Dunne darm-afhankelijke gal zuur reabsorptie en feedback remming van hepatische gal zuur synthese is belangrijk voor systemische homeostase en gezondheid. In deze studie beschrijven we een muismodel voor ileale resectie ileectomy-geïnduceerde gal malabsorptie, overaccumulation, en toxiciteit in de darm van de muis te evalueren.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Overaccumulation van de Ileectomy-geïnduceerde gal in de darm van de muis
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Intestinale resectie is een gemeenschappelijk therapeutische benadering voor menselijke ziekten zoals zwaarlijvigheid, ontstekingsdarmziekte, ziekte van Crohn en darmkanker die vaak leidt tot ernstige korte darm syndroom-achtige nadelige effecten met inbegrip van gal zuur diarree, dehydratatie, elektrolytenstoornissen en malabsorptie van voedingsstoffen. Hier introduceren we een model lymfkliertest ileale resectie, ileectomy, om te evalueren van de mededeling van de weefsel en het onderhoud van systemische homeostase genoemd. Na ileale resectie is Circulerend bloed permanent verstoken van het ileum-specifieke endocriene hormoon fibroblast groeifactor 15 (FGF15), die de versies van de endocriene remming van gal zuur synthese in de lever. In combinatie met de toenemende productie en afgeschaft reabsorptie van galzuren na het verwijderen van het ileum, last muizen die onderging operatie een van gal zout overaccumulation in de darm en de geassocieerde diarree, de morbiditeit en de mortaliteit. Roman gebruik van het model van de chirurgie geïntroduceerd in deze studie kan inzicht verwerven mechanistische en functionele in ileale controle van systemische metabole verordening in fysiologie en ziekte.
Inleiding
In moderne biomedisch onderzoek, worden genetisch gemanipuleerde diermodellen wijd gebruikt om te sprokkelen inzichten in ziekten bij de mens. In het bijzonder zijn weefsel of cel-specifieke functies van de winst-en verliesrekening van genen gebruikt om de studie van moleculaire verordening evenals geïnduceerde biologische effecten. Ondanks de vooruitgang in het manipuleren van doel genen in vivo, zijn er aanhoudende beperkingen. Eerste, vele cel of het weefsel specifieke verwijderingen beïnvloedt meerdere organen. Bijvoorbeeld zal epitheliale gene schrapping elimineren expressie in epitheel van meerdere weefsels. Verder, zelfs als schrapping beperkt tot een specifieke weefsel is, ruimtelijke controle is zelden haalbaar. Bijvoorbeeld, in een weefsel zoals de darm verrichten afzonderlijke segmenten zeer specifieke functies die met precisie in vivokunnen niet worden gemanipuleerd. In deze situaties, resectie van de gen-bevattende weefsels wordt beschouwd als een efficiënter studeren aanpak om de betekenis van het mechanistische en functionele weefsel communicatiemiddelen.
Ileectomy wordt meestal gebruikt in patiënten met de ziekte van Crohn en inflammatoire ziekten waarbij de distale ileum 1,2,3. Het ileum meestal produceert verschillende energie-opslag hormonen zoals fibroblast groeifactor 15/19 (FGF15/19), peptide YY (PYY) en glucagon-achtige peptide 1/2 (GLP1/2); deze hormonen spelen een belangrijke rol voor lokale en endocriene in veel biologische functies4,5,6. Onder deze hormonen, is FGF15 geïdentificeerd als een robuuste endocriene inhibitor van gal zuur synthese in de lever. Zodra convergentieperiode in ileale enterocyten, activeert galzuren de nucleaire receptor farnesoid X receptor (FXR) ter stimulering van Fgf15 expressie, wat vervolgens tot feedback remming van hepatische gal zuur synthese 7 leidt. In een recente studie, we de muismodel van ileectomy ingevoerd om te bestuderen van de ileale kruppel-achtige factor 15 (KLF15) -Fgf15 as die circadiane gal zuur productie in de lever 8 regeltsignalering. Bovenal binnengebracht wij een nieuwe familie, de kruppel-achtige factoren, met name KLF15, gal zuur biologie. Op basis van functionele studies, met inbegrip van ileectomy chirurgie, vastbesloten wij dat KLF15 upregulates gal zuur synthese via een indirecte niet-hepatische mechanisme. Ileale KLF15 is ten slotte ook geïdentificeerd als de eerste endogene negatieve regulator van Fgf15.
