腸血液関門と微生物叢製品の肝代謝を評価するためのIn Vivo法
Summary
栄養素、微生物叢代謝および循環に医薬品へのアクセスは、腸・血液関門 (GBB) によって制御されます。直接 GBB 透磁率、生体内で、一般的に使用される間接的な方法と対照をなして肝臓と腎臓の機能によって影響ほぼないされる測定法について述べる。
Abstract
腸血液関門 (GBB) は、血流に腸の内腔から栄養、細菌代謝産物や薬物の通過を制御します。GBB 整合性は、消化管、循環器・代謝疾患、血流に腸内細菌の代謝などの生理活性化合物の簡単にアクセス可能性がありますで妨げられます。したがって、GBB の透磁率および腸管外の疾患のマーカーがあります。さらに、細菌代謝産物の普及率の増加全体の生物の機能に影響があります。
GBB 透水性を研究するための一般的に使用されるメソッドは、実行前のヴィヴォです。これらのメソッドの精度には腸管の血流に依存、GBB の機能限界です。生体内で一般的に使用される方法が肝臓と腎臓の性能によってバイアスことがありますこれらのメソッドは、尿の評価に基づいているため、他の一方で、または/および外因性マーカーの血中濃度。腸管の血流を維持し、肝・腎機能によって事実上受けませんポータルの採血に基づく体内法を用いたラットの GBB 透水性の直接測定を紹介します。
門脈にポリウレタンのカテーテルが挿入され、肝のすぐ上下大静脈静脈の合流点。ベースライン時と消化管の必要な部分に選択したマーカーの投与後、血液をサンプリングします。ここでは、(1) TMA、腸内細菌の代謝産物、TMA の肝クリアランスの評価 (2) (3) 腸の腸ポータル血肝末梢血経路の評価コロンの透過性の評価を含むメソッドのいくつかのアプリケーションを提案します。細菌由来短鎖脂肪酸。さらに、プロトコルは、ポータル血圧の測定、消化管吸収と薬物の肝代謝を追跡するためにまた使用可能性があります。
Introduction
腸血液関門 (GBB) とも呼ばれる腸のバリアは、栄養素1の吸収を可能にしながら有害化合物の通過を制限するために血流から腸の内腔を分ける複雑な多層システムです。3 つの主要な層で構成されています: 粘液層、上皮と粘膜固有層。
多くの要因は、GBB の整合性と機能2に影響があります。GBB が心血管疾患や代謝疾患3,4血流に腸内細菌代謝産物の増加通路につながる可能性がありますを含む消化管および管外病気で妨げられることが示されています。腸内細菌代謝産物の普及率の増加は、全体の生物の機能に影響があります。たとえば、最近の研究は循環器系機能5,6,7 インドール、H2S、短鎖脂肪酸 (SCFA)、トリメチルアミン n-オキシドなどの細菌代謝産物の影響を表示します。、8,9。最後に、GBB 透過性を増加可能性があります腸10の形態的, 機能的変化に関連付けられている心血管疾患や代謝疾患のマーカーとして使用することが提案されている.したがって、両方の基本的な臨床科学の興味の細菌代謝産物の腸ポータル血肝臓全身血経路を追跡可能性があります。
GBB の透水性評価法の一般的利用実験的実行は体外切除腸管粘膜、または人工膜11,12の断片を使用しています。これらのメソッドの精度が、GBB の適切な機能が一定の腸の血流を必要とするという事実によって損なわれます。その一方で、生体内で利用できる方法は、外因性マーカー13の血中濃度や尿の評価に基づいています。しかし、外因性化合物の末梢血中及び尿中濃度は腎機能、すなわち、糸球体濾過率と尿細管排泄および肝臓の代謝によって影響を受けて、すなわち、最初に代謝を渡します。両方のパラメーターは、GBB とは無関係の研究被験者間大幅に異なる場合があります。
本稿では、門脈血サンプリングを用いたラットの GBB 透磁率の直接測定について説明します。この体内メソッドは、腸の血流を維持し、肝・腎機能に左右されない事実上。説明の方法は通常使用されません、おそらくいくつかの方法論の難しさのため。門脈・肝静脈の合流点のすぐ上の下大静脈カテーテルについて詳細に述べる.門脈と下大静脈から血液サンプリングにより GBB の透磁率と肝クリアランスの評価だけでなく、腸内細菌の代謝物や薬など、興味の分子の腸ポータル血肝臓全身血経路の追跡ができます。私たちの研究室でテストされたメソッドのいくつかのアプリケーションを提案する.TMA、腸内細菌の代謝産物、TMA の肝クリアランスの評価、SCFA の腸ポータル血肝臓全身血経路の評価コロンの透過性の評価が含まれます。
腸血液関門の透過性を評価する次のプロトコル手順に従ってください、順序: 1 (intraintestinal 政権の行挿入)、 3 (門脈カテーテル)、 4 (門脈血サンプリング)、 6 (腸の透過性マーカーの管理)、 4。
肝クリアランスと腸ポータル血肝臓全身血経路を評価する次のプロトコルの手順に従ってください、順序: 1 (intraintestinal 政権の行挿入)、 2 (下大静脈カテーテル検査) 3 (門脈カテーテル)、 4 (門脈血サンプリング)、 5 (下大静脈血サンプリング)、 6 (腸の透過性マーカーの管理)、 4、 5、 7 (肝クリアランスの計算).
