Utilizando os ácidos biliares e multi-fluorados<em> In Vivo</em> Magnetic Resonance Imaging medir Bile transporte do ácido
Summary
Ferramentas para diagnosticar má absorção de ácidos biliares e medir o transporte de ácidos biliares in vivo são limitadas. Uma abordagem inovadora de animais vivos é descrito que utiliza protões combinado (1 H), além de flúor (19 F) ressonância magnética; esta nova metodologia tem potencial de translação para o rastreio de má absorção de ácidos biliares, na prática clínica.
Abstract
Junto com seu papel tradicional como detergentes que facilitam a absorção de gordura, literatura emergente indica que os ácidos biliares são moléculas sinalizadoras potentes que afetam vários órgãos; modulam a motilidade intestinal e produção hormonal, e alterar o tom vascular, o metabolismo da glicose, metabolismo lipídico e utilização de energia. Alterações em ácidos biliares fecais podem alterar a microbiota intestinal e promover o cólon patologia incluindo diarreia cholerrheic e cancro do cólon. reguladores-chave da composição de ácidos biliares fecal são a pequena intestinal apical dependente de sódio Bile Ácido Transporter (ASBT) e de crescimento de fibroblastos fator-19 (FGF19). Reduzida expressão e função de ASBT diminui o ácido biliar intestinal up-take. Além disso, os dados in vitro sugerem que alguns medicamentos aprovados pela FDA inibir a função ASBT. liberação FGF19 deficiente aumenta a síntese de ácido biliar hepática e liberação para o intestino para níveis que sobrecarregam ASBT. De qualquer disfunção ou ASBT deficiência aumenta FGF19 fácidos biliares e ECAL pode causar diarreia crónica e promover a neoplasia do cólon. Lamentavelmente, ferramentas para medir má absorção de ácidos biliares e as ações de drogas no transporte dos ácidos biliares in vivo são limitadas. Para compreender as acções complexos dos ácidos biliares, são necessárias técnicas que permitem a monitorização simultânea de ácidos biliares no intestino e tecidos metabólicos. Isso nos levou a conceber um método inovador para medir o transporte de ácidos biliares de animais vivos usando uma combinação de protões (1H) e flúor (19 F) imagens de ressonância magnética (MRI). Marcadores novos para flúor (19F) à base de ressonância magnética animal vivo foram criadas e testadas, tanto in vitro como in vivo. Pontos fortes desta abordagem incluem a falta de exposição à radiação e potencial translacional ionizante para a investigação e prática clínica.
Introduction
Juntamente com o seu papel clássico como detergentes que facilitam a absorção de gordura no intestino, ácidos biliares têm emergido como moléculas de sinalização potentes que afectam vários órgãos para além dos associados com a sua circulação entero-hepática 1,2. Além de controlar o seu próprio metabolismo, ácidos biliares modular vários aspectos da fisiologia gastrointestinal (por exemplo, motilidade intestinal e produção da hormona incretina, fisiologia cólon e suscetibilidade ao câncer) e ter efeitos sistémicos sobre o tônus vascular, glicose e metabolismo lipídico, e utilização de energia. Embora alguns destes efeitos são mediados no intestino, outras são devidas a alterações pós-prandial nos níveis de ácidos biliares sistémicos, como observado em pacientes obesos ou após cirurgia gástrica de by-pass. Para elucidar as acções metabólicas complexos dos ácidos biliares é necessária nova tecnologia que permite a monitorização simultânea dos níveis de ácidos biliares em diferentes compartimentos anatómicos, no tracto gastrointestinal e metaBolic tecidos (fígado, pâncreas, músculo esquelético e tecido adiposo). Obtenção de informações, tais temporal e espacial requer uma tecnologia inovadora – in vivo de imagens usando marcadores de ácidos biliares novos como aqui descrito é uma abordagem tão romance.
composição de ácidos biliares e distribuição em compartimentos anatômicos são regulados por fatores que modulam a sua síntese hepática e absorção ileal, incluindo dieta, cirurgia, uso de antibióticos e alterações na flora intestinal. Um regulador chave da absorção de ácidos biliares do intestino para a sua circulação entero-hepática 3 (Figura 1) é o ileal apical dependente de sódio Ácido Biliar transportador (ASBT; SLC10A2). Embora a absorção passiva ocorre ao longo do intestino, ASBT medeia a captação de 95% dos ácidos biliares do intestino de modo que normalmente há derrame limitado de ácidos biliares nas fezes. ASBT-deficiente (Slc10a2 – / -) ratos aumentaram ácidos biliares fecais e um aci biliar diminuídad pool 4.