De intestinale segmenten aflopend van proximaal naar DISTAAL regio's zijn verantwoordelijk voor de opname van verschillende voedingsstoffen. Het ileum is het verantwoordelijk voor gal zuur en vitamine B12 (VB12) absorptie 9grote segment. Een eerdere studie dienst een muismodel van proximale gut resectie te bestuderen van korte darmsyndroom; verschillende lengtes van de resectie, diëten en hechtdraad typen werden voorgesteld om een optimale na chirurgie overleving tarief 10. Een meer recente herziening geeft bovendien aan dat ileale resectie doorgaans resulteert in meer ernstige ziekte dan andere gastro-intestinale (GI) segment resections vanwege de verminderde aanpassingscapaciteit van de resterende tract 11. Dit onderwerp heeft opgedaan intensieve belangen van fundamenteel en klinisch onderzoeksgroepen, overwegende dat het begrip van nuttige toepassing en de effectieve therapeutische benaderingen zijn nog steeds beperkt.
Gal zuur diarree het gevolg van onevenwichtigheden in Gal zuur homeostase in de enterohepatische circulatie 12,13. Kan het een gevolg van ileale resectie, gastro-intestinale aandoeningen of een gevolg van idiopathische gal zuur malabsorptie. Meer dan 80% van de patiënten bleken te presenteren met diarree na het ondergaan van ileale resectie 14. Ileectomy heeft de potentie om een belangrijke operatie model voor het onderzoek van gal zuur diarree. In deze studie bieden een reeks van ileale resections een kleurovergang beoordeling van FGF15 deficiëntie evenals intestinale bile salt malabsorptie, overaccumulation, en giftige schade.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
dierlijke protocol werd beoordeeld en goedgekeurd door het institutionele Animal Care en gebruik Comité bij Case Western Reserve University School of Medicine, en werd uitgevoerd volgens de National Institutes of Health (NIH) richtsnoeren voor de Zorg en het gebruik van proefdieren (8ste editie, 2011). Muizen werden euthanized door methoden voldoen aan de Amerikaanse veterinaire medische vereniging (AVMA) richtsnoeren voor euthanasie van dieren (2013 editie). C57BL/6J, mannelijke, 8-16 week oude muizen werden gebruikt in dit protocol. Muizen werden gehuisvest in een 12u donker/licht cyclus omgeving.
1. preoperatieve voorbereiding
- overdracht muizen naar een schone kooi 24 h vóór de procedure. Toestaan dat dieren gratis toegang tot water. Chow voedsel vervangen door zacht voedsel (gel voedingssupplement) 4-6 h vóór de operatie om de inhoud van de dunne darm voor chirurgie.
- Steriliseren alle chirurgische instrumenten en de steriele chirurgische ups eenmalig gebruik maken. Reinig het gebied van chirurgie en de verdoving neus kegel met 70% ethanol.
- Instellen een dissectie Microscoop, Isofluraan verdoving vaporisator, instrumenten en een temperatuurgevoelig dierlijke chirurgische tafeltje voor lichaam temperatuur onderhoud. Organiseren van instrumenten, hechtingen en spuiten in een locatie die gratis toegankelijk tijdens de operatie.
- Een lichtbron opgezet om genoeg licht voor het chirurgische gebied.
- Bereiden steriele zoutoplossing van 0,9% in 5 mL spuit voor het reinigen van intestinale- en buikholte.
