Summary

창 자-혈액 장벽 및 간 대사 Microbiota 제품의 평가 위한 Vivo에서 방법

Published: October 20, 2018
doi:

Summary

영양소, microbiota 대사와 순환에 의약품의 액세스 창 자-혈액 장벽 (GBB)에 의해 제어 됩니다. 우리는 GBB 침투성에서 vivo에서, 일반적으로 사용 되는 간접 방법, 달리는 거의 영향을 받지 않습니다 간 및 신장 기능을 측정 하기 위한 직접적인 방법을 설명 합니다.

Abstract

창 자-혈액 장벽 (GBB) 혈 류 장 루멘에서 영양분, 세균 대사 산물과 약물의 흐름을 제어합니다. GBB 무결성 혈 류 창 자 세균 대사 산물 등 생물학적 활성 화합물의 쉽게 액세스 될 수 있습니다 위, 심혈 관 및 대사 질환에 교란 된다. 따라서,는 GBB의 침투성 장 및 extraintestinal 질병의 마커를 있을 수 있습니다. 또한, 세균 대사 산물의 증가 침투 수 있습니다 전체 유기 체의 기능에 영향을.

GBB 침투성 공부에 대 한 일반적으로 사용 되는 방법 수행 비보 전있습니다. 이러한 방법의 정확성은 창 자 혈액의 흐름에 따라는 GBB의 기능 때문에 제한. 다른 한편으로, 일반적으로 사용 되 비보에 방법 편 파 수 있습니다 간 및 신장 성능, 그 메서드는 소변의 평가 기반으로 또는 / 및 exogenous 마커의 주변 혈액 농도. 여기, 우리 장 혈액 흐름을 유지 하 고 간, 신장 기능 영향을 거의 받지 않습니다 메서드를 사용 하는 비보에 포털 혈액 샘플링에 따라 쥐에서 GBB 침투성의 직접 측정을 제시.

폴리우레탄 카 포털 정 맥에 삽입 하 고는 키 모 보다 열 등 한 베 나 정 맥 혈관 합류. 기준선에 및 위장의 원하는 부분에 선택한 마커의 관리 후 혈액 샘플링 됩니다. 여기, 선물이 TMA, 창 자 세균 대사 산물, TMA의 간 정리의 평가 (2) 및 (3) 평가의 직감 직감 포털 혈액-간-주변 혈액 통로의 콜론 침투성의 평가 (1)를 포함 하는 방법의 몇 가지 응용 프로그램 박테리아에서 파생 된 짧은 사슬 지방산입니다. 또한, 프로토콜 장내 흡수와 약물의 간 대사를 추적 또는 포털 혈압의 측정을 위해 사용할 수도 있습니다.

Introduction

창 자-혈액 장벽 (GBB)로 알려진 장 배리어 영양소1의 흡수를 허용 하는 동안 유해한 화합물의 통행을 제한 하기 위하여 혈 류에서 창 자 루멘을 분리 하는 복잡 한 멀티 레이어 시스템입니다. 그것은 이루어져 있다 3 개 주요 레이어: 점액 레이어, 상피와 lamina propria.

수많은 요인 GBB 무결성 및 기능2영향을 미칠 수 있습니다. 그것은 보였다 GBB 위장과 extraintestinal 질환, 심혈 관 및 대사 질환3, 혈 류4직감 세균 대사 산물의 증가 흐름으로 이어질 수 있는 포함 하 여 교란 된다. 창 자 세균 대사 산물의 증가 침투 전체 유기 체의 기능에 영향을 수 있습니다. 최근 연구 결과 순환 시스템 기능5,6,7 indoles, H2S, 짧은 사슬 지방산 (SCFA), trimethylamine N 산화물 등의 세균성 대사 산물의 상당한 영향을 표시 하는 예를 들어 ,89. 마지막으로, 그것 증가 GBB 침투성 형태학 및 기능 변경 창10과 관련 된 심혈 관 및 대사 질환의 마커로 봉사 수 있습니다 제안 되었습니다. 따라서, 세균 대사 산물의 창 자-포털 간 조직의 혈액 혈액 통로 추적 모두 기본 및 임상 과학에 대 한 관심이 있을 수 있습니다.

GBB 침투성의 평가 대 한 일반적으로 이용한 실험 방법 수행 있다 생체 외에서 절제 장 세그먼트, 점 막, 또는 인공 막11,12의 파편을 사용 하 여. 그 방법의 정확도 GBB의 적절 한 작동 하는 것이 지속적인 장 혈에서는 사실에 의해 손상 됩니다. 다른 한편으로, 사용할 수 있는 비보에 방법 소변의 평가 또는 외 인 마커13의 주변 혈액 농도에 근거한 다. 그러나, 간 대사 뿐만 아니라 신장 기능, 즉, 사 여과 속도 관 배설에 의해 외 인 화합물의 주변 혈액과 소변 농도 영향을, 즉, 물질 대사를 먼저 통과. 두 매개 변수는 GBB 함수 별도로 연구 주제 사이 크게 달라질 수 있습니다.