Figura 1: Circulação entero-hepática dos ácidos biliares.
Ilustração de entero-hepática Circulação pelo qual ácidos biliares são sintetizados no fígado, excretada na biliar Árvore, armazenada na vesícula biliar, Lançado no intestino delgado proximal com as refeições, e ativamente absorvido através ASBT na distal do íleo. Considerando que as pequenas quantidades de ácidos biliares são absorvidos passivamente em todo o intestino, aproximadamente 95% de ácidos biliares intestinais são transportados activamente pelo ASBT resultando em perda mínima (cerca de 5%) nas fezes, que é compensada por uma quantidade semelhante de síntese de ácidos biliares de novo na o fígado, mantendo assim um estado estacionário conjunto de ácidos biliares. As setas à direita identificar os fatores que podem afetar a estabilidade do ácido biliar nativa e marcada com flúor, incluindo o ácido gástrico, enzimas pancreáticas e da mucosa intestinal e, mais importantly, enzimas hidrolíticas liberadas por espécies clostridiais que colonizam o intestino delgado e cólon distal. (Modificado com a permissão 16) Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
má absorção de ácidos biliares podem ser classificados em três tipos, cada um dos quais aumenta ácidos biliares fecais dihidroxi, causando assim diarreia intermitente ou crónica. Digite 1 resultados de patologia ileal bruta (por exemplo, a ressecção, doença de Crohn) 5. Tipo 3 resultados de colecistectomia, vagotomia, doença celíaca, supercrescimento bacteriano, e insuficiência pancreática. Em contraste, as pessoas com (Tipo 2) má absorção de ácidos biliares "primário" colocam um desafio formidável diagnóstico porque faltam tais condições antecedentes e não têm sinais de patologia no íleo. Assim, má absorção de ácido biliar primária é normalmente diagnosticada como diarreia-psíndrome do intestino irritável redominant (IBS-D), talvez a razão mais comum para visitas relacionadas com a gastroenterologia de ambulatório. Estimou-se que um terço dos pacientes com SII-D tem má absorção de ácido biliar primária; em os EUA, isso pode representar vários milhões de pessoas 5. Conhecimentos recentes indicam que BAM primário deriva de inibição do feedback prejudicada de síntese de ácidos biliares no fígado por intestinal de crescimento de fibroblastos fator-19 (FGF19), e não de expressão ou função de ASBT reduzida.
Em má absorção de ácidos biliares primários, os níveis plasmáticos baixos de FGF19 falhar para desligar a síntese hepática de ácidos biliares – o aumento resultante em ácidos biliares intestinais satura os transportadores de ácido biliar, incluindo ASBT, e o derrame aumentada de ácidos biliares nas fezes provoca diarreia 6 (Figura 2). Ratos deficiente em Fgf15 (FGF19 murina) têm um conjunto de ácidos biliares expandiu e aumentou os ácidos biliares fecais 7.
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Figura 2: Mecanismos de Intestinal Bile ácido má absorção.
Normalmente, como se mostra no painel A, de aproximadamente 95% de ácidos biliares intestinais são absorvidos por transporte activo no íleo distai através ASBT. Quando a expressão ou actividade ASBT é diminuída (painel B), com deficiência intestinais absorção de ácidos biliares resulta em derrame de ácidos biliares no cólon. Com a sinalização FGF19 prejudicada (painel C), a falta de inibição do feedback de bile hepática resultados de síntese de ácido num aumento das concentrações de ácidos biliares intestinais que sobrecarregam a capacidade de transporte ASBT com o derramamento de ácidos biliares no cólon. Por favor clique aqui para ver uma versão maior esta figura.
