استخدام متعدد المفلورة الأحماض الصفراوية و<em> في فيفو</em> التصوير بالرنين المغناطيسي لقياس الصفراء النقل حمض
Summary
أدوات لتشخيص سوء حامض الصفراء وقياس نقل حامض الصفراء في الجسم الحي تقتصر. يوصف نهجا مبتكرا في الحيوانات الحية التي تستخدم بروتون المشترك (1 H)، بالإضافة إلى الفلور (19 F) التصوير بالرنين المغناطيسي. هذه المنهجية الجديدة لديها امكانات متعدية للكشف عن سوء امتصاص حامض الصفراء في الممارسة السريرية.
Abstract
جنبا إلى جنب مع دورها التقليدي كما المنظفات التي تسهل امتصاص الدهون والأدب الناشئة يشير إلى أن الأحماض الصفراوية هي عبارة عن جزيئات الإشارة القوية التي تؤثر على الأجهزة متعددة؛ أنها تعدل حركية الأمعاء وإنتاج الهرمون، وتغيير لهجة الأوعية الدموية، واستقلاب الجلوكوز، ايض الدهون، واستخدام الطاقة. التغيرات في الأحماض الصفراوية البراز قد يغير microbiome الأمعاء وتعزيز أمراض القولون بما فيها الإسهال cholerrheic وسرطان القولون. المنظمين الرئيسيين من البراز تكوين الأحماض الصفراوية هي صغيرة في الأمعاء قمي تعتمد على الصوديوم حامض الصفراء الناقل (ASBT) ونمو الخلايا الليفية عامل 19 (FGF19). انخفاض التعبير وظيفة ASBT يقلل المعوية حمض الصفراء يصل تتخذ. وعلاوة على ذلك، تشير في المختبر البيانات أن بعض الأدوية وافقت عليها الهيئة تمنع وظيفة ASBT. نقص الإفراج FGF19 يزيد تركيب الحامض المراري الكبدي وإطلاقها في الأمعاء إلى المستويات التي تطغى ASBT. إما ASBT خلل أو نقص FGF19 يزيد وقد يسبب الأحماض الصفراوية ECAL والإسهال المزمن وتعزيز الأورام القولون. للأسف، وأدوات لقياس الصفراء سوء حامض والإجراءات المخدرات على نقل حامض الصفراء في الجسم الحي محدودة. لفهم إجراءات معقدة من الأحماض الصفراوية، يطلب من التقنيات التي تتيح رصد في وقت واحد من الأحماض الصفراوية في الأمعاء والأنسجة التمثيل الغذائي. وأدى ذلك لنا أن نتصور طريقة مبتكرة لقياس نقل حامض الصفراء في الحيوانات الحية باستخدام مزيج من بروتون (1 H) والفلور (19 F) التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). القائم على استشفاف جديدة لالفلور (19 F) تم إنشاء التصوير بالرنين المغناطيسي الحيوانات الحية واختبار، سواء في التجارب المختبرية والحية. وتشمل نقاط القوة في هذا النهج وعدم التعرض للإشعاعات وإمكانية متعدية المؤينة للبحوث والممارسة السريرية.
Introduction
جنبا إلى جنب مع الدور الكلاسيكي على النحو المنظفات التي تسهل امتصاص الدهون من الأمعاء، وقد ظهرت الأحماض الصفراوية كما الجزيئات يشير قوية تؤثر على أجهزة متعددة بالإضافة إلى تلك التي ترتبط مع 1،2 الدوران المعوي الكبدي بهم. بالإضافة إلى السيطرة على عملية التمثيل الغذائي الخاصة بهم، والأحماض الصفراوية تعدل عدة جوانب من علم وظائف الأعضاء الهضمية (على سبيل المثال، حركية الأمعاء وإنتاج هرمون إنكرتين، علم وظائف الأعضاء القولون، والوقاية من الاصابة بالسرطان) ولها تأثيرات جهازية على لهجة الأوعية الدموية، والجلوكوز واستقلاب الشحوم، واستخدام الطاقة. وفي حين أن بعض هذه الآثار بوساطة في القناة الهضمية، ومن المقرر أن التغييرات بعد الأكل في مستويات حمض الصفراء النظامية الآخرين، كما لوحظ في المرضى الذين يعانون من السمنة المفرطة أو بعد عملية جراحية في المعدة الالتفافية. لإلقاء الضوء على الفعاليات الاستقلابية معقدة من الأحماض الصفراوية مطلوب تكنولوجيا جديدة تسمح للرصد في وقت واحد من مستويات حمض الصفراء في مقصورات تشريحية مختلفة، في الجهاز الهضمي، والفوقيةالأنسجة الأيضية (الكبد والبنكرياس والعضلات والهيكل العظمي والدهنية). الحصول على هذه المعلومات الزمانية والمكانية يتطلب التكنولوجيا المبتكرة – في مجال التصوير فيفو باستخدام استشفاف الحامض المراري جديدة كما هو موضح هنا مثل هذا النهج الجديد.
