मल्टी fluorinated पित्त अम्ल और उपयोग करना<em> Vivo</em> चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग को मापने के लिए पित्त अम्ल परिवहन
Summary
उपकरण पित्त अम्ल malabsorption का निदान करने और सीमित कर रहे हैं विवो में पित्त अम्ल परिवहन को मापने के लिए। जीवित पशुओं में एक नवीन दृष्टिकोण वर्णित है कि संयुक्त प्रोटॉन (1 एच) प्लस फ्लोरीन (19 एफ) चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का इस्तेमाल करता है; इस उपन्यास पद्धति नैदानिक व्यवहार में पित्त अम्ल malabsorption के लिए स्क्रीन translational क्षमता है।
Abstract
डिटर्जेंट कि वसा अवशोषण की सुविधा के रूप में अपने पारंपरिक भूमिका के साथ-साथ, उभरते साहित्य इंगित करता है कि पित्त अम्ल शक्तिशाली संकेतन अणुओं है कि कई अंगों को प्रभावित कर रहे हैं; वे पेट गतिशीलता और हार्मोन का उत्पादन मिलाना, और नाड़ी स्वर, ग्लूकोज चयापचय, लिपिड चयापचय, और ऊर्जा के उपयोग में परिवर्तन। मल पित्त अम्ल में परिवर्तन पेट Microbiome में परिवर्तन और cholerrheic दस्त और पेट के कैंसर सहित पेट के विकृति को बढ़ावा देने सकता है। मल पित्त अम्ल रचना की प्रमुख नियामकों छोटी आंतों शिखर सोडियम निर्भर पित्त अम्ल ट्रांसपोर्टर (ASBT) और fibroblast वृद्धि कारक -19 (FGF19) कर रहे हैं। कम अभिव्यक्ति और ASBT के समारोह में कम हो जाती है आंतों पित्त अम्ल ऊपर ले। इसके अलावा, इन विट्रो आंकड़े बताते हैं कि कुछ एफडीए को मंजूरी दी दवाओं को बाधित ASBT समारोह। कमी FGF19 रिहाई यकृत पित्त अम्ल संश्लेषण को बढ़ाता है और स्तर है कि ASBT डूब आंतों में जारी। या तो ASBT शिथिलता या FGF19 कमी बढ़ जाती है चECAL पित्त अम्ल और क्रोनिक दस्त का कारण और पेट के रसौली को बढ़ावा देने सकता है। अफसोस, उपकरण पित्त अम्ल malabsorption और vivo में पित्त अम्ल परिवहन पर दवाओं की कार्रवाई को मापने के लिए सीमित कर रहे हैं। पित्त अम्ल के जटिल कार्यों को समझने के लिए तकनीक की आवश्यकता होती है पेट और चयापचय के ऊतकों में पित्त अम्ल के एक साथ निगरानी की अनुमति है। इस प्रोटॉन (1 एच) और फ्लोरीन (19 एफ) चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के संयोजन का उपयोग जीवित पशुओं में पित्त अम्ल परिवहन को मापने के लिए एक अभिनव पद्धति गर्भ धारण करने के लिए हमें का नेतृत्व किया। फ्लोरीन (19 एफ) के लिए उपन्यास ट्रेसर, दोनों आधारित इन विट्रो और इन विवो में रहते हैं जानवर एमआरआई बनाया है और परीक्षण किया गया। इस दृष्टिकोण की ताकत नैदानिक अनुसंधान और अभ्यास के लिए विकिरण और translational क्षमता ionizing के लिए जोखिम की कमी शामिल है।
Introduction
डिटर्जेंट कि पेट से वसा अवशोषण की सुविधा के रूप में उनकी भूमिका के साथ-साथ शास्त्रीय, पित्त अम्ल प्रबल संकेत उनकी enterohepatic परिसंचरण 1,2 से जुड़े लोगों के अलावा कई अंगों को प्रभावित अणुओं के रूप में उभरा है। अपने स्वयं के चयापचय को नियंत्रित करने के अलावा, पित्त अम्ल जठरांत्र शरीर विज्ञान (जैसे, पेट गतिशीलता और incretin हार्मोन का उत्पादन, पेट के शरीर क्रिया विज्ञान, और कैंसर का खतरा) के कई पहलुओं को मिलाना और नाड़ी स्वर, ग्लूकोज और लिपिड चयापचय, और ऊर्जा के उपयोग पर प्रणालीगत प्रभाव है। इन प्रभावों में से कुछ के पेट में मध्यस्थता कर रहे हैं, वहीं दूसरों के रूप में मोटापे से ग्रस्त रोगियों में या गैस्ट्रिक बाईपास सर्जरी के बाद का उल्लेख