Summary

回肠致胆汁积滞在小鼠肠道中

Published: August 21, 2017
doi:

Summary

小肠依赖胆汁酸的重吸收和反馈抑制肝胆汁酸合成系统稳态和健康至关重要。在此研究中,我们描述为回肠切除回肠致胆汁吸收不良,积滞,和毒性小鼠肠道中的小鼠模型。

Abstract

肠段切除术是常见的治疗方法,为人类的疾病,如肥胖、 炎症性肠病、 克罗恩病和结肠癌,往往导致严重的短肠综合征样不良反应包括胆汁酸腹泻脱水、 电解质紊乱、 营养吸收不良。在这里我们介绍一种小鼠回肠切除模型,称为回肠,评价组织通信和系统稳态的维持。回肠切除术后血液循环是永久没有回肠特定内分泌激素成纤维细胞生长因子 15 (FGF15),释放出肝脏的胆汁酸合成及其内分泌抑制。与增加的生产和胆汁酸后删除回肠的废除的吸收相结合,接受手术的老鼠患胆盐积滞在肠和相关性的腹泻、 发病率和死亡率。小说使用的这项研究中引入的手术模型可能洞察机械和功能回肠控制的系统性代谢调控的生理和疾病。

Introduction

在现代生物医学研究中,基因操纵的动物模型被广泛的应用,以收集洞察人类疾病。尤其是,组织或细胞特异性基因的增益损失功能已被用于研究分子调控,以及诱发的生物学效应。尽管操纵目标基因在体内的进步,有挥之不去的限制。第一,许多细胞或组织的特定缺失会影响多个器官。例如上, 皮基因缺失将消除多种组织中上皮细胞的表达。此外,即使删除仅限于为特定的组织,空间的控制是很少可行的。例如,在像肠组织,不同的部分进行十分具体的职能不能操纵与精度的体内。在这些情况下,基因包含组织切除术被认为是更有效的学习方法,以确定组织传播的机械和功能意义。

回肠是克罗恩病的主要是用于的患者和涉及回肠123的炎症性疾病。回肠通常会产生几个能量存储激素样成纤维细胞生长因子 15/19 (FGF15/19)、 肽 (PYY) 和胰高血糖素样肽-1/2 (GLP1/2);这些激素许多生物学功能456中发挥了重要的地方和内分泌作用。这些激素间 FGF15 已被确定为肝脏的胆汁酸合成鲁棒内分泌抑制剂。一旦进入回肠肠吸收,胆汁酸激活核受体法尼酯 X 受体 (FXR) 来刺激Fgf15的表达,随后导致的肝胆汁酸合成7反馈抑制。在最近的一项研究中,我们介绍了小鼠回肠模型为研究回肠 kruppel 样因子 (KLF15) 15-Fgf15信号调节昼夜节律的胆汁酸生产中肝8的轴。最重要的是,我们新的家庭,kruppel 样因子,特别是 KLF15,引入胆汁酸生物学。我们决定通过一种间接的非肝机制,KLF15 上调胆汁酸合成包括回肠手术的功能研究的基础。最后,回肠 KLF15 也被称为Fgf15第一内源性负性调节。

从近端到远端区域降序的肠段是负责吸收不同的营养。回肠是负责胆汁酸和维生素 B12 (VB12) 吸收9的主要部分。早先的研究中采用小鼠模型的近端肠切除术研究短肠综合征;提出了各种切除长度、 饮食和缝合类型,以保持最佳的手术后生存率10。此外,最近的审查表明,回肠切除通常会导致更严重的疾病比其他胃肠道 (GI) 段切除术由于剩余道11的自适应能力下降。本主题获得了集约化利益的基础和临床研究群体,而复苏和有效的治疗方法的了解仍然很有限。

胆汁酸腹泻结果从胆汁酸肝肠循环1213稳态失衡。它可以是回肠切除术、 胃肠道疾病,或结果特发性胆汁酸吸收不良的后果。已发现了超过 80%的患者,切除回肠切除14后提出与腹泻。回肠有潜力成为重要手术模型为胆汁酸腹泻的调查。在此研究中,回肠切除一系列提供梯度评估 FGF15 不足以及肠胆盐吸收不良、 积滞和毒性损害。

Protocol

动物议定书 》 进行了审查和批准机构动物护理和使用委员会在凯斯西储大学医学院和按照国家卫生研究院 (NIH) 指南进行维护和使用的实验室动物 (2011 年第 8 版)。小鼠处死的方法符合美国兽医医疗协会 (AVMA) 准则为动物安乐死 (2013年版)。在本议定书中使用 C57BL/6J,男,8-16 周老小鼠。老鼠被安置在 12 h 黑暗/光照周期环境。 1.手术前准备 转移小鼠到干净的笼子?…

Representative Results

回肠的程序如图 1所示。第一步包括制备小鼠腹部皮肤,使腹部的切口,并利用牵开器充分暴露肠 (图 1A C)。接下来,鼠标盲肠是位于 (图 1D);给出了它的大小和形状使其很容易辨认的一个里程碑。盲肠、 回肠与远端空肠的一部分被曝光并移除从腹腔内 (图 1<s…

Discussion

为了执行成功的回肠,必须预先结扎肠系膜上动脉来阻止对切除部分的血液供应。缺血性回肠段结扎后会变成暗紫色。然后必须完全切除回肠段。保留的两端必须保证正常的血液供应。这是必须避免出血和不当的去除,这可以很容易地导致手术失败由于缺血性坏死后缝合。期间吻合,它是重要的回肠末端一起加入他们自然的解剖位置。肠系膜被认为是为初始的缝合线,以避免可能发生的扭曲两端?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项研究支持由汤姆皮特森基金会和美国国立卫生研究院授予 R01 HL119780 (耆那教、 MK)。