وينظم تكوين الأحماض الصفراوية والتوزيع في مقصورات التشريحية بعوامل التي تعدل تأليفهم الكبد وامتصاص فائفي، بما في ذلك النظام الغذائي، والجراحة، واستخدام المضادات الحيوية والتغيرات في النباتات الأمعاء. والمنظم الرئيسي من الأمعاء امتصاص حامض الصفراء للتداولها المعوي الكبدي 3 (الشكل 1) هو فائفي قمي تعتمد على الصوديوم حامض الصفراء الناقل (ASBT، SLC10A2). على الرغم من أن يحدث امتصاص السلبي في جميع أنحاء الأمعاء، ASBT تتوسط امتصاص 95٪ من الأحماض الصفراوية في الأمعاء بحيث عادة ما يكون هناك تسرب محدود من الأحماض الصفراوية في البراز. زادت الفئران الأحماض الصفراوية البرازية والمجلس الدولي للمطارات الصفراء تقلص Asbt-ناقص (Slc10a2 – – /)د تجمع 4.
الشكل 1: الدوران المعوي الكبدي من الأحماض الصفراوية.
مثال على الدوران المعوي الكبدي حيث يتم توليفها الأحماض الصفراوية في الكبد ويطرح في القنوات الصفراوية، المخزنة في المرارة، تم إصداره في القريب الأمعاء الصغيرة مع وجبات الطعام، واتخاذ بنشاط تصل عبر ASBT في القاصي الدقاق. في حين يتم امتصاص كميات صغيرة من الأحماض الصفراوية بشكل سلبي في جميع أنحاء الأمعاء، ويتم نقل ما يقرب من 95٪ من الأحماض الصفراوية في الأمعاء بنشاط ASBT مما أدى إلى الحد الأدنى من فقدان (حوالي 5٪) في البراز التي يتم تعويض بمقدار مماثل من تركيب الحامض المراري الجديد في الكبد، وبالتالي الحفاظ على بركة حامض الصفراء ثابتة للدولة. الأسهم على الحق في تحديد العوامل التي قد تؤثر على الاستقرار حامض الصفراء الأصلي وصفت الفلور، بما في ذلك حمض المعدة والبنكرياس والانزيمات المخاطية المعوية، ومعظم importantlذ، الانزيمات حلمهي الصادرة عن الأنواع المطثية التي تستعمر الأمعاء الدقيقة البعيدة والقولون. (تم التعديل بإذن 16) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
سوء حامض الصفراء يمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع، كل منها يزيد من الأحماض الصفراوية dihydroxy البراز، مما يسبب الإسهال متقطعة أو مزمنة. اكتب 1 نتائج من أمراض فائفي الإجمالي (على سبيل المثال، استئصال، مرض كرون) 5. اكتب 3 النتائج من المرارة، قطع المبهم، وأمراض الجهاز الهضمي، زيادة نمو البكتريا، وقصور البنكرياس. في المقابل، الأشخاص الذين يعانون من (نوع 2) سوء امتصاص حامض الصفراء "الأساسي" تحديا هائلا التشخيص لأنها تفتقر إلى مثل هذه الظروف سابقة وليس لديهم دليل على علم الأمراض في الدقاق. وبالتالي، وتشخص خطأ حامض الصفراء الأساسي سوء الامتصاص عادة مثل الإسهال ف redominant متلازمة القولون العصبي (IBS-D)، وربما كان السبب الأكثر شيوعا للزيارات المتعلقة الجهاز الهضمي العيادات الخارجية. وتشير التقديرات إلى أن ثلث المرضى الذين يعانون من IBS-D يكون سوء حامض الصفراء الابتدائي؛ في الولايات المتحدة، وهذا قد يمثل عدة ملايين من الأشخاص 5. وتشير رؤى حديثة أن BAM الأساسي مستمد من ضعف تثبيط ردود الفعل من تركيب الحامض المراري الكبدي عن طريق الأمعاء نمو الخلايا الليفية عامل 19 (FGF19)، وليس من انخفاض التعبير أو وظيفة ASBT.
في سوء امتصاص حامض الصفراء الابتدائي، وانخفاض مستويات البلازما من FGF19 تفشل في اغلاق الكبدي تركيب الحامض المراري – الزيادة الناتجة في الأحماض الصفراوية في الأمعاء التشبع الناقلين حامض الصفراء، بما في ذلك ASBT، وانسكاب زيادتها من الأحماض الصفراوية في البراز يسبب الإسهال 6 (الشكل 2). الفئران تعاني من نقص في Fgf15 (FGF19 الفئران) وموسعة تجمع الحامض المراري وزيادة الأحماض الصفراوية البرازية 7.
<p class= "jove_content">
الشكل 2: آليات المعوية الصفراء حمض سوء الامتصاص.
