Gut-kan bariyerini ve karaciğer metabolizması Microbiota ürünlerin değerlendirilmesi için In Vivo yöntemi
Summary
Erişimi besinler, microbiota metabolitleri ve dolaşım için ilaçlar, gut-kan bariyerini (GBB) tarafından denetlenir. Biz hangi sık kullanılan dolaylı yöntemler aksine, karaciğer ve böbrek işlevleri tarafından etkilenmez neredeyse GBB geçirgenliği vivo içindeölçmek için doğrudan bir yöntem açıklanmaktadır.
Abstract
Gut-kan bariyerini (GBB) ilaç besinler, bakteriyel metabolitleri ve oyundan pasaj intestinal lümen için kan dolaşımına denetler. GBB bütünlüğü gibi bağırsak bakteri metabolitleri, biyolojik olarak aktif bileşikler daha kolay erişim için kan neden olabilir gastrointestinal, kardiyovasküler ve metabolik hastalıklarda bozulmuştur. Böylece, GBB geçirgenliği extraintestinal ve bağırsak hastalıklarının bir işaret olabilir. Ayrıca, bakteriyel metabolitleri artan penetrasyon tüm organizmanın çalışmasını etkileyebilir.
GBB geçirgenliği türleri çalışmak için yaygın olarak kullanılan gerçekleştirilen ex vivoyöntemlerdir. GBB işleyişi bağırsak kan akımı üzerinde bağlı olduğundan bu yöntemleri doğruluğunu sınırlıdır. Bu yöntemleri üzerinde idrar değerlendirme dayalı olarak Öte yandan, yaygın olarak kullanılan in vivo Yöntemler karaciğer ve böbrek performans, önyargılı olabilir veya / ve periferik kan konsantrasyonları eksojen işaretleri. Burada, bağırsak kan akışını korur ve karaciğer ve böbrek işlev tarafından etkilenmez neredeyse GBB geçirgenliği sıçanlarda örnekleme, portal kan dayalı bir vivo içinde yöntemini kullanarak doğrudan ölçülmesi mevcut.
Poliüretan kateterler portal ven yerleştirilir ve inferior vena kava hemen üstünde hepatik izdiham damarlar. Kan temel ve seçili bir işaretleyici yönetim gastrointestinal sistem istenen bir parçası haline sonra örneklenir. Burada, yönteminin (1) iki nokta üstüste geçirgenliği TMA, gut bakteri metaboliti, TMA karaciğer Gümrükleme değerlendirmesi (2) ve (3) gut bir gut-portal kan-karaciğer-periferik kan yol değerlendirilmesi değerlendirilmesi de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar mevcut kısa zincirli yağ asitleri bakteri kaynaklı. Ayrıca, protokol bağırsak emilim ve ilaçların karaciğer metabolizması izlemek için veya portal kan basıncı ölçümleri için de kullanılabilir.
Introduction
Gut-kan bariyerini (GBB), bağırsak bariyer olarak da bilinir, besin1emilimini izin verirken zararlı bileşikler geçişini sınırlamak için kan dolaşımına bağırsak lümen ayıran karmaşık bir çok katmanlı sistemidir. Üç ana katmandan oluşur: mukus tabakası, epitel ve lamina propria.
Çok sayıda faktör GBB bütünlüğü ve fonksiyonu2etkileyebilir. GBB dahil kardiyovasküler ve metabolik hastalıklar3gut bakteri metabolitleri artan bir geçit kan dolaşımına4için yol açabilir, gastrointestinal ve extraintestinal hastalıklarında bozulmuştur gösterilmiştir. Gut bakteri metabolitleri artan bir penetrasyon tüm organizmanın çalışmasını etkileyebilir. Örneğin, son yıllarda yapılan çalışmalarda indoller, H2S, kısa zincirli yağ asitleri (SCFA) ve trimethylamine N-oksit, gibi bakteriyel metabolitleri önemli bir etkisi dolaşım sistemi işlevleri5,6,7 göster ,8,9. Son olarak, artan bir GBB geçirgenliği kardiyovasküler ve metabolik hastalıkların morfolojik ve fonksiyonel değişiklikler bağırsak10ile ilişkili olan bir işaretleyici olarak hizmet verebilir önerilmiştir. Bu nedenle, bakteriyel metabolitleri gut-portal kan karaciğer sistemik kan yol izleme için temel ve klinik Bilimleri ilgi olabilir.
