В естественных условиях метод для оценки барьер крови кишки и печени метаболизм микробиоты продукции
Summary
Доступ питательных веществ, Микробиота метаболитов и лекарственных средств в оборот контролируется барьер крови Гут (GBB). Мы описываем прямой метод измерения GBB проницаемости в vivo, который, в отличие от широко используемых косвенные методы, практически не влияет на функции печени и почек.
Abstract
Барьер крови Гут (GBB) контролирует прохождение питательных веществ, бактериальных метаболитов и наркотиков из просвета кишечника в кровь. В желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистые и метаболические заболевания, которые могут привести к более легкий доступ биологически активных соединений, например кишечника бактериальной метаболитов, кровоток нарушается целостность GBB. Таким образом проницаемость GBB может быть маркер заболеваний кишечника и extraintestinal. Кроме того увеличение проникновения бактериальной метаболитов может повлиять на функционирование всего организма.
Часто используемые методы для изучения GBB проницаемости являются осуществляется ex vivo. Точность этих методов ограничено, потому что функционирование GBB зависит от кишечных кровотока. С другой стороны, часто используемых в vivo методов может быть предвзятым, печени и почек производительности, как эти методы основаны на оценке мочи или / и периферической крови концентраций экзогенного маркеров. Здесь мы представляем прямого измерения проницаемости GBB у крыс с помощью метода в естественных условиях на основе портала крови выборки, который сохраняет кишечных кровотока и практически не влияет на функцию печени и почек.
Полиуретановые катетеры вставляются в воротной вены и нижней полой вены чуть выше печеночные Вены слияния. Крови является пробы на базовом и после отправления выбранный маркер в нужную часть желудочно-кишечного тракта. Здесь мы представляем несколько применения метода, включая (1) Оценка проницаемости кишечника ТМА, кишечника бактериальной метаболит, (2) Оценка печени Распродажа ТМА и (3) оценки кишка портал крови печень периферической крови путь кишки бактерии производные короткими цепочками жирных кислот. Кроме того протокол может также использоваться для отслеживания кишечного поглощения и метаболизма печени наркотиков или для измерения портала артериального давления.
Introduction
Гут крови барьер (GBB), также известный как кишечный барьер, является сложная многослойная система, которая отделяет просвета кишки от крови с целью ограничить проход вредных соединений обеспечивая поглощение питательных веществ1. Он состоит из трех основных слоев: слой слизи, эпителия и lamina propria.
Многочисленные факторы могут повлиять на целостность и функции GBB2. Было показано, что GBB нарушается в ЖКТ и extraintestinal заболеваний, включая заболевания сердечно-сосудистой и метаболической3, которые могут привести к повышенной проход кишечника бактериальной метаболитов в крови4. Увеличение проникновения бактериальной метаболитов кишки может повлиять на функционирование всего организма. Например недавние исследования показывают значительное влияние бактериальных метаболитов, таких как индолов, H2S, короткими цепочками жирных кислот (SCFA) и триметиламин N-оксида, системы кровообращения функции5,6,7 ,8,9. Наконец было предложено, что повышение проницаемости GBB может служить в качестве маркера метаболических и сердечно-сосудистых заболеваний, которые связаны с морфологических и функциональных изменений в кишечнике10. Таким образом отслеживание кишки портал крови и крови печень системный путь бактериальных метаболитов могут представлять интерес для фундаментальных и клинических наук.
Широко использованы экспериментальные методы для оценки GBB проницаемости, выполненных в пробирке с помощью резекции кишечника сегментов, фрагменты слизистой оболочки, или искусственных оболочек11,12. Тот факт, что надлежащее функционирование GBB требует постоянной кишечных кровотока нарушается точность этих методов. С другой стороны имеющиеся в vivo методы основаны на оценке мочи или периферической крови концентраций экзогенного маркеры13. Однако периферической крови и моче концентрации экзогенных соединений является влияние на функцию почек, т.е. скорости клубочковой фильтрации и трубчатых выведения, а также печени метаболизм, т.е., сначала пройти метаболизма. Оба параметра могут значительно различаться между субъектами исследования независимо от функции GBB.
Этот документ описывает прямого измерения проницаемости GBB у крыс с помощью портала крови. Этот метод в vivo сохраняет поток крови кишечника и практически не влияет на функции печени и почек. Описанный подход обычно не используется, возможно из-за некоторые методологические трудности. Мы подробно описать катетеризации портальной вены и нижней полой вены чуть выше впадения печеночной вены. Забор крови из воротной вены и нижней полой вены позволяет оценку Распродажа GBB проницаемость и печени, а также отслеживания кишки портал крови и крови печень системный путь молекул интереса, таких как кишечника бактериальной метаболитов или лекарства. Мы также присутствует несколько применения метода, которые были протестированы в нашей лаборатории. К ним относятся оценка проницаемости кишечника ТМА, кишечника бактериальной метаболит, оценки печени Распродажа ТМА и оценки кишка портал крови и крови печень системный путь SCFA.
Для оценки барьер крови гут проницаемости, следующие протокола следует выполнить шаги, в порядке: 1 (вставки линии для intraintestinal администраций), 3 (катетеризации портальной вены), 4 (забор крови воротной вены ), 6 (администрация маркера проницаемость кишечника), 4.
Чтобы оценить Распродажа печени и кишечнике портал крови и крови печень системный путь, следующие протокола следует выполнить шаги, в порядке: 1 (вставки линии для intraintestinal администраций), 2 (нижней полой вены катетеризация), 3 (катетеризации портальной вены), 4 (забор крови воротной вены), 5 (забор крови нижней полой вены), 6 (администрация маркера проницаемость кишечника), 4, 5, 7 ( расчет печени Распродажа).
Protocol
Representative Results
Discussion
Описывается прямой, в естественных условиях, метод измерения проницаемости GBB поддерживает closetophysiological условий в системе желудочно-кишечного тракта (сохраняет поток крови кишечника) и практически не влияет на функции печени и почек.
Важнейшим шагом этой техники явл?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работа поддерживается Министерством науки и высшего образования Республики Польша, Diamond Грант без: 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 | |
References
- 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).
