El uso de ácidos biliares y Multi-fluorados<em> En Vivo</em> Imagen de Resonancia Magnética para medir el transporte de ácidos biliares
Summary
Herramientas para el diagnóstico de la malabsorción de ácidos biliares y miden transporte de ácidos biliares in vivo están limitados. Un enfoque innovador de animales vivos se describe que utiliza protones combinado (1 H), además de flúor (19F) de formación de imágenes por resonancia magnética; esta novedosa metodología tiene el potencial de traslación para la detección de problemas de absorción de ácidos biliares en la práctica clínica.
Abstract
Junto con su papel tradicional de detergentes que facilitan la absorción de grasa, literatura emergente indica que los ácidos biliares son potentes moléculas de señalización que afectan a múltiples órganos; modulan la motilidad intestinal y la producción de hormonas, y alterar el tono vascular, metabolismo de la glucosa, el metabolismo de lípidos, y la utilización de energía. Los cambios en los ácidos biliares fecales pueden alterar el microbioma intestinal y promover la patología de colon incluyendo diarrea cholerrheic y el cáncer de colon. reguladores clave de la composición de ácido biliar fecal son la pequeña intestinal Apical Bile Acid Transporter dependiente de sodio (ASBT) y factor de crecimiento de fibroblastos-19 (FGF19). La reducción de expresión y función de ASBT disminuye los ácidos biliares del intestino efectos de adopción. Por otra parte, los datos in vitro sugieren que algunos medicamentos aprobados por la FDA inhiben la función ASBT. liberación de FGF19 deficiente aumenta la síntesis de ácido biliar hepática y la liberación en el intestino a niveles que superan ASBT. De cualquier disfunción o deficiencia ASBT FGF19 aumenta fácidos biliares ECAL y pueden causar diarrea crónica y promover la neoplasia de colon. Lamentablemente, herramientas para medir la bilis malabsorción de ácidos y las acciones de los fármacos sobre el transporte de ácidos biliares in vivo son limitadas. Para entender las complejas acciones de los ácidos biliares, se requieren técnicas que permiten la monitorización simultánea de los ácidos biliares en el intestino y los tejidos metabólicos. Esto nos llevó a concebir un método innovador para medir el transporte de ácido biliar en animales vivos usando una combinación de protones (1 H) y flúor (F 19) de formación de imágenes por resonancia magnética (MRI). Trazadores novedosos para flúor (19F) a base de resonancia magnética en vivo de los animales fueron creados y probados, tanto in vitro como in vivo. Ventajas de este enfoque incluyen la falta de exposición a la radiación ionizante y el potencial de traslación para la investigación y la práctica clínica.
Introduction
Junto con su función clásica como detergentes que facilitan la absorción de grasa desde el intestino, los ácidos biliares se han convertido en moléculas de señalización potentes que afectan a múltiples órganos, además de los asociados con su 1,2 circulación enterohepática. Además de controlar su propio metabolismo, los ácidos biliares modulan varios aspectos de la fisiología gastrointestinal (por ejemplo, la motilidad intestinal y la producción de la hormona incretina, fisiología colon, y la susceptibilidad al cáncer) y tienen efectos sistémicos sobre el tono vascular, la glucosa y el metabolismo de los lípidos, y la utilización de energía. Mientras que algunos de estos efectos están mediados en el intestino, otros se deben a cambios en los niveles postprandiales de ácidos biliares sistémicos, como se señaló en los pacientes obesos o después de la cirugía gástrica de derivación. Para dilucidar las acciones metabólicas complejas de los ácidos biliares se requiere nueva tecnología que permite la monitorización simultánea de los niveles de ácidos biliares en diferentes compartimentos anatómicos, en el tracto gastrointestinal y metatejidos metabólicos (hígado, páncreas, músculo esquelético y tejido adiposo). La obtención de dicha información temporal y espacial requiere de una tecnología innovadora – imágenes in vivo utilizando nuevos trazadores de ácidos biliares como se describe aquí es un enfoque novedoso.