2. Ileectomy en Anastomosis
- verdoving muizen met Isofluraan (2-3%) in een kleine dierlijke incubatie-kamer. Bepalen van voldoende afstomping met behulp van de teen pinch techniek terwijl het dier op Isofluraan is.
- Verwijderen buikhaar door toepassing van product van de haarverwijdering en veeg haar weg met behulp van chirurgische sponzen met behoud van de verdoving. Plaats de muis op een temperatuurgevoelig kleine dierlijke chirurgische tabel ( Figuur 1 A) te handhaven van de lichaamstemperatuur op 37 ° C. behouden anesthesie met Isofluraan (1-2%) via een gelaatsmasker. Behandeling van de ogen van de muis met oogbeschadigingen en/of zalf.
- Reinigen van de huid met behulp van Povidon-Jood en 70% alcohol en dekking van het chirurgische gebied van de buik met steriele chirurgische gaas ( Figuur 1 B).
- Maken een middellijn abdominale incisie met een chirurgische scalpel zodra de verdoving van kracht is. Gebruik van een applicator katoen-tipped ter bescherming van de darm en trek muis buikspier met oprolmechanismen volledig open en bloot de buikholte ( Figuur 1 C).
- Zoek de blindedarm. Vanaf de blindedarm, zorgvuldig verlaat de aangesloten ileum en een deel van het jejunum buikholte ( Figuur 1 D).
Opmerking: De blindedarm kan gemakkelijk worden geïdentificeerd vanwege zijn grote omvang zelfs na het vasten. - Ligate de bovenste tak van de superieure mesenterische slagader met een 7-0 zijde hechtdraad te occlude het bloed leveren de ileale segment dat moet worden weggesneden. De ileale kleur verandert van roze naar donker paars na afbinding. ( Figuur 1 E - F).
- Afhankelijk van het doel van het experiment, met behulp van schaar, accijnzen en verwijderen van 50% of 90% van de ileum.
Opmerking: Voor sham chirurgie, presteren niet de superieure mesenterische slagader afbinding en verwijder niet de ileum. - Spoelen de lumen van beide ileale eindigt met 0,9% zoutoplossing.
Opmerking: als de resterende intact ileum is nog steeds een normale bloedvoorziening van de superieure mesenterische slagader, een kleine hoeveelheid bloed zal worden gespoeld uit tijdens het proces. Dit geeft ook aan dat de bloedtoevoer naar de ileale uiteinden normaal is en geen ischemie zorgt ervoor tijdens de procedure van de wapendrager ( Figuur 1 G dat). - Ga naar de mesenteries aan de zijkant van beide ileale uiteinden. Aanpassing van de mesenteries en suture van de ileale eindigt samen met behulp van 8-0 hechtdraad ( Figuur 1 G - H).
- De contralaterale zijde van de ileum te houden van het ileum anastomosed op een natuurlijke manier ( Figuur 1 ik) hechtdraad.
- Suture van de bovenste en onderste zijden tussen de twee oorspronkelijke hechtingen aan grondig join de twee ileale uiteinden samen ( Figuur 1 J).
- Bevestigen dat er geen lekkage van de anastomose site na het beëindigen van de drie-stap hechten procedure ( Figuur 1 G-ik). De blindedarm en de dunne darm in de buikholte terugkeren naar de oorspronkelijke anatomische locatie. Was het gebied van chirurgie met warme 0.9% zout met behulp van een botte naald. ( Figuur 1 K).
- Sluit de insnijding van de buikspier laag met 6-0 hechtdraad. Uitlijnen van de buikhuid incisie pincet gebruiken en suture van de buikhuid om optimale wondgenezing ( Figuur 1 L).
3. Post-operatieve zorg
- overdracht de na operatie muizen voor een intensive care afdeling voor herstel. Het huis van hen in een papier-bedding kooi op een temperatuurgevoelig verwarming pad blijven 's nachts het herstel na operatie. Muizen met zacht voedsel naast gewone voedsel en water verstrekken.