Materials

Dissection microscope Olympus SZ61 For surgery 
Animal temperature controller Physitemp Instruments, Inc. TCAT-2LV For body temperature control
Isoflurane anesthetic vaporizer VetEquip  911104 For anesthesia
Dissection forceps  Fine Science Tools, Inc. 11274-20 For surgery 
Scissors  Fine Science Tools, Inc. 14084-08 For surgery 
Needle holder  Roboz Surgical Instrument Co. RS-7882 For surgery 
Micro knives-needle blade Fisher Scientific 10318-14 For surgery 
6-0 monofilament suture Ethicon 1698G For abdominal skin closure
7-0 silk suture Ethicon 766G For ligation
8-0 monofilament suture Ethicon 1714G For anastomosis
Surgical sponges Dynarex Corp. 3333 For surgery 
Small cotton-tipped applicators  Fisher Scientific 23-400-118 For surgery 
Isoflurane Piramal Healthcare Limited 66794-013-25 For anasthesia
Buprenorphine hydrochloride Reckitt-Benckiser Pharmaceuticals 12496-0757-1 For analgesia
0.9% sodium chloride Injection B. Braun Medical Inc. 0264-7800-10 For washing/injection
Povidone iodine prep solution Dynarex Corp. 1413 For skin preparation
Puralube vet ointment Dechra Veterinary Products 17033-211-38 For eye pretection
Hair remover lotion Church & Dwight Co., Inc. For skin preparation
Intensive care unit ThermoCare FW-1 For post-surgery recovery
DietGel recovery ClearH2O 72-06-5022 For post-surgery recovery
Aurum total RNA fatty and fibrous tissue kit Bio-Rad 7326830 For RNA isolation
iScript reverse transcription supermix for RT-qPCR Bio-Rad 1708841 For reverse transcription assay
TaqMan fast advanced master mix Applied Biosystems/Life Technologies 4444965 For QPCR analysis
Total bile acid assay kit Genzyme Diagnostic DZ042A-K01 For bile acid assay
C57BL/6J  The Jackson Laboratory

References

  1. McLeod, R. S. Surgery for inflammatory bowel diseases. Dig Dis. 21, 168-179 (2003).
  2. Hancock, L., Windsor, A. C., Mortensen, N. J. Inflammatory bowel disease: the view of the surgeon. Colorectal Dis. 8, 10-14 (2006).
  3. Polle, S. W., Bemelman, W. A. Surgery insight: minimally invasive surgery for IBD. Nat Clin Pract Gastroenterol Hepatol. 4, 324-335 (2007).
  4. Fon Tacer, K., et al. Research resource: Comprehensive expression atlas of the fibroblast growth factor system in adult mouse. Mol Endocrinol. 24, 2050-2064 (2010).
  5. Pournaras, D. J., et al. The role of bile after Roux-en-Y gastric bypass in promoting weight loss and improving glycaemic control. Endocrinology. 153, 3613-3619 (2012).
  6. Spreckley, E., Murphy, K. G. The L-Cell in Nutritional Sensing and the Regulation of Appetite. Front Nutr. 2, 23 (2015).
  7. Inagaki, T., et al. Fibroblast growth factor 15 functions as an enterohepatic signal to regulate bile acid homeostasis. Cell Metab. 2, 217-225 (2005).
  8. Han, S., et al. Circadian control of bile acid synthesis by a KLF15-Fgf15 axis. Nat Commun. 6, 7231 (2015).
  9. Christl, S. U., Scheppach, W. Metabolic consequences of total colectomy. Scand J Gastroenterol Suppl. 222, 20-24 (1997).
  10. Helmrath, M. A., VanderKolk, W. E., Can, G., Erwin, C. R., Warner, B. W. Intestinal adaptation following massive small bowel resection in the mouse. J Am Coll Surg. 183, 441-449 (1996).
  11. Tappenden, K. A. Pathophysiology of short bowel syndrome: considerations of resected and residual anatomy. J Parenter Enteral Nutr. 38, 14-22 (2014).
  12. Camilleri, M. Bile Acid diarrhea: prevalence, pathogenesis, and therapy. Gut Liver. 9, 332-339 (2015).
  13. Camilleri, M. Advances in understanding of bile acid diarrhea. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 8, 49-61 (2014).
  14. Mottacki, N., Simren, M., Bajor, A. Review article: bile acid diarrhoea – pathogenesis, diagnosis and management. Aliment Pharmacol Ther. 43, 884-898 (2016).
  15. Rao, A., et al. The organic solute transporter alpha-beta, Ostalpha-Ostbeta, is essential for intestinal bile acid transport and homeostasis. Proc Natl Acad Sci. 105, 3891-3896 (2008).
  16. Hofmann, A. F., Poley, J. R. Cholestyramine treatment of diarrhea associated with ileal resection. N Engl J Med. 281, 397-402 (1969).
  17. Kir, S., et al. FGF19 as a postprandial, insulin-independent activator of hepatic protein and glycogen synthesis. Science. 331, 1621-1624 (2011).
  18. Kuipers, F., Bloks, V. W., Groen, A. K. Beyond intestinal soap–bile acids in metabolic control. Nat Rev Endocrinol. 10, 488-498 (2014).
  19. Buchman, A. L., Scolapio, J., Fryer, J. AGA technical review on short bowel syndrome and intestinal transplantation. Gastroenterology. 124, 1111-1134 (2003).
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Citer Cet Article
Zhang, R., Ray, J. W., Jain, M. K., Han, S. Ileectomy-induced Bile Overaccumulation in Mouse Intestine. J. Vis. Exp. (126), e55728, doi:10.3791/55728 (2017).

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