです。胆汁酸の複雑な代謝作用を解明するために、新しい技術は、胃腸管及びメタにおいて、異なる解剖学的区画における胆汁酸レベルの同時モニタリングを可能にすることが要求されますBolicの組織（肝臓、膵臓、骨格筋および脂肪）。このような時間的および空間情報を取得することは革新的な技術を必要とする- in vivoイメージングに新たな胆汁酸トレーサーを使用して、ここで説明したように、このような新規のアプローチです。
解剖学的区画における胆汁酸組成と分布は、それらの肝臓での合成やダイエット、手術、抗生物質の使用と腸内細菌叢の変化を含む回腸の取り込みを調節因子によって調節されています。彼らの腸肝循環のための腸の胆汁酸取り込みの重要な調節因子3（ 図1）は、回腸アピカルナトリウム依存性胆汁酸トランスポーター（; SLC10A2 ASBT）です。受動吸収は腸を通して起こるが、通常は胆汁酸の限定された流出が糞便中に存在するように、ASBTは、腸の胆汁酸の95％の取り込みを媒介します。 ASBT欠損（Slc10a2 – / – ）マウスは、糞便胆汁酸および減少胆汁ACIが増加していますDプール4。
図1：胆汁酸の腸肝循環。
腸肝循環することにより胆汁酸のイラストは、肝臓で合成胆道系に排泄、胆嚢に格納され、食事と近位小腸への排出、および積極的に回腸遠位部にASBT を経由して取り込まれます。胆汁酸の少量腸を通して受動的に吸収され、一方、腸の胆汁酸の約95％は、新しい胆汁酸合成の類似量によって補償される糞便中の最小（約5％）の損失が生じるASBTによって能動的に輸送されます肝臓は、それによって定常胆汁酸のプールを維持します。右側の矢印は、胃酸、膵臓および腸管粘膜酵素を含む天然およびフッ素標識胆汁酸の安定性に影響を与える可能性のある要因、および、最もimportantlを識別します遠位小腸及び結腸にコロニー形成クロストリジウム種によって放出され、Y、加水分解酵素。 （許可16に変更された） この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
胆汁酸の吸収不良により断続的または慢性下痢を引き起こし、糞便ジヒドロキシ胆汁酸を増大各々が3種類に分類することができます。肉眼回腸病理（ 例えば、切除、クローン病）5から1の結果を入力します。胆嚢摘出術、迷走神経切断、セリアック病、細菌異常増殖、および膵機能不全から3の結果を入力します。彼らはそのような先行条件を欠いており、回腸における病理の証拠を持っていないので、これとは対照的に、「一次」（タイプ2）胆汁酸吸収不良のある人は手ごわい診断難題をもたらします。したがって、一次胆汁酸吸収不良は、一般的に下痢-pと誤診されますredominant過敏性腸症候群（IBS-D）、消化器関連の外来患者の訪問のため、おそらく最も一般的な理由。 IBS-Dの患者の三分の一は、一次胆汁酸の吸収不良を有することが推定されています。米国では、これは数百万人の5を表すことができます。最近の洞察は、プライマリBAMがない低下した発現またはASBTの機能から、腸の線維芽細胞増殖因子19（FGF19）による肝胆汁酸合成の減損フィードバック阻害に由来することを示しています。
一次胆汁酸吸収不良では、FGF19の低血漿レベルは、肝胆汁酸合成を遮断することができない-腸胆汁酸中の得られた増加は、ASBT含む胆汁酸トランスポーターを、飽和、および糞中への胆汁酸の増強流出は、下痢6を引き起こし （ 図2）。 Fgf15（マウスFGF19）が欠損したマウスは、胆汁酸プールを拡大し、糞便胆汁酸7が増加しています。
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図2：腸胆汁酸吸収不良のメカニズム。
パネル Aに示すように、通常は、腸の胆汁酸の約95％は、ASBTを介して、遠位回腸に能動輸送によって吸収されます。 ASBTの発現または活性は、（ パネルB）、結腸への胆汁酸の流出における障害腸胆汁酸の取り込み結果を減少するとき。損なわれたFGF19のシグナル伝達（ パネルC）、結腸に胆汁酸の流出分のASBTの輸送能力を圧倒する腸胆汁酸の増加濃度の肝胆汁酸合成結果のフィードバック阻害の欠如と。 の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。この図。
糞便胆汁ACIの長期慢性標高DSは、結腸腫瘍形成を促進することができます。結腸新生物は、体細胞遺伝子変異に関連する進行粘膜異形成から生じるが、糞便胆汁酸を増加させる環境要因は、このプロセスを加速し、強化することがあります。げっ歯類では、いずれかの外因性投与またはASBT欠乏の結果として、結腸異形成および腫瘍形成8-10を促進糞便胆汁酸を増加させました。
注目すべきことに、刺激的な知見は、食品医薬品局（FDA）によって承認され、一般的に使用される薬剤は強力インビトロ 11 ASBTによって胆汁酸輸送を阻害することを示しています。これらの薬剤は、in vivoでの小腸胆汁酸輸送を削減し、糞便胆汁酸のレベルを増加した場合、大腸病理学上の潜在的な影響につきましてだろう。そのような薬物の使用に起因する大腸病理学においてさえ、わずかな増加は、主要な健康影響を与える可能性があります。 試験管調査結果と疫学OB でこれらの妥当性を評価することができるツールキットservationsは、市販後安全性研究を含む追加の研究を、拍車をかけるだろう。