Protocol
Representative Results
Discussion
説明、直接、生体内で、GBB 透過性の測定方法を維持 closetophysiological 条件 (腸の血流を保持) 消化器系、肝臓や腎臓の機能に影響は事実上なかった。
この手法の重要なステップは、ポータルのカテーテルの挿入です。同時にこれがされる優しくそして断固とする必要があります。穏やかな、短い出血が正しく実行された; 門脈穿刺から生じるしかし、血管に針を挿入…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
仕事は、ポーランド共和国高等教育科学省でサポートされて、ダイヤモンド許可なし: DI2017 009247。
Materials
| Needle OD: 9 mm | Becton Dickinson S.A. | 301300 | |
| Polyethylene catheter ID: 0.025", OD: 0.040" | Scientific Commodities, Inc. | #BB520-40 | |
| Polyethylene catheter ID: 0.012", OD: 0.025" | Scientific Commodities, Inc. | #BB520-25 | |
| C-Flex Tubing,Opaque White 1/50"ID x 1/12 " OD | Cole-Parmer Instrument Co. | 06424-59 | |
| Pediatric Foley catheter (size 10F or 8F) | Sigmed | 0000 80305 | |
| Surgical ligatures 3/0 | Yavo Sp. Z o.o. | P48JE | |
| Absorbable surgical sutures – Polyglactine 910 4/0 | KRUUSE Polska Sp. Zo.o. | 152336 | |
| Tissue glue – Loctite 454Cyanoacrylate Adhesive | Loctite | 1370127 | |
| Povidone iodine | EGIS Pharmaceuticals PLC | 4449 11 | |
| Heparin – Heparinium WZF | WZF Polfa S.A. | 02BK0417 | Dilute 10 times with physiological saline |
| Glycerin 86% | Laboratorium Farmaceutyczne Avena | 5.90999E+12 | Serves as a lubricant in colon catheterization |
| Xylocaine 2% | AstraZenca | 9941342 | |
| Urethane | Sigma-Aldrich (Merck) | U2500-500G | |
| Trimethylamine solution 45% | Sigma-Aldrich (Merck) | 92262-1L | |
| Syringes 2 mL | B.Braun Melsungen AG | 4606027V | |
| Saline 250 mL | Fraesenius Kabi Polska Sp. Z o.o. | 15LL707WL | |
| Surgical scissors, straight, length 115 mm, 4 1/2 "blunt ends | Braun | NS-010-115-PKM | |
| Artery forceps type Micro-Adson bent, length 140 mm 5 1/2 " | Braun | KN-008-140-ZMK | |
| Anatomic forceps, lenght 95 mm, 3 3/4" sharp 0.7×0.55 | Braun | PO-001-007-ZMK | |
| Micro Scissors type Vannas, straight, lenght 85 mm, 3 3/8 " the length of the blades 6 mm | Braun | NO-010-085-PMK | |
| Towel clamps type Backhouse, lenght 130 mm, 5 1/8" | Braun | HO-128-130-PMK | |
| Needle holders, lenght 150 mm, 6" t=0.4 1/2 | Braun | IM-927-150-PZMK | |
| Delicate Scissors, lenght 110 mm , straight, 4 3/8” sharp | Braun | NO-052-110-PMK | |
| Anatomic forceps, lenght 95 mm, 3 3/4" sharp | Braun | PO-022-001-PMK | |
Riferimenti
- Camilleri, M., Madsen, K., Spiller, R., Greenwood-Van Meerveld, B., Verne, G. N. Intestinal barrier function in health and gastrointestinal disease. Neurogastroenterology and Motility: The Official Journal of the European Gastrointestinal Motility Society. 24 (6), 503-512 (2012).