Longo prazo, elevação crônica em aci biliar fecalds pode promover a neoplasia do cólon. Neoplasia do cólon resulta de displasia da mucosa progressiva associada com mutações somáticas do gene, mas os factores ambientais que aumentam ácidos biliares fecais pode acelerar e aumentar este processo. Nos roedores, o aumento ácidos biliares fecais, quer como uma consequência da administração exógena ou deficiência ASBT displasia promover a formação de tumor do cólon e 8-10.
Notavelmente, os resultados provocantes indicam que as drogas comumente usadas aprovados pela Food and Drug Administration (FDA) inibem potencialmente transporte de ácido biliar por ASBT in vitro 11. Se estes medicamentos reduzem pequena transporte de ácido biliar intestinal in vivo e aumentar os níveis de ácidos biliares fecais, o impacto potencial sobre a patologia do cólon seria preocupante. Até mesmo um pequeno aumento na patologia do cólon, devida à utilização de uma tal droga pode ter um impacto maior para a saúde. Um conjunto de ferramentas que pode avaliar a plausibilidade destes em resultados in vitro e ob epidemiológicaservações iria estimular pesquisas adicionais, incluindo estudos de segurança pós-comercialização.
Apesar da necessidade, ensaios práticos para identificar as pessoas com má absorção de ácidos biliares estão faltando. Medição direta de ácidos biliares fecais foi rejeitado anos atrás como pesado, pouco prático, e não confiável 5. Abordagens alternativas incluem a medição de retenção de um derivado radioactivo marcado com selénio ácido eólico (75 SeHCAT) e os níveis plasmáticos de 7α-hidroxi-4-colesteno-3-ona (C4), ou um ensaio terapêutico de ligantes de ácidos biliares. 75 testes SeHCAT possui disponibilidade limitada na Europa e não está aprovado pela FDA ou disponíveis para uso em os EUA Além disso, mesmo a exposição à radiação modesta (0,26 mSv / 75 teste SeHCAT) a partir de testes de diagnóstico levanta preocupações e crescimento excessivo de bactérias e doença hepática avançada pode confundir 75 resultados SeHCAT. testes de C4 é potencialmente atractivo uma vez que apenas é necessário de plasma, mas tem baixa Val-positivo preditivoue e teste não está amplamente disponível. Medição dos níveis séricos de FGF19 tem limitações semelhantes. Freqüentemente os médicos recorrem a um processo terapêutico de sequestrantes dos ácidos biliares, mas esta abordagem não pode fornecer um diagnóstico definitivo de má absorção de ácidos biliares 5.
Por estas razões, uma nova abordagem MRI foi concebido para medir o transporte de ácido biliar e distribuição in vivo utilizando ácidos biliares multi-fluorados inovadores (MFBA-MRI). MFBA contendo três átomos de flúor (19F), um isótopo estável de 100% de abundância natural, são transportados de forma semelhante aos ácidos biliares nativas 12, e pode ser utilizada para visualizar o transporte de ácido biliar com uma combinação de protão (1H) e de flúor ( 19 F) MRI, um método seguro sensível, sem exposição à radiação ionizante 13,14.
Protocol
Representative Results
Discussion
A síntese de CA-Lys-TFA e CA-Sar-TFMA e a análise in vitro de seu transporte utilizando células de rim canino Madin-Darby transfectadas de forma estável que expressam ASBT e células embrionárias de rim humano que expressam o polipéptido de sódio / taurocolato de co-transporte (NTCP) são detalhadas noutro local 13,14. Aqui, o foco é a administração oral de MFBA por sonda aos animais vivos, seguido de colheita da vesícula biliar, fígado e sangue para análise do teor MFBA, e, nomeadamente…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde, Instituto Nacional de Diabetes e Doenças Digestivas e Renais (números de subvenção R21 DK093406 e T32 DK067872 para JP.R.) e um prémio de mérito VA (número de concessão 1BX002129 para JP.R.).
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
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