किया, प्रणालीगत पित्त अम्ल के स्तर में भोजन के बाद परिवर्तन की वजह से कर रहे हैं। जटिल चयापचय जठरांत्र संबंधी मार्ग और मेटा में है कि विभिन्न संरचनात्मक डिब्बों में पित्त अम्ल का स्तर की एक साथ निगरानी परमिट पित्त अम्ल नई तकनीक की आवश्यकता है की कार्रवाई, स्पष्ट करने के लिएलाता ऊतकों (यकृत, अग्न्याशय, कंकाल मांसपेशियों और वसा)। उपन्यास पित्त अम्ल ट्रेसर के रूप में यहाँ वर्णित इस तरह के एक उपन्यास दृष्टिकोण है का उपयोग vivo इमेजिंग में – इस तरह के अस्थायी और स्थानिक जानकारी प्राप्त करने के लिए नवीन प्रौद्योगिकी की आवश्यकता है।
पित्त अम्ल की संरचना और संरचनात्मक डिब्बों में वितरण कारक है कि उनके यकृत संश्लेषण और ileal तेज, आहार, शल्य चिकित्सा, एंटीबायोटिक का उपयोग और आंत वनस्पति में परिवर्तन सहित मिलाना द्वारा विनियमित रहे हैं। उनकी enterohepatic परिसंचरण 3 (चित्रा 1) के लिए आंतों पित्त अम्ल तेज की एक प्रमुख नियामक ileal शिखर सोडियम निर्भर पित्त अम्ल ट्रांसपोर्टर (; SLC10A2 ASBT) है। हालांकि निष्क्रिय अवशोषण आंतों भर में होता है, ASBT आंतों पित्त अम्ल का 95% की तेज तो यह है कि सामान्य रूप से वहाँ मल में पित्त अम्ल की सीमित spillage है मध्यस्थता करता है। Asbt की कमी (Slc10a2 – / -) चूहों मल पित्त अम्ल और एक कम पित्त एसीआई में वृद्धि हुई हैडी पूल 4।
चित्रा 1: पित्त अम्ल की enterohepatic परिसंचरण।
Enterohepatic सर्कुलेशन जिससे पित्त अम्ल जिगर में संश्लेषित कर रहे हैं, पित्त ट्री, पित्ताशय की थैली में संग्रहित में उत्सर्जित का चित्रण, भोजन के साथ समीपस्थ छोटी आंत में जारी है, और सक्रिय रूप से बाहर का Ileum में ASBT के माध्यम से ऊपर ले लिया। जबकि पित्त अम्ल की छोटी मात्रा में पेट भर निष्क्रिय अवशोषित कर रहे हैं, आंतों पित्त अम्ल का लगभग 95% ASBT मल जिसमें नए पित्त अम्ल संश्लेषण के एक समान राशि से मुआवजा दिया जाता है में कम से कम (लगभग 5%) नुकसान में जिसके परिणामस्वरूप से सक्रिय रूप से ले जाया जाता है जिगर, जिससे एक स्थिर राज्य पित्त अम्ल पूल बनाए रखने। सही पर तीर कारक है कि देशी और फ्लोरीन लेबल पित्त अम्ल स्थिरता को प्रभावित कर सकता है, गैस्ट्रिक एसिड, अग्नाशय और आंतों श्लैष्मिक एंजाइमों, और सबसे importantl सहित पहचानवाई, hydrolytic Clostridial प्रजाति है कि बाहर का छोटी आंत और पेट के उपनिवेश द्वारा जारी एंजाइमों। (अनुमति 16 के साथ संशोधित) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
पित्त अम्ल कुअवशोषण तीन प्रकार, जिनमें से प्रत्येक मल dihydroxy पित्त अम्ल बढ़ जाती है, जिससे रुक-रुक कर या पुरानी दस्त के कारण में वर्गीकृत किया जा सकता है। टाइप सकल ileal विकृति (जैसे, लकीर, क्रोहन रोग) 5 से 1 का परिणाम है। टाइप cholecystectomy, vagotomy, सीलिएक रोग, जीवाणु ऊंचा हो जाना, और अग्नाशय कमी से 3 का परिणाम है। इसके विपरीत, 'प्राथमिक' (टाइप 2) पित्त अम्ल malabsorption के साथ लोगों को एक दुर्जेय नैदानिक चुनौती है क्योंकि वे इस तरह की स्थिति पूर्ववर्ती की कमी है और लघ्वान्त्र में विकृति का सबूत नहीं है। इसलिए, प्राथमिक पित्त अम्ल कुअवशोषण सामान्यतः दस्त-पी के रूप में misdiagnosed हैredominant चिड़चिड़ा आंत्र सिंड्रोम (IBS-डी), गैस्ट्रोएंटरोलॉजी संबंधी बाहर मरीज के दर्शक के लिए शायद सबसे आम कारण है। यह अनुमान लगाया गया है कि IBS-डी के साथ रोगियों में से एक-तिहाई प्राथमिक पित्त अम्ल malabsorption है; अमेरिका में, यह कई लाख व्यक्तियों 5 प्रतिनिधित्व कर सकते हैं। हाल ही में अंतर्दृष्टि से संकेत मिलता है कि प्राथमिक बेम आंतों fibroblast वृद्धि कारक -19 (FGF19) द्वारा यकृत पित्त अम्ल संश्लेषण का बिगड़ा प्रतिक्रिया निषेध से निकला है, कम अभिव्यक्ति या ASBT के समारोह से नहीं।
