Naast hun klassieke rol als detergentia dat vet in de darm te vergemakkelijken, zijn galzuren ontwikkeld tot krachtige signaalmoleculen beïnvloeden meerdere organen naast die verband houden met de enterohepatische circulatie 1,2. Naast het controleren van hun eigen metabolisme, galzuren moduleren verschillende aspecten van gastrointestinale fysiologie (bijvoorbeeld darmmotiliteit en incretinehormoon productie, colon fysiologie en kanker gevoeligheid) en systemische effecten op de vasculaire tonus, glucose en lipidemetabolisme en energiegebruik. Hoewel sommige van deze effecten tot stand in de darm, weer om postprandiale veranderingen in systemische galzuur niveaus, zoals in obese patiënten of na gastric bypass operatie. De complexe metabolische werkingen van galzuren nieuwe technologie vereist dat gelijktijdige controle van galzuur niveaus in verschillende anatomische compartimenten toestaat, in het maagdarmkanaal en meta helderenbolic weefsels (lever, pancreas, skeletspier en vetweefsel). Het verkrijgen van een dergelijke temporele en ruimtelijke informatie vereist innovatieve techniek - in vivo beeldvorming met behulp van nieuwe galzuur tracers zoals hier beschreven is zo'n nieuwe benadering.
Galzuur samenstelling en distributie in anatomische compartimenten worden gereguleerd door factoren die hun lever synthese en ileale opname, met inbegrip van voeding, chirurgie, gebruik van antibiotica en de veranderingen in de darmflora te moduleren. Een belangrijke regulator van intestinale galzuur opname vanwege hun enterohepatische circulatie 3 (figuur 1) is de dunne apicale natrium-afhankelijke galzuur Transporter (ASBT; SLC10A2). Hoewel passieve absorptie optreedt gedurende de darmen, ASBT medieert opname van 95% van intestinale galzuren zodat normaal beperkt is morsen van galzuren in de ontlasting. ASBT-deficiënte (Slc10a2 - / -) muizen fecale galzuren en een verminderde gal aci toegenomend zwembad 4.

Figuur 1: enterohepatische circulatie van galzuren.
Illustratie van enterohepatische circulatie waarbij galzuren worden in de lever gesynthetiseerd, uitgescheiden in de gal Boom, opgeslagen in de galblaas, vrij in de proximale dunne darm met maaltijden, en actief opgenomen via ASBT in de distale Ileum. Dat kleine hoeveelheden galzuren passief gehele darm geabsorbeerd worden ongeveer 95% van intestinale galzuren actief getransporteerd ASBT er nauwelijks (ongeveer 5%) verlies van de ontlasting die wordt gecompenseerd door een gelijke hoeveelheid nieuwe galzuur synthese de lever, waardoor het handhaven van een steady-state galzuren. De pijlen op de juiste identificatie van factoren die van invloed kunnen zijn autochtone en fluor gemerkte galzuur stabiliteit, met inbegrip van maagzuur, pancreas en intestinale slijmvlies enzymen, en, het meest importantly, hydrolytische enzymen vrijgegeven door Clostridium soorten die de distale dunne darm en dikke darm te koloniseren. (Gewijzigd met toestemming 16) Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Galzuur malabsorptie kan worden onderverdeeld in drie typen, elk toeneemt fecale dihydroxy galzuren, waardoor intermitterende of chronische diarree veroorzaken. Type 1 gevolg is van grove ileale pathologie (bv, resectie, de ziekte van Crohn) 5. Type 3 resultaten van cholecystectomie, vagotomie, coeliakie, bacteriële overgroei en pancreas insufficiëntie. Daarentegen mensen met primaire (type 2) galzuur malabsorptie vormen een enorme diagnostische uitdaging omdat ze geen dergelijke voorafgaande voorwaarden niet aannemelijk pathologie in het ileum niet. Derhalve wordt primair galzuur malabsorptie vaak verkeerd gediagnosticeerd als diarree-predominant prikkelbare darmsyndroom (IBS-D), misschien wel de meest voorkomende reden voor gastro-enterologie gerelateerde poliklinische bezoeken. Er wordt geschat dat een derde van de patiënten met IBS-D primair galzuur malabsorptie; in de VS, kan dit een paar miljoen mensen 5 vertegenwoordigen. Recente inzichten geven aan dat de primaire BAM is afgeleid van een verminderde feedback remming van de lever galzuursynthese door intestinale fibroblast groeifactor-19 (FGF19), niet van verminderde expressie of functie van ASBT.