- Keita, A. V., Soderholm, J. D. The intestinal barrier and its regulation by neuroimmune factors. Neurogastroenterology and Motility: The Official Journal of the European Gastrointestinal Motility Society. 22 (7), 718-733 (2010).
- Farhadi, A., Banan, A., Fields, J., Keshavarzian, A. Intestinal barrier: an interface between health and disease. Journal of Gastroenterology and Hepatology. 18 (5), 479-497 (2003).
- Jaworska, K., et al. Hypertension in rats is associated with an increased permeability of the colon to TMA, a gut bacteria metabolite. PloS one. 12 (12), e0189310 (2017).
- Fujii, H., Nakai, K., Fukagawa, M. Role of oxidative stress and indoxyl sulfate in progression of cardiovascular disease in chronic kidney disease. Therapeutic Apheresis and Dialysis: Official Peer-Reviewed Journal of the International Society for Apheresis, the Japanese Society for Apheresis, the Japanese Society for Dialysis Therapy. 15 (2), 125-128 (2011).
- Tomasova, L., et al. Intracolonic hydrogen sulfide lowers blood pressure in rats. Nitric Oxide: Biology and Chemistry. 60, 50-58 (2016).
- Brahe, L. K., Astrup, A., Larsen, L. H. Is butyrate the link between diet, intestinal microbiota and obesity-related metabolic diseases?. Obesity Reviews: An Official Journal of the International Association for the Study of Obesity. 14 (12), 950-959 (2013).
- Ufnal, M., et al. Trimethylamine-N-oxide: a carnitine-derived metabolite that prolongs the hypertensive effect of angiotensin II in rats. The Canadian Journal of Cardiology. 30 (12), 1700-1705 (2014).
- Huc, T., Nowinski, A., Drapala, A., Konopelski, P., Ufnal, M. Indole and indoxyl sulfate, gut bacteria metabolites of tryptophan, change arterial blood pressure via peripheral and central mechanisms in rats. Pharmacological Research. 130, 172-179 (2018).
- Ufnal, M., Pham, K. The gut-blood barrier permeability – A new marker in cardiovascular and metabolic diseases?. Medical Hypotheses. 98, 35-37 (2017).
- Le Ferrec, E., et al. In vitro models of the intestinal barrier. The report and recommendations of ECVAM Workshop 46. European Centre for the Validation of Alternative methods. Alternatives to Laboratory Animals: ATLA. 29 (6), 649-668 (2001).
- Bohets, H., et al. Strategies for absorption screening in drug discovery and development. Current Topics in Medicinal Chemistry. 1 (5), 367-383 (2001).
- Grootjans, J., et al. Non-invasive assessment of barrier integrity and function of the human gut. World Journal of Gastrointestinal Surgery. 2 (3), 61-69 (2010).
- Bielinska, K., et al. High salt intake increases plasma trimethylamine N-oxide (TMAO) concentration and produces gut dysbiosis in rats. Nutrition. 54, 33-39 (2018).
- Clarke, L. L. A guide to Ussing chamber studies of mouse intestine. American journal of physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology. 296 (6), G1151-G1166 (2009).
- Denno, D. M., et al. Use of the lactulose to mannitol ratio to evaluate childhood environmental enteric dysfunction: a systematic review. Clinical Infectious Diseases: An Official Publication of the Infectious Diseases Society of America. 59 Suppl 4, S213-S219 (2014).
- Lugea, A., Salas, A., Casalot, J., Guarner, F., Malagelada, J. R. Surface hydrophobicity of the rat colonic mucosa is a defensive barrier against macromolecules and toxins. Gut. 46 (4), 515-521 (2000).
- Bloemen, J. G., et al. Short chain fatty acids exchange across the gut and liver in humans measured at surgery. Clinical Nutrition. 28 (6), 657-661 (2009).
- Huc, T., et al. Colonic hydrogen sulfide produces portal hypertension and systemic hypotension in rats. Experimental Biology and Medicine. 243 (1), 96-106 (2018).