प्राथमिक पित्त अम्ल कुअवशोषण में, FGF19 की कम प्लाज्मा स्तर यकृत पित्त अम्ल संश्लेषण बंद करने में विफल – आंतों पित्त अम्ल में जिसके परिणामस्वरूप वृद्धि संतृप्त ASBT सहित पित्त अम्ल ट्रांसपोर्टरों, और मल में पित्त अम्ल का संवर्धित बहाव दस्त 6 का कारण बनता है (चित्रा 2)। चूहे Fgf15 (murine FGF19) में कमी एक पित्त अम्ल पूल का विस्तार और वृद्धि मल पित्त अम्ल 7 है।
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चित्रा 2: पेट पित्त अम्ल malabsorption के तंत्र।
आम तौर पर, के रूप में पैनल में दिखाया गया है, आंतों पित्त अम्ल का लगभग 95% सक्रिय परिवहन द्वारा ASBT के माध्यम से बाहर का लघ्वान्त्र में अवशोषित कर रहे हैं। ASBT अभिव्यक्ति या गतिविधि कम हो जाता है जब (पैनल बी), पेट में पित्त अम्लों के बहाव में बिगड़ा आंतों पित्त अम्ल तेज परिणाम है। बिगड़ा FGF19 संकेतन (पैनल सी) के साथ, आंतों पित्त एसिड होता है जो पेट के डूब में पित्त अम्लों के बहाव के साथ ASBT परिवहन क्षमता की वृद्धि की सांद्रता में यकृत पित्त अम्ल संश्लेषण परिणामों की प्रतिक्रिया निषेध की कमी है। यहां का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए क्लिक करें यह आंकड़ा।
लंबे समय तक, मल पित्त एसीआई में पुरानी ऊंचाईडी एस पेट के रसौली को बढ़ावा देने सकता है। आंतों रसौली दैहिक जीन म्यूटेशन, लेकिन पर्यावरणीय कारकों है कि मल पित्त अम्ल में तेजी लाने और इस प्रक्रिया को बढ़ाने सकता वृद्धि के साथ जुड़े प्रगतिशील श्लैष्मिक डिसप्लासिया से उठता है। मूषक में वृद्धि हुई मल पित्त अम्ल या तो बहिर्जात प्रशासन या Asbt की कमी का एक परिणाम के रूप में पेट के dysplasia और ट्यूमर गठन 8-10 बढ़ावा देने के।
विशेष रूप से, उत्तेजक नतीजों से संकेत मिलता है कि सामान्य रूप से प्रयुक्त दवाओं के खाद्य एवं औषधि प्रशासन (एफडीए) ने मंजूरी दे दी potently ASBT द्वारा इन विट्रो 11 पित्त अम्ल परिवहन को बाधित। इन दवाओं विवो में छोटे आंतों पित्त अम्ल परिवहन को कम करने और मल पित्त अम्ल का स्तर बढ़ाने के लिए, पेट के पैथोलॉजी पर संभावित प्रभाव के विषय में होगा। भी पेट विकृति में एक छोटे से वृद्धि एक ऐसी दवा का उपयोग करने के लिए एक प्रमुख स्वास्थ्य प्रभाव हो सकता है के लिए जिम्मेदार ठहराया। एक टूलकिट जो इन विट्रो निष्कर्ष और महामारी विज्ञान ओबी में इन की दिखावट आकलन कर सकते हैंservations के बाद विपणन सुरक्षा अध्ययन सहित अतिरिक्त अनुसंधान, प्रेरणा मिलेगी।
आवश्यकता के बावजूद, व्यावहारिक assays की पहचान करने के लिए पित्त अम्ल malabsorption के साथ लोगों की कमी है। मल पित्त अम्ल के प्रत्यक्ष माप, बोझिल अव्यावहारिक, और अविश्वसनीय रूप में 5 साल पहले खारिज कर दिया था। वैकल्पिक तरीकों एक रेडियोधर्मी सेलेनियम लेबल cholic एसिड व्युत्पन्न (75 SeHCAT) और 7α हाइड्रोक्सी-4-cholesten-3-वन (सी 4), या पित्त अम्ल बाँधने का चिकित्सीय परीक्षण के प्लाज्मा स्तर की अवधारण को मापने शामिल हैं। 