composición de ácidos biliares y la distribución en los compartimentos anatómicos están regulados por factores que modulan su síntesis hepática y la absorción ileal, incluyendo la dieta, la cirugía, el uso de antibióticos y los cambios en la flora intestinal. Un regulador clave de la absorción de ácidos biliares intestinal para su circulación enterohepática 3 (Figura 1) es el ileal apical dependiente de sodio del ácido biliar Transporter (ASBT; SLC10A2). Aunque la absorción pasiva se produce a través de los intestinos, ASBT media la absorción de 95% de ácidos biliares intestinales de modo que normalmente existe derrame limitado de ácidos biliares en las heces. ASBT deficientes (Slc10a2 – / -) ratones han aumentado los ácidos biliares fecales y una disminución de la aci bilisd Piscina 4.
Figura 1: la circulación enterohepática de los ácidos biliares.
Ilustración de circulación enterohepática mediante el cual los ácidos biliares se sintetizan en el hígado, se excreta en el árbol biliar, almacena en la vesícula, libera en el intestino delgado proximal con las comidas, y activamente absorbido a través de ASBT en el íleon distal. Mientras que las pequeñas cantidades de ácidos biliares se absorben de forma pasiva a lo largo del intestino, aproximadamente el 95% de los ácidos biliares intestinales son transportados activamente por ASBT lo que resulta en una pérdida mínima (aproximadamente 5%) en las heces que es compensada por una cantidad similar de síntesis de ácidos biliares nuevo en el hígado, manteniendo de este modo un conjunto de ácidos biliares en el estado estacionario. Las flechas a la derecha identificar los factores que pueden afectar la estabilidad de ácidos biliares nativo y marcado con flúor, incluyendo el ácido gástrico, de páncreas y de las enzimas de la mucosa intestinal, y, lo más importantlY, enzimas hidrolíticas liberadas por las especies clostridiales que colonizan el intestino delgado y el colon distal. (Modificado con permiso 16) Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
malabsorción de ácidos biliares se pueden clasificar en tres tipos, cada uno de lo que aumenta los ácidos biliares fecales dihidroxi, lo que provoca diarrea intermitente o crónica. Tipo 1 que resulta de la patología del íleon bruto (por ejemplo, la resección, la enfermedad de Crohn) 5. Tipo 3 resultados de la colecistectomía, vagotomía, la enfermedad celíaca, el sobrecrecimiento bacteriano, y la insuficiencia pancreática. Por el contrario, las personas con (tipo 2) malabsorción de ácidos biliares "primaria" plantear un reto diagnóstico formidable, ya que carecen de tales condiciones antecedentes y no tienen evidencia de patología en el íleon. Por lo tanto, problemas de absorción de ácido biliar primario se diagnostica erróneamente comúnmente como diarrea-pEl síndrome del intestino irritable predominante hacía (SII-D), tal vez la razón más común para las visitas relacionadas gastroenterología-ambulatorios. Se ha estimado que un tercio de los pacientes con SII-D tienen problemas de absorción de ácido biliar primaria; en los EE.UU., esto puede representar varios millones de personas 5. ideas recientes indican que BAM primaria se deriva de la inhibición por retroalimentación alteración de la síntesis de ácidos biliares hepáticos por intestinal factor de crecimiento fibroblástico 19 (FGF19), no de la expresión o función de ASBT reducida.
En malabsorción de ácidos biliares primarios, los bajos niveles plasmáticos de FGF19 no se interrumpe la síntesis de ácido biliar hepática – el aumento resultante de los ácidos biliares intestinales satura los transportadores de ácidos biliares, incluyendo ASBT, y el vertido aumentada de ácidos biliares en las heces causa diarrea 6 (Figura 2). Los ratones deficientes en FGF15 (FGF19 murino) tienen un conjunto de ácidos biliares ampliado y el aumento de los ácidos biliares fecales 7.
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Figura 2: Mecanismos de malabsorción intestinal de ácidos biliares.
