Overaccumulation van de Ileectomy-geïnduceerde gal in de darm van de muis
Summary
Dunne darm-afhankelijke gal zuur reabsorptie en feedback remming van hepatische gal zuur synthese is belangrijk voor systemische homeostase en gezondheid. In deze studie beschrijven we een muismodel voor ileale resectie ileectomy-geïnduceerde gal malabsorptie, overaccumulation, en toxiciteit in de darm van de muis te evalueren.
Abstract
Intestinale resectie is een gemeenschappelijk therapeutische benadering voor menselijke ziekten zoals zwaarlijvigheid, ontstekingsdarmziekte, ziekte van Crohn en darmkanker die vaak leidt tot ernstige korte darm syndroom-achtige nadelige effecten met inbegrip van gal zuur diarree, dehydratatie, elektrolytenstoornissen en malabsorptie van voedingsstoffen. Hier introduceren we een model lymfkliertest ileale resectie, ileectomy, om te evalueren van de mededeling van de weefsel en het onderhoud van systemische homeostase genoemd. Na ileale resectie is Circulerend bloed permanent verstoken van het ileum-specifieke endocriene hormoon fibroblast groeifactor 15 (FGF15), die de versies van de endocriene remming van gal zuur synthese in de lever. In combinatie met de toenemende productie en afgeschaft reabsorptie van galzuren na het verwijderen van het ileum, last muizen die onderging operatie een van gal zout overaccumulation in de darm en de geassocieerde diarree, de morbiditeit en de mortaliteit. Roman gebruik van het model van de chirurgie geïntroduceerd in deze studie kan inzicht verwerven mechanistische en functionele in ileale controle van systemische metabole verordening in fysiologie en ziekte.
Introduction
In moderne biomedisch onderzoek, worden genetisch gemanipuleerde diermodellen wijd gebruikt om te sprokkelen inzichten in ziekten bij de mens. In het bijzonder zijn weefsel of cel-specifieke functies van de winst-en verliesrekening van genen gebruikt om de studie van moleculaire verordening evenals geïnduceerde biologische effecten. Ondanks de vooruitgang in het manipuleren van doel genen in vivo, zijn er aanhoudende beperkingen. Eerste, vele cel of het weefsel specifieke verwijderingen beïnvloedt meerdere organen. Bijvoorbeeld zal epitheliale gene schrapping elimineren expressie in epitheel van meerdere weefsels. Verder, zelfs als schrapping beperkt tot een specifieke weefsel is, ruimtelijke controle is zelden haalbaar. Bijvoorbeeld, in een weefsel zoals de darm verrichten afzonderlijke segmenten zeer specifieke functies die met precisie in vivokunnen niet worden gemanipuleerd. In deze situaties, resectie van de gen-bevattende weefsels wordt beschouwd als een efficiënter studeren aanpak om de betekenis van het mechanistische en functionele weefsel communicatiemiddelen.
Ileectomy wordt meestal gebruikt in patiënten met de ziekte van Crohn en inflammatoire ziekten waarbij de distale ileum 1,2,3. Het ileum meestal produceert verschillende energie-opslag hormonen zoals fibroblast groeifactor 15/19 (FGF15/19), peptide YY (PYY) en glucagon-achtige peptide 1/2 (GLP1/2); deze hormonen spelen een belangrijke rol voor lokale en endocriene in veel biologische functies4,5,6. Onder deze hormonen, is FGF15 geïdentificeerd als een robuuste endocriene inhibitor van gal zuur synthese in de lever. Zodra convergentieperiode in ileale enterocyten, activeert galzuren de nucleaire receptor farnesoid X receptor (FXR) ter stimulering van Fgf15 expressie, wat vervolgens tot feedback remming van hepatische gal zuur synthese 7 leidt. In een recente studie, we de muismodel van ileectomy ingevoerd om te bestuderen van de ileale kruppel-achtige factor 15 (KLF15) –Fgf15 as die circadiane gal zuur productie in de lever 8 regeltsignalering. Bovenal binnengebracht wij een nieuwe familie, de kruppel-achtige factoren, met name KLF15, gal zuur biologie. Op basis van functionele studies, met inbegrip van ileectomy chirurgie, vastbesloten wij dat KLF15 upregulates gal zuur synthese via een indirecte niet-hepatische mechanisme. Ileale KLF15 is ten slotte ook geïdentificeerd als de eerste endogene negatieve regulator van Fgf15.
De intestinale segmenten aflopend van proximaal naar DISTAAL regio’s zijn verantwoordelijk voor de opname van verschillende voedingsstoffen. Het ileum is het verantwoordelijk voor gal zuur en vitamine B12 (VB12) absorptie 9grote segment. Een eerdere studie dienst een muismodel van proximale gut resectie te bestuderen van korte darmsyndroom; verschillende lengtes van de resectie, diëten en hechtdraad typen werden voorgesteld om een optimale na chirurgie overleving tarief 10. Een meer recente herziening geeft bovendien aan dat ileale resectie doorgaans resulteert in meer ernstige ziekte dan andere gastro-intestinale (GI) segment resections vanwege de verminderde aanpassingscapaciteit van de resterende tract 11. Dit onderwerp heeft opgedaan intensieve belangen van fundamenteel en klinisch onderzoeksgroepen, overwegende dat het begrip van nuttige toepassing en de effectieve therapeutische benaderingen zijn nog steeds beperkt.
Gal zuur diarree het gevolg van onevenwichtigheden in Gal zuur homeostase in de enterohepatische circulatie 12,13. Kan het een gevolg van ileale resectie, gastro-intestinale aandoeningen of een gevolg van idiopathische gal zuur malabsorptie. Meer dan 80% van de patiënten bleken te presenteren met diarree na het ondergaan van ileale resectie 14. Ileectomy heeft de potentie om een belangrijke operatie model voor het onderzoek van gal zuur diarree. In deze studie bieden een reeks van ileale resections een kleurovergang beoordeling van FGF15 deficiëntie evenals intestinale bile salt malabsorptie, overaccumulation, en giftige schade.
Protocol
Representative Results
Discussion
Om een succesvolle ileectomy, moet de superieure mesenterische slagader op voorhand worden afgebonden om te blokkeren van de bloedtoevoer naar het resecting segment. De ischemische ileale segment zal Donkerpaars draai na afbinding. De ileale segment moet dan volledig worden gereseceerd. Een normale bloedvoorziening moet worden gezorgd voor de ingehouden uiteinden. Dit is essentieel om te voorkomen bloeden en oneigenlijke verwijdering, die kan gemakkelijk chirurgische storing van de oorzaak als het gevolg van ischemische …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek wordt ondersteund door Tom Peterson Foundation en NIH grant R01-HL119780 (Jain, 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 |
Riferimenti
- 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).
