Ileectomy-induced מרה Overaccumulation במעי העכבר
Summary
חומצות מרה תלויי-המעי הדק התחדשות וניגוד משוב של סינתזה של חומצות מרה הכבד חשוב הומאוסטזיס מערכתית ובריאות. במחקר זה, נתאר מודל העכבר עבור כריתה ileal להעריך malabsorption מרה הנוצרות על-ידי ileectomy, overaccumulation, ורעילות במעי העכבר.
Abstract
כריתה מעי היא גישה טיפולית משותפת עבור מחלות אנושיות כגון השמנת יתר, מחלות מעי דלקתיות, קרוהן, סרטן המעי הגס, כי לעתים קרובות התוצאות תופעות לוואי של כמו תסמונת המעי הקצר חמורות כולל חומצות מרה שלשולים, התייבשות הפרעות אלקטרוליט, תת ספיגה של מזון. כאן אנו מציגים מודל כריתה ileal מאתר, הנקרא ileectomy, כדי להעריך את רקמת תקשורת ותחזוקה של הומאוסטזיס מערכתית. לאחר כריתה ileal, כלי-דם נטול לצמיתות מעי ספציפיות הורמון האנדוקרינית פיברובלסט גורם גידול 15 (FGF15), אשר משחרר את עיכוב endocrinal של סינתזה של חומצות מרה בכבד. בשילוב עם ייצור מוגבר, ביטל התחדשות של חומצות מרה לאחר הסרת מעי, עכברים נותח סובלים מלח מרה overaccumulation של המעי, משויכת שלשול, התחלואה והתמותה. השימוש הרומן של המודל לניתוח הציגה מחקר זה עשוי לספק תובנות מכניסטית ופונקציונליים ileal שליטה מערכתית רגולציה חילוף החומרים בפיזיולוגיה ומחלות.
Introduction
במחקר ביו-רפואי מודרני, חייתיים גנטי מנוצלים נרחב כדי ללקט תובנות מחלות אנושיות. בפרט, רקמות או פונקציות ייחודיות תא רווח-הפסד של גנים שימשו ללמוד תקנה מולקולרית, כמו גם השפעות ביולוגיות המושרה. למרות החידושים מניפולציה היעד גנים ויוו, קיימות מגבלות מתמשכת. ראשון, הרבה תאים או רקמות ספציפיות מחיקות ישפיעו על איברים מרובים. לדוגמה, מחיקת הגן אפיתל יבטל ביטוי epithelia של רקמות מרובים. עוד יותר, גם אם המחיקה היא מוגבלת לרקמות ספציפיות, השליטה במרחב הוא לעיתים רחוקות ריאלי. לדוגמה, בטישו כמו המעי, מקטעים נפרדים לבצע פונקציות ספציפיות מאוד זה לא יכול להיות מניפולציות עם דיוק ויוו. במצבים אלה, נחשב כריתה של הרקמות המכילות ג’ין בגישה לימוד יעיל יותר כדי לקבוע את המשמעות מכניסטית ופונקציונליים של רקמות תקשורת.
Ileectomy היא בעיקר בשימוש חולי קרוהן ומחלות דלקתיות המערבים את2, 1,מעי דיסטלי3. מעי בדרך כלל מייצר מספר הורמונים אחסון אנרגיה כמו פיברובלסט גורם גידול 15/19 (FGF15/19), פפטיד YY (PYY) ופפטיד דמוי גלוקגון 1/2 (GLP1/2); הורמונים אלה תפקיד חשוב האנדוקרינית ומקומיים רבים תפקודים ביולוגיים4,5,6. בין אלה ההורמונים, זוהה FGF15 מעכב האנדוקרינית חזקים של סינתזה של חומצות מרה בכבד. ברגע נספג מחדש לתוך ileal enterocytes חומצות מרה להפעיל את הקולטן farnesoid X קולטן הגרעין (FXR) כדי לעורר את הביטוי Fgf15 , אשר מוביל לאחר מכן משוב עיכוב של סינתזה של חומצות מרה בכבד 7. במחקר שנערך לאחרונה, הצגנו את המודל ileectomy העכבר ללימוד הגורם kruppel דמוי ileal 15 (KLF15) –Fgf15 איתות ציר המסדירה ייצור חומצות מרה היממה הכבד 8. והכי חשוב, הצגנו משפחה הרומן, הגורמים כמו kruppel, במיוחד KLF15, חומצות מרה לביולוגיה. על סמך מחקרים תפקודית כולל ניתוח ileectomy, קבענו את סינתזה חומצות מרה upregulates KLF15 באמצעות מנגנון שאינו ולשננו עקיף. לבסוף, ileal KLF15 גם מזוהה המתקן הראשון שלילי אנדוגני של Fgf15.