75 SeHCAT परीक्षण है अमेरिका में उपयोग के लिए यूरोप में सीमित उपलब्धता और न एफडीए को मंजूरी दे दी है या उपलब्ध इसके अलावा, यहां तक कि मामूली विकिरण जोखिम (0.26 mSv / 75 SeHCAT परीक्षण) नैदानिक परीक्षण से चिंताओं को बढ़ा, और बैक्टीरियल अतिवृद्धि और उन्नत जिगर की बीमारी हो सकती है उलझाना 75 SeHCAT का परिणाम है। सी 4 परीक्षण के संभावित आकर्षक के बाद से ही प्लाज्मा की आवश्यकता है, लेकिन यह कम सकारात्मक भविष्य कहनेवाला वैल हैUE और परीक्षण व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं है। मापने FGF19 के सीरम का स्तर समान सीमाएँ हैं। अक्सर पूछे जाने वाले चिकित्सकों पित्त अम्ल sequestrants का चिकित्सीय परीक्षण का सहारा है, लेकिन इस दृष्टिकोण पित्त अम्ल कुअवशोषण 5 का एक निश्चित निदान प्रदान नहीं कर सकते।
इन कारणों के लिए, एक उपन्यास एमआरआई दृष्टिकोण अभिनव बहु fluorinated पित्त अम्ल (MFBA एमआरआई) का उपयोग पित्त अम्ल परिवहन और vivo में वितरण को मापने के लिए नियोजित किया गया था। MFBA फ्लोरीन (19 एफ), 100% प्राकृतिक बहुतायत के एक स्थिर आइसोटोप के तीन परमाणुओं से युक्त, देशी पित्त अम्ल 12 को इसी तरह से ले जाया जाता है, और प्रोटॉन (1 एच) और फ्लोरीन (के संयोजन के साथ पित्त अम्ल परिवहन कल्पना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता 19 एफ) एमआरआई, विकिरण जोखिम 13,14 ionizing बिना एक संवेदनशील, सुरक्षित तरीका है।
Protocol
Representative Results
Discussion
सीए-Lys-टीएफए और सीए-सर-TFMA और stably ट्रांसफ़ेक्ट Madin-डार्बी कुत्ते गुर्दे की कोशिकाओं ASBT और मानव भ्रूण गुर्दे की कोशिकाओं को व्यक्त सोडियम / taurocholate सह परिवहन पॉलीपेप्टाइड व्यक्त उपयोग करते हुए अपने परिवहन की इ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम के स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों, मधुमेह और पाचन के राष्ट्रीय संस्थान और गुर्दा रोग (अनुदान संख्या R21 DK093406 और T32 DK067872 JP.R. के लिए) और एक VA मेरिट अवार्ड (अनुदान संख्या 1BX002129 JP.R. के लिए) द्वारा समर्थित किया गया।
Materials
| Duall size-21 all glass tissue grinder | Kimble Chase Life Science, Vineland, NJ | 885351-0022 | |
| Bruker BioSpec 70/30USR Avance III 7T horizontal bore MR Scanner | Bruker Biospin MRI GmbH, Germany | Use companion Paravision Version 5.1 software (see step 3.5) | |
| Bruker 40 mm 19F/1H dual-tuned linerar volume coil | Bruker Biospin MRI GmbH, Germany | Use companion Paravision Version 5.1 software (see step 3.5) | |
| Waters Acquity UPLC System with Quadrupole Detector | Waters Corporation, Milford, MA | ||
| Waters Acquity UPLC ethylene bridged hybrid C8 1.7 μm 2.1 X 50 mm column | Waters Corporation, Milford, MA | ||
| Gavage Needle | Braintree Scientific, INC. | N-010 | 20 G-1.5" curved 2.25mm ball |
| 2 Stainless Steel Hemostats | VWR | 10755-018 | 4 and 5 inch, straight |
| Ketamine | MWI Veterinary Supply | 501090 | Ketamin zetamine 100 mg / ml |
| Xylazine | Akorn, Inc. | 20 mg/ml | |
| Intraperitoneal Catheter | Abbott | AbbocathTM-T.I.V. G720-A01 4535-42 | 24-G x 0.75" |
Referências
- Thomas, C., Pellicciari, R., Pruzanski, M., Auwerx, J., Schoonjans, K. Targeting bile-acid signalling for metabolic diseases. Nat Rev Drug Discov. 7, 678-693 (2008).