Yaygın olarak kullanılan deneysel GBB geçirgenliği değerlendirilmesi için gerçekleştirilen vitro rezeke bağırsak kesimleri, mukoza veya yapay membran11,12parçaları kullanarak yöntemlerdir. Bu yöntemleri doğruluğunu GBB düzgün sürekli bağırsak kan akımı gerektirir Aslında tarafından güvenilir değil. Öte yandan, mevcut vivo Yöntemler idrar değerlendirilmesi veya periferik kan konsantrasyonları eksojen işaretleri13temel alan. Ancak, periferik kan ve idrar konsantrasyon eksojen bileşiklerin böbrek fonksiyonu, Yani, glomerular filtrasyon ve borulu atılımı yanı sıra karaciğer metabolizması tarafından etkilenir, Yani, önce metabolizma geçmem. Her iki parametre GBB işlev bağımsız olarak çalışma konuları arasında önemli ölçüde farklı olabilir.
Bu kağıt GBB geçirgenliği sıçanlarda portal kan örnekleme kullanarak doğrudan ölçümü açıklar. Vivo Buyöntem bağırsak kan akışını korur ve karaciğer ve böbrek işlev tarafından etkilenir hemen hemen değil. Açıklanan yaklaşım yaygın olarak, muhtemelen bazı yöntembilimsel zorluklar nedeniyle kullanılır. Biz ayrıntılı olarak tarif kateterizasyon portal ven ve inferior vena kava hepatik ven kesiştiği yerde hemen üstünde. Kan örnekleme portal ven ve inferior vena kava GBB geçirgenliği ve karaciğer Temizleme değerlendirilmesi yanı sıra ilgi gut bakteri metabolitleri veya ilaç gibi moleküllerin gut-portal kan karaciğer sistemik kan yolu izleme sağlar. Biz de bizim laboratuvar test edildi birkaç uygulama Yöntem mevcut. Bu iki nokta üstüste geçirgenliği TMA, gut bakteri metaboliti, TMA karaciğer Gümrükleme değerlendirilmesi ve SCFA bir gut-portal kan karaciğer sistemik kan yol değerlendirilmesi için değerlendirilmesi içerir.
Gut-kan bariyerini geçirgenliği değerlendirmek için protokolü aşağıdakileri, sırayla takip edilmelidir: 1 (intraintestinal idareler için satır ekleme), 3 (portal ven kateterizasyonu), 4 (portal ven kan örnekleme ), 6 (bağırsak geçirgenliği marker yönetim), 4.
Karaciğer temizlik ve gut-portal kan karaciğer sistemik kan yolu değerlendirmek için protokolü aşağıdakileri, sırayla takip edilmelidir: 1 (intraintestinal idareler için satır ekleme), 2 (inferior vena kava kateterizasyon), 3 (portal ven kateterizasyonu), 4 (portal ven kan örnekleme), 5 (inferior vena kava kan örnekleme), 6 (bağırsak geçirgenliği marker yönetim), 4, 5, 7 () karaciğer Temizleme hesaplanması).
Protocol
Representative Results
Discussion
Açıklanan doğrudan, in vivo, GBB geçirgenliği ölçüm yöntemi closetophysiological koşulları (bağırsak kan akışını korur) gastrointestinal sistemde korur ve karaciğer ve böbrek işlev tarafından etkilenir hemen hemen değil.
Kritik bu tekniği portal Kateter yerleştirilmesi adımdır. Bu aynı zamanda yavaşça ve kararlı yapılmalıdır. Bir hafif, kısa kanama portal ven doğru gerçekleştirilen bir delik ortaya çıkabilir; Ancak, iğne damar eklenir durur. Sü…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
İş Bilim Bakanlığı ve Yükseköğretim RP tarafından desteklenmektedir, elmas vermek 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
- 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).