عادة، كما هو مبين في لوحة A، ويتم امتصاص حوالي 95٪ من الأحماض الصفراوية في الأمعاء عن طريق النقل النشط في الدقاق البعيدة عبر ASBT. عندما التعبير ASBT أو النشاط يخف (لوحة B)، وضعف الأمعاء النتائج الحامض المراري امتصاص في تسرب الأحماض الصفراوية في القولون. مع ضعف الإشارات FGF19 (لوحة C)، ونقص التغذية المرتدة تثبيط الصفراوية الكبدية النتائج تركيب الحامض في زيادة تركيز الأحماض الصفراوية في الأمعاء التي تطغى قدرة النقل ASBT مع انسكاب الأحماض الصفراوية في القولون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
طويلة الأجل، والارتفاع المزمن في المجلس الدولي للمطارات الصفراء البرازس قد تشجع الأورام القولون. ينشأ القولون الأورام من النمو الشاذ المخاطية التقدمي مشاركة مع طفرات الجينات الجسدية، ولكن العوامل البيئية التي تزيد من الأحماض الصفراوية البراز قد تسرع وتزيد هذه العملية. في القوارض، وزيادة الأحماض الصفراوية البراز إما نتيجة للإدارة الخارجية أو نقص Asbt تعزيز النمو الشاذ القولون وتشكيل الورم 8-10.
والجدير بالذكر أن النتائج مثيرة تشير إلى أن العقاقير شائعة الاستخدام التي وافقت عليها ادارة الاغذية والعقاقير (FDA) تمنع بشكل فعال نقل حامض الصفراء التي ASBT في المختبر 11. إذا كانت هذه الأدوية تقلل نقل حامض الصفراء في الأمعاء الصغيرة في الجسم الحي، وزيادة مستويات حمض الصفراء البراز، فإن التأثير المحتمل على أمراض القولون يكون المتعلقة. وعزت حتى زيادة صغيرة في أمراض القولون لاستخدام هذا الدواء يمكن أن يكون لها تأثير كبيرا على الصحة العامة. مجموعة أدوات التي يمكن تقييم معقولية هذه في نتائج المختبر والمكشوف الوبائيةسوف أرصاد يحفز بحوث إضافية، بما في ذلك دراسات السلامة ما بعد التسويق.
على الرغم من الحاجة، المقايسات العملية لتحديد الأشخاص الذين يعانون من سوء حامض الصفراء تفتقر. ورفض القياس المباشر للأحماض الصفراوية البرازية منذ سنوات مرهقة، غير عملي، ولا يمكن الاعتماد عليها 5. وتشمل النهج البديلة قياس الاحتفاظ مشتق المشعة المسمى السيلينيوم حمض الكوليك (75 SeHCAT) ومستويات البلازما من-7α هيدروكسي-4-cholesten-3-واحد (C4)، أو محاكمة العلاجية الأضابير حامض الصفراء 75 اختبار SeHCAT له محدودية في أوروبا وليس وافقت عليها الهيئة أو متاحة للاستخدام في الولايات المتحدة وعلاوة على ذلك، حتى التعرض للإشعاع متواضع (0.26 ملي سيفرت / 75 اختبار SeHCAT) من الاختبارات التشخيصية يثير المخاوف، وزيادة نمو البكتريا وأمراض الكبد المتقدم قد تربك 75 نتيجة SeHCAT. اختبار C4 جذابة محتملة منذ فقط مطلوب البلازما، ولكن لديها منخفضة فال إيجابية تنبؤيرق والاختبار غير متاح على نطاق واسع. قياس مستويات المصل FGF19 لديها قيود مشابهة. في كثير من الأحيان الأطباء اللجوء إلى محاكمة العلاجية للمنحيات حامض الصفراء، ولكن هذا النهج لا يمكن أن توفر التشخيص النهائي من سوء حامض الصفراء 5.
لهذه الأسباب، كان ينظر إلى نهج التصوير بالرنين المغناطيسي لقياس رواية النقل الحامض المراري والتوزيع في الجسم الحي باستخدام الأحماض الصفراوية متعددة المفلورة مبتكرة (MFBA-MRI). MFBA تحتوي على ثلاث ذرات الفلور (19 F)، وهو نظير مستقر وفرة طبيعية 100٪، يتم نقلها على نحو مماثل للأحماض الصفراوية الأم 12، ويمكن استخدامها لتصور نقل حامض الصفراء مع مزيج من بروتون (1 H) والفلور ( 19 F) التصوير بالرنين المغناطيسي، لذلك، طريقة حساسة آمن دون التعرض للإشعاعات المؤينة 13،14.
Protocol
Representative Results
Discussion
تركيب CA-اليس-TFA وCA-ريال-TFMA وفي المختبر تحليل النقل الخاصة بهم باستخدام ستابلي مدين، داربي خلايا الكلى الكلاب معربا عن ASBT وخلايا الكلى الجنينية البشرية معربا عن ببتيد الصوديوم / توروكولات شارك في نقل (NTCP) وترد تفاصيل مكان آخر 13،14. هنا، يتم التركيز على تناوله ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة، والمعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى (أرقام منحة R21 DK093406 وT32 DK067872 إلى JP.R.) وجائزة الاستحقاق VA (منحة رقم 1BX002129 إلى 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" |
References
- 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).