- Vallim, T. Q., Edwards, P. A. Bile acids have the gall to function as hormones. Cell Metab. 10, 162-164 (2009).
- Dawson, P. A., Karpen, S. J. Thematic Review Series: Intestinal Lipid Metabolism: New Developments and Current Insights Intestinal transport and metabolism of bile acids. Journal of Lipid Research. 56, 1085-1099 (2015).
- Dawson, P. A., et al. Targeted deletion of the ileal bile acid transporter eliminates enterohepatic cycling of bile acids in mice. J Biol Chem. 278, 33920-33927 (2003).
- Pattni, S., Walters, J. R. Recent advances in the understanding of bile acid malabsorption. Br Med Bull. 92, 79-93 (2009).
- Walters, J. R., et al. A new mechanism for bile acid diarrhea: defective feedback inhibition of bile acid biosynthesis. Clin Gastroenterol Hepatol. 7, 1189-1194 (2009).
- Hofmann, A. F., Mangelsdorf, D. J., Kliewer, S. A. Chronic diarrhea due to excessive bile acid synthesis and not defective ileal transport: a new syndrome of defective fibroblast growth factor 19 release. Clin Gastroenterol Hepatol. 7, 1151-1154 (2009).
- Flynn, C., et al. Deoxycholic acid promotes the growth of colonic aberrant crypt foci. Mol Carcinog. 46, 60-70 (2007).
- Glinghammar, B., Rafter, J. Carcinogenesis in the colon: interaction between luminal factors and genetic factors. Eur J Cancer Prev. 8, S87-S94 (1999).
- Bernstein, C., et al. Carcinogenicity of deoxycholate, a secondary bile acid. Arch Toxicol. 85, 863-871 (2011).
- Zheng, X., Ekins, S., Raufman, J. P., Polli, J. E. Computational models for drug inhibition of the human apical sodium-dependent bile acid transporter. Mol Pharm. 6, 1591-1603 (2009).
- Vivian, D., et al. Design and characterization of a novel fluorinated magnetic resonance imaging agent for functional analysis of bile Acid transporter activity. Pharm Res. 30, 1240-1251 (2013).
- Vivian, D., et al. Design and evaluation of a novel trifluorinated imaging agent for assessment of bile acid transport using fluorine magnetic resonance imaging. J Pharm Sci. 103, 3782-3792 (2014).
- Vivian, D., et al. In vivo performance of a novel fluorinated magnetic resonance imaging agent for functional analysis of bile acid transport. Mol Pharm. 11, 1575-1582 (2014).
- Raufman, J. P., et al. In Vivo Magnetic Resonance Imaging to Detect Biliary Excretion of 19F-Labeled Drug in Mice. Drug Metab Dispos. 39, 736-739 (2011).
- Ridlon, J. M., Kang, D. J., Hylemon, P. B. Bile salt biotransformations by human intestinal bacteria. J Lipid Res. 47, 241-259 (2006).
- Frisch, K., et al. N-methyl-11C]cholylsarcosine, a novel bile acid tracer for PET/CT of hepatic excretory function: radiosynthesis and proof-of-concept studies in pigs. J Nucl Med. 53, 772-778 (2012).