必要性にもかかわらず、胆汁酸吸収不良を持つ人々を識別するための実用的なアッセイが不足しています。糞便胆汁酸の直接測定は、面倒で非現実的、および5信頼できないとして年前に拒否されました。別のアプローチは、測定放射性セレン標識コール酸誘導体（75 SeHCAT）の保持および7αヒドロキシ-4-コレステン-3-オン（C4）、または胆汁酸結合剤の治療試験の血漿レベルを含む。75 SeHCAT試験ました診断テストからさらに米国での使用に限定されたヨーロッパで可用性とFDAに承認されていないか、または使用可能な、控えめな放射線被曝（0.26ミリシーベルト/ 75 SeHCATテスト）が懸念され、細菌の異常増殖と高度な肝疾患が75 SeHCAT結果を混乱させてもよいです。 C4のテストは、血漿のみが必要とされているので、潜在的に魅力的ですが、それは低い正の予測のvalを持っていますUEとテストが広く利用可能ではありません。 FGF19の血清レベルを測定することは同様の制限を有します。頻繁に臨床医は、胆汁酸捕捉剤の治療裁判に訴えるが、この方法は、胆汁酸吸収不良5の決定的な診断を提供することはできません。
これらの理由から、新規なMRIアプローチは、革新的な多フッ素化された胆汁酸（MFBA-MRI）を用いて、インビボで胆汁酸の輸送および分布を測定するために考案されました。フッ素（19 F）、100％天然存在の安定同位体の3個の原子を含むMFBAは、天然の胆汁酸12と同様に輸送され、プロトン（1 H）及びフッ素（の組み合わせで胆汁酸輸送を可視化するために使用することができ19 F）MRI、放射線被曝13,14をイオン化することなく、敏感な、安全な方法。
Protocol
Representative Results
Discussion
CA-のLys-TFAおよびCA-SAR-TFMAおよびASBTを発現する安定にトランスフェクトされたMadin-Darbyイヌ腎細胞ナトリウム/タウロコール酸共輸送ポリペプチド（NTCP）を発現するヒト胚腎臓細胞を使用して、輸送のインビトロ分析の合成他の場所13,14詳述されています。ここでは、フォーカスがlive-動物MRIによって胆嚢にMFBAを画像化、特に、MFBA含有量の分析のために胆嚢、肝臓、および血液?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、国立衛生研究所、糖尿病および消化器の国立研究所および腎疾患（助成金番号JP.R.にR21 DK093406およびT32 DK067872）及び（JP.R.への助成金番号1BX002129）VAメリット賞によってサポートされていました。
Materials
| Duall size-21 all glass tissue grinder | Kimble Chase Life Science, Vineland, NJ | 885351-0022 | |
| Bruker BioSpec 70/30USR Avance III 7T horizontal bore MR Scanner | Bruker Biospin MRI GmbH, Germany | Use companion Paravision Version 5.1 software (see step 3.5) | |
| Bruker 40 mm 19F/1H dual-tuned linerar volume coil | Bruker Biospin MRI GmbH, Germany | Use companion Paravision Version 5.1 software (see step 3.5) | |
| Waters Acquity UPLC System with Quadrupole Detector | Waters Corporation, Milford, MA | ||
| Waters Acquity UPLC ethylene bridged hybrid C8 1.7 μm 2.1 X 50 mm column | Waters Corporation, Milford, MA | ||
| Gavage Needle | Braintree Scientific, INC. | N-010 | 20 G-1.5" curved 2.25mm ball |
| 2 Stainless Steel Hemostats | VWR | 10755-018 | 4 and 5 inch, straight |
| Ketamine | MWI Veterinary Supply | 501090 | Ketamin zetamine 100 mg / ml |
| Xylazine | Akorn, Inc. | 20 mg/ml | |
| Intraperitoneal Catheter | Abbott | AbbocathTM-T.I.V. G720-A01 4535-42 | 24-G x 0.75" |
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