הקטעים המעי היורד proximal לאזורים דיסטלי אחראים ספיגת חומרים מזינים שונים. מעי היא קטע מרכזי אחראי חומצות מרה וויטמין B12 (VB12) הקליטה 9. מחקר קודם המועסקים דגם העכבר של הבטן proximal כריתה ללמוד תסמונת המעי הקצר; שונים באורכים כריתה, דיאטות וסוגי תפירה הוצעו כדי לשמור על קצב של האופטימלית הישרדות לאחר הניתוח 10. יתר על כן, סקירה עדכנית יותר מציין שכי כריתה ileal בדרך כלל מתבטא במחלות חמורות יותר מאשר שאר כריתות קטע במערכת העיכול (GI) בגלל יכולת אדפטיבית ירד מ בדרכי הנותרים 11. נושא זה צבר אינטנסיבית האינטרסים של קבוצות מחקר בסיסי וקליני, ואילו ההבנה של שחזור וגישות טיפוליות יעיל הן עדיין מוגבל.
שלשול חומצות מרה היא תוצאה של חוסר איזון של חומצות מרה הומאוסטזיס enterohepatic 12,של מחזור13. זה יכול להיות תוצאה של כריתה ileal, מחלות במערכת העיכול או תוצאה של תת ספיגה של חומצות מרה אידיופטית. יותר מ- 80% מהחולים נמצאו להציג עם שלשול לאחר שעברו כריתה ileal 14. Ileectomy יש את הפוטנציאל להיות מודל ניתוח חשוב עבור החקירה של חומצות מרה שלשול. במחקר זה, סדרה של כריתות ileal לספק הערכה הדרגתי של מחסור FGF15, כמו גם תת ספיגה של מלח מרה מעיים, overaccumulation נזקים רעילים.
Protocol
Representative Results
Discussion
על מנת לבצע ileectomy מוצלח, עורק מצע המעי העליון מעולה חייב להיות מאתרים מראש כדי לחסום את אספקת הדם קטע resecting. קטע ileal איסכמי יהפוך סגול כהה לאחר מצדו. בטח קטע ileal תור הודעות ‘ ואז resected לחלוטין. הספקת דם נורמלי והקפדה על יתרת הקצוות. זה חיוני כדי למנוע דימום והסרת פסולים, אשר יכול בקלות לגרום כשל כ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי קרן פיטרסון טום ולהעניק NIH R01-HL119780 (Jain, ח”כ).
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
- McLeod, R. S. Surgery for inflammatory bowel diseases. Dig Dis. 21, 168-179 (2003).
- Hancock, L., Windsor, A. C., Mortensen, N. J. Inflammatory bowel disease: the view of the surgeon. Colorectal Dis. 8, 10-14 (2006).
- Polle, S. W., Bemelman, W. A. Surgery insight: minimally invasive surgery for IBD. Nat Clin Pract Gastroenterol Hepatol. 4, 324-335 (2007).
- 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).
- 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).
- Spreckley, E., Murphy, K. G. The L-Cell in Nutritional Sensing and the Regulation of Appetite. Front Nutr. 2, 23 (2015).
- Inagaki, T., et al. Fibroblast growth factor 15 functions as an enterohepatic signal to regulate bile acid homeostasis. Cell Metab. 2, 217-225 (2005).
- Han, S., et al. Circadian control of bile acid synthesis by a KLF15-Fgf15 axis. Nat Commun. 6, 7231 (2015).
- Christl, S. U., Scheppach, W. Metabolic consequences of total colectomy. Scand J Gastroenterol Suppl. 222, 20-24 (1997).
- 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).
- Tappenden, K. A. Pathophysiology of short bowel syndrome: considerations of resected and residual anatomy. J Parenter Enteral Nutr. 38, 14-22 (2014).
- Camilleri, M. Bile Acid diarrhea: prevalence, pathogenesis, and therapy. Gut Liver. 9, 332-339 (2015).
- Camilleri, M. Advances in understanding of bile acid diarrhea. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 8, 49-61 (2014).
- Mottacki, N., Simren, M., Bajor, A. Review article: bile acid diarrhoea – pathogenesis, diagnosis and management. Aliment Pharmacol Ther. 43, 884-898 (2016).
- 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).
- Hofmann, A. F., Poley, J. R. Cholestyramine treatment of diarrhea associated with ileal resection. N Engl J Med. 281, 397-402 (1969).
- Kir, S., et al. FGF19 as a postprandial, insulin-independent activator of hepatic protein and glycogen synthesis. Science. 331, 1621-1624 (2011).
- Kuipers, F., Bloks, V. W., Groen, A. K. Beyond intestinal soap–bile acids in metabolic control. Nat Rev Endocrinol. 10, 488-498 (2014).
- Buchman, A. L., Scolapio, J., Fryer, J. AGA technical review on short bowel syndrome and intestinal transplantation. Gastroenterology. 124, 1111-1134 (2003).