이 종이 포털 혈액 샘플링을 사용 하 여 쥐에서 GBB 침투성의 직접 측정을 설명 합니다. 이 비보에 메서드 장 혈액 흐름을 유지 하 고 간 및 신장 기능에 의해 영향을 거의 받지 않습니다. 설명한 방법은 사용 되지 않습니다 일반적으로, 아마도 일부 방법론 어려움 때문에. 우리는 문맥 및 간 정 맥 합류 보다 열 등 한 베 나 정 맥 도관 법 자세히 설명합니다. 문맥 및 열 등 한 베 나 정 맥에서 혈액 샘플링 GBB 침투성 및 간 허가의 평가 뿐만 아니라 분자의, 창 자 세균 대사 산물 또는 의약품 등의 용기-포털 간 조직의 혈액 혈액 통로의 추적을 허용 한다. 우리는 또한 우리의 실험실에서 테스트 하는 방법의 몇 가지 응용 프로그램을 제시. TMA, 직감 세균 대사 산물, TMA의 간 정리의 평가 및 평가 SCFA의 창 자-포털 간 조직의 혈액 혈액 통로의 콜론 침투성의 평가 포함 됩니다.

창 자-혈액 장벽 침투성을 평가 하려면 다음 프로토콜 단계 따라야 한다, 순서 대로: 1 (intraintestinal 행정에 대 한 라인의 삽입), 3 (포털 정 맥 도관 법), 4 (문맥 혈액 샘플링 ), 6 (창 자 침투성 표식 관리), 4.

간 통관 및 창 자-포털 간 조직의 혈액 혈액 통로 평가 하려면 다음 프로토콜 단계 따라야 한다, 순서 대로: 1 (intraintestinal 행정에 대 한 라인의 삽입), 2 (열 등 한 베 나 카바 도관 법), 3 (포털 정 맥 도관 법), 4 (문맥 혈액 샘플링), 5 (열 등 한 베 나 정 맥 혈액 샘플링), 6 (창 자 침투성 표식 관리), 4, 5, 7 ( 간 정리의 계산).

Protocol

실험 과학적인 목적을 위해 사용 하는 동물의 보호에 관한 지침 2010/63 EU에 따르면 남성 Wistar 교토 쥐에 수행 하 고 난 바르샤바에서 로컬 Bioethical 위원회에 의해 승인 했다. 1. 삽입 Intraintestinal 관리에 대 한 라인의 참고: 여기 카 테 터를 사용 하 여 마커의 intracolonic 관리를 제안 한다. 그것은 구강 관리 또는 gavage 소화 관 예 위 또는 십이?…

Representative Results

우리는 성공적으로 GBB 침투성 및 간 허가 TMA의 쥐에서 측정 됩니다. 우리는 고혈압 쥐 normotensive 쥐 (그림 2)4에 비해 TMA 증가 콜론 침투성을 증명 하고있다. 또 다른 연구에서 우리는 높은 소금 섭취가 TMA (그림 3)14의 GBB 침투성 및 간 허가 영향을 주지 않습니다 발견. <p class="jove_content" fo:keep…

Discussion

설명 직접 vivo에서, GBB 침투성 측정 방법을 유지 closetophysiological 조건 위장 시스템 (장 혈액의 흐름을 유지), 그리고 간, 신장 기능 영향을 거의 받지 않습니다.

이 기술의 중요 한 단계는 포털 카 테 터의 삽입 이다. 이 수행 되어야 합니다 부드럽게 하 고 결정적으로 같은 시간에. 온화 하 고, 짧은 출혈이 문맥;의 올바르게 수행된 펑크에서 발생할 수 있습니다. 그러나, ?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

작품은 과학과 고 등 교육 공화국 폴란드의 지원, 다이아몬드 부여 no: 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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Tomasova, L., et al. Intracolonic hydrogen sulfide lowers blood pressure in rats. Nitric Oxide: Biology and Chemistry. 60, 50-58 (2016).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Ufnal, M., Pham, K. The gut-blood barrier permeability – A new marker in cardiovascular and metabolic diseases?. Medical Hypotheses. 98, 35-37 (2017).
  11. 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).
  12. Bohets, H., et al. Strategies for absorption screening in drug discovery and development. Current Topics in Medicinal Chemistry. 1 (5), 367-383 (2001).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Huc, T., et al. Colonic hydrogen sulfide produces portal hypertension and systemic hypotension in rats. Experimental Biology and Medicine. 243 (1), 96-106 (2018).
check_url/it/58456?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Jaworska, K., Huc, T., Gawrys, M., Onyszkiewicz, M., Samborowska, E., Ufnal, M. An In Vivo Method for Evaluating the Gut-Blood Barrier and Liver Metabolism of Microbiota Products. J. Vis. Exp. (140), e58456, doi:10.3791/58456 (2018).

View Video