Normalmente, como se muestra en el panel A, aproximadamente el 95% de los ácidos biliares intestinales son absorbidos por el transporte activo en el íleon distal a través de ASBT. Cuando la expresión o actividad ASBT se ve disminuida (panel B), alteraciones intestinales resultados de absorción de ácidos biliares en el derrame de ácidos biliares en el colon. Con una alteración de la señalización FGF19 (grupo C), la falta de inhibición por retroalimentación de la bilis hepática resultados de la síntesis de ácido en el aumento de las concentraciones de ácidos biliares intestinales que agotan la capacidad de transporte ASBT con derrame de ácidos biliares en el colon. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
A largo plazo, la elevación crónica en aci biliares fecalesds puede promover la neoplasia de colon. neoplasia de colon surge de la displasia de la mucosa progresiva asociada a mutaciones genéticas somáticas, pero los factores ambientales que aumentan los ácidos biliares fecales pueden acelera y aumenta este proceso. En los roedores, el aumento de los ácidos biliares fecales ya sea como consecuencia de la administración exógena o deficiencia ASBT promover la displasia de colon y la formación de tumores 8-10.
En particular, los resultados indican que la provocación medicamentos de uso común aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) inhiben potencialmente transporte de ácidos biliares por ASBT in vitro 11. Si estos medicamentos reducen el transporte de ácidos biliares del intestino delgado en vivo y aumentan los niveles de ácidos biliares fecales, el impacto potencial sobre la patología de colon sería preocupante. Incluso un pequeño aumento en la patología de colon atribuye al uso de un medicamento de este tipo podría tener un importante impacto en la salud. Un conjunto de herramientas que pueden evaluar la plausibilidad de estos resultados in vitro y ob epidemiológicavaciones podrían estimular la investigación adicional, incluyendo los estudios de seguridad posteriores a la comercialización.
A pesar de la necesidad, los ensayos prácticos para identificar a las personas con mala absorción de ácidos biliares son insuficientes. La medición directa de los ácidos biliares fecales fue rechazada hace años como engorroso, poco práctico y poco fiable 5. Los enfoques alternativos incluyen la medición de la retención de un derivado radioactivo selenio marcado con ácido cólico (75 SeHCAT) y los niveles plasmáticos de 7α-hidroxi-4-colesten-3-ona (C4), o un ensayo terapéutico de aglutinante de ácidos biliares. 75 pruebas SeHCAT tiene disponibilidad limitada en Europa y no está aprobado por la FDA o estén disponibles para su uso en los EE.UU. Además, incluso modesta exposición a la radiación (0,26 mSv / 75 prueba SeHCAT) a partir de diagnóstico presentan preocupaciones, y el sobrecrecimiento bacteriano y la enfermedad hepática avanzada pueden confundir 75 resultados SeHCAT. pruebas C4 es potencialmente atractiva ya que sólo se requiere plasma, pero tiene baja val predictivo positivoue y la prueba no está ampliamente disponible. La medición de los niveles séricos de FGF19 tiene limitaciones similares. Con frecuencia los médicos recurren a un ensayo terapéutico de secuestradores de ácidos biliares, pero este método no puede proporcionar un diagnóstico definitivo de la malabsorción de ácidos biliares 5.
Por estas razones, un enfoque novedoso MRI fue concebido para medir el transporte de ácido biliar y la distribución in vivo usando ácidos biliares multi-fluorados innovadores (MFBA-RM). MFBA que contiene tres átomos de flúor (19 F), un isótopo estable del 100% de abundancia natural, son transportados de manera similar a los ácidos biliares nativas 12, y se puede utilizar para visualizar el transporte de ácidos biliares con una combinación de protones (1 H) y flúor ( 19 M) MRI, un método sensible, seguro y sin exposición a la radiación ionizante 13,14.
Protocol
Representative Results
Discussion
La síntesis de CA-lys-TFA y CA-sar-TFMA y el análisis in vitro de su transporte utilizando células de riñón canino Madin-Darby transfectadas de forma estable que expresan ASBT y las células embrionarias de riñón humano que expresa el polipéptido / taurocolato co-transporte de sodio (PNCT) se detalla en otras partes 13,14. Aquí, la atención se centra en la administración oral de MFBA por sonda a los animales vivos, seguido de la cosecha de la vesícula biliar, el hígado y la sangre para e…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales (números de subvención R21 y T32 DK093406 DK067872 a JP.R.) y un premio al mérito VA (número de concesión 1BX002129 a 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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