In primaire galzuren malabsorptie, lage plasmaspiegels van FGF19 niet af te sluiten hepatische galzuursynthese - de resulterende toename van intestinale galzuren verzadigd galzuur transporters, waaronder ASBT en augmented morsen van galzuren in de ontlasting veroorzaakt diarree 6 (Figuur 2). Deficiënte muizen in Fgf15 (muizen FGF19) hebben een uitgebreide galzuren en een verhoogde fecale galzuren 7.

Figuur 2: Mechanismen van Intestinal Bile Acid Malabsorptie.
Normaal, zoals getoond in panel A, ongeveer 95% van intestinale galzuren worden geabsorbeerd door actief transport in het distale ileum via ASBT. Wanneer ASBT expressie of activiteit wordt verminderd (paneel B), verminderde darm galzuur opname resulteert in verspilling van galzuren in de dikke darm. Met een verminderde FGF19 signalering (paneel C), het gebrek aan feedback remming van de lever galzuursynthese resulteert in verhoogde concentraties van intestinale galzuren dat ASBT transportcapaciteit met het morsen van galzuren in de dikke darm te overweldigen. Klik hier om een grotere versie te bekijken dit figuur.
Op lange termijn, chronische verhoging in fecal gal acids kan colon neoplasie te promoten. Colon neoplasie komt voort uit progressieve mucosale dysplasie geassocieerd met somatische genmutaties, maar omgevingsfactoren die fecale galzuren kan versnellen en versterken dit proces te verhogen. Bij knaagdieren, verhoogde fecale galzuren hetzij als gevolg van exogene toediening of ASBT deficiëntie bevorderen colon dysplasie en tumorvorming 8-10.
Met name provocerende bevindingen wijzen erop dat veel gebruikte drugs door de Food and Drug Administration (FDA) goedgekeurd krachtig remmen galzuur transport door ASBT in vitro 11. Als deze drugs, verminderen de dunne darm galzuur transport in vivo en het verhogen van fecale galzuur niveaus, zou de mogelijke impact op colon pathologie betrekking. Zelfs een kleine toename colon pathologie die aan het gebruik van een dergelijk geneesmiddel kan een belangrijk gezondheidsprobleem impact. Een toolkit die de plausibiliteit van deze in vitro bevindingen en epidemiologische ob kunnen beoordelenservations zou aanvullend onderzoek, met inbegrip van post-marketing onderzoek naar de veiligheid te bevorderen.
Ondanks de noodzaak praktische assays identificeren mensen met galzuren malabsorptie ontbreken. Directe meting van fecale galzuren werd jaren geleden afgewezen als omslachtig, onpraktisch en onbetrouwbaar 5. Alternatieve benaderingen omvatten het meten van het behoud van een radioactief selenium gemerkt cholinezuur derivaten (75 SeHCAT) en plasmaniveaus van 7α-hydroxy-4-cholesten-3-on (C4), of een therapeutisch proces galzuur bindmiddelen. 75 SeHCAT testing beperkte beschikbaarheid in Europa en is niet FDA-goedgekeurd of beschikbaar is voor gebruik in de VS zelfs bescheiden blootstelling aan straling (0,26 mSv / 75 SeHCAT test) van diagnostische tests geeft aanleiding tot bezorgdheid, en bacteriële overgroei en gevorderde leverziekte kan 75 SeHCAT resultaten verwarren. C4 testen potentieel aantrekkelijk aangezien alleen plasma nodig is, maar het heeft lage positieve voorspellende valUE en testen is niet algemeen beschikbaar. Meten serumniveaus van FGF19 heeft dezelfde beperkingen. Veel clinici toevlucht nemen tot een therapeutisch proces van galzuursequestranten, maar deze benadering kan geen definitieve diagnose galzuur malabsorptie 5.
Daarom werd een nieuwe benadering ontworpen om MRI galzuur transport en distributie in vivo meten met behulp innovatief multi-gefluoreerde galzuren (MFBA-MRI). MFBA met drie atomen van fluor (19 F), een stabiele isotoop van 100% natuurlijke abundantie, zijn eveneens getransporteerd naar natief galzuren 12, en kan worden gebruikt voor het visualiseren galzuur transport met een combinatie van proton (1H) en fluorine ( 19 F) MRI, een gevoelige, veilige methode zonder ioniserende straling blootstelling 13,14.