- Beheren buprenorfine (0.05 - 0.1 mg/kg) met subcutane injectie elke 8-12 h voor analgesie.
Opmerking: Euthanaseren muizen door CO 2 als ernstig ziek. - Bij het eindpunt, offeren muizen met behulp van overdosed Isofluraan en oogst monsters zo nodig (punt 4).
4. Evaluatie van Ileectomy-geïnduceerde gal Overaccumulation
- wegen en ontleden de muizen een dag na een resectie van 0% (schijn), 50% of 90% van de ileum.
- Verwijderen van het GI-darmkanaal en wegen. Bereken het gewicht van de GI/lichaam gewicht verhouding te beoordelen van de ernst van gal zout malabsorptie en overaccumulation.
- De GI traktaten Breng in conische buizen van 15 mL en snij ze in korte segmenten met behulp van schaar. Na het uitsnijden, centrifuge op 3000 x g gedurende 10 minuten het supernatant (GI vloeistof met galzouten) overbrengen naar een schone buis.
- Meten van het totale volume en gewicht van GI vloeistof en bereken de vloeistof gewicht GI darmkanaal/gewicht verhouding verder beoordelen gal overaccumulation in de GI tractus.
- Bepaalt het bedrag van de totale gal in het supernatant door gal acid test zoals beschreven in verwijzing 8.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De procedures voor de ileectomy staan in Figuur 1. De eerste stap omvat de voorbereiding van de buikhuid muis, een abdominale sneetje maken en het gebruik van oprolmechanismen volledig bloot van de darm (Figuur 1A-C). Vervolgens de muis blindedarm bevond (Figuur 1D); gezien het feit dat de grootte en vorm er een herkenbaar oriëntatiepunt. De blindedarm, deel van de d...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Om een succesvolle ileectomy, moet de superieure mesenterische slagader op voorhand worden afgebonden om te blokkeren van de bloedtoevoer naar het resecting segment. De ischemische ileale segment zal Donkerpaars draai na afbinding. De ileale segment moet dan volledig worden gereseceerd. Een normale bloedvoorziening moet worden gezorgd voor de ingehouden uiteinden. Dit is essentieel om te voorkomen bloeden en oneigenlijke verwijdering, die kan gemakkelijk chirurgische storing van de oorzaak als het gevolg van ischemische ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit onderzoek wordt ondersteund door Tom Peterson Foundation en NIH grant R01-HL119780 (Jain, MK).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Dissection microscope | Olympus | SZ61 | Voor chirurgie |
| Animal temperature controller | Physitemp Instruments, Inc. | TCAT-2LV | Voor lichaamstemperatuur controle |
| Isoflurane anesthetic vaporizer | VetEquip | 911104 | Voor anesthesie |
| Dissection forceps | Fine Science Tools, Inc. | 11274-20 | Voor chirurgie |
| Scissors | Fine Science Tools, Inc. | 14084-08 | Voor chirurgie |
| Needle holder | Roboz Surgical Instrument Co. | RS-7882 | Voor chirurgie |
| Micro knives-needle blade | Fisher Scientific | 10318-14 | Voor chirurgie |
| 6-0 monofilament suture | Ethicon | 1698G | Voor abdominale huid sluiting |
| 7-0 silk suture | Ethicon | 766G | Voor ligatie |
| 8-0 monofilament suture | Ethicon | 1714G | Voor anastomose |
| Surgical sponges | Dynarex Corp. | 3333 | Voor chirurgie |
| Small cotton-tipped applicators | Fisher Scientific | 23-400-118 | Voor chirurgie |
| Isoflurane | Piramal Healthcare Limited | 66794-013-25 | Voor anesthesie |
| Buprenorphine hydrochloride | Reckitt-Benckiser Pharmaceuticals | 12496-0757-1 | Voor pijnstilling |
| 0.9% sodium chloride Injection | B. Braun Medical Inc. | 0264-7800-10 | Voor wassen/injectie |
| Povidone iodine prep solution | Dynarex Corp. | 1413 | Voor huid voorbereiding |
| Puralube vet ointment | Dechra Veterinary Products | 17033-211-38 | Voor oogbescherming |
| Hair remover lotion | Church & Dwight Co., Inc. | Voor huid voorbereiding | |
| Intensive care unit | ThermoCare | FW-1 | Voor post-operatieve herstel |
| DietGel recovery | ClearH2O | 72-06-5022 | Voor post-operatieve herstel |
| Aurum total RNA fatty and fibrous tissue kit | Bio-Rad | 7326830 | Voor RNA isolatie |
| iScript reverse transcription supermix for RT-qPCR | Bio-Rad | 1708841 | Voor reverse transcriptie assay |
| TaqMan fast advanced master mix | Applied Biosystems/Life Technologies | 4444965 | Voor QPCR analyse |
| Total bile acid assay kit | Genzyme Diagnostic | DZ042A-K01 | Voor galzuur assay |
| C57BL/6J | The Jackson Laboratory |
Referenties
- McLeod, R. S. Surgery for inflammatory bowel diseases. Dig Dis. 21, 168-179 (2003).
- Hancock, L., Windsor, A. C., Mortensen, N. J. Inflammatory bowel disease: the view of the surgeon. Colorectal Dis. 8, 10-14 (2006).
- Polle, S. W., Bemelman, W. A. Surgery insight: minimally invasive surgery for IBD. Nat Clin Pract Gastroenterol Hepatol. 4, 324-335 (2007).
- Fon Tacer, K., et al. Research resource: Comprehensive expression atlas of the fibroblast growth factor system in adult mouse. Mol Endocrinol. 24, 2050-2064 (2010).
- Pournaras, D. J., et al. The role of bile after Roux-en-Y gastric bypass in promoting weight loss and improving glycaemic control. Endocrinology. 153, 3613-3619 (2012).
- Spreckley, E., Murphy, K. G. The L-Cell in Nutritional Sensing and the Regulation of Appetite. Front Nutr. 2, 23(2015).
- Inagaki, T., et al. Fibroblast growth factor 15 functions as an enterohepatic signal to regulate bile acid homeostasis. Cell Metab. 2, 217-225 (2005).
- Han, S., et al. Circadian control of bile acid synthesis by a KLF15-Fgf15 axis. Nat Commun. 6, 7231(2015).
- Christl, S. U., Scheppach, W. Metabolic consequences of total colectomy. Scand J Gastroenterol Suppl. 222, 20-24 (1997).
- Helmrath, M. A., VanderKolk, W. E., Can, G., Erwin, C. R., Warner, B. W. Intestinal adaptation following massive small bowel resection in the mouse. J Am Coll Surg. 183, 441-449 (1996).
- Tappenden, K. A. Pathophysiology of short bowel syndrome: considerations of resected and residual anatomy. J Parenter Enteral Nutr. 38, 14-22 (2014).
- Camilleri, M. Bile Acid diarrhea: prevalence, pathogenesis, and therapy. Gut Liver. 9, 332-339 (2015).
- Camilleri, M. Advances in understanding of bile acid diarrhea. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 8, 49-61 (2014).
- Mottacki, N., Simren, M., Bajor, A. Review article: bile acid diarrhoea - pathogenesis, diagnosis and management. Aliment Pharmacol Ther. 43, 884-898 (2016).
- Rao, A., et al. The organic solute transporter alpha-beta, Ostalpha-Ostbeta, is essential for intestinal bile acid transport and homeostasis. Proc Natl Acad Sci. 105, 3891-3896 (2008).
- Hofmann, A. F., Poley, J. R. Cholestyramine treatment of diarrhea associated with ileal resection. N Engl J Med. 281, 397-402 (1969).
- Kir, S., et al. FGF19 as a postprandial, insulin-independent activator of hepatic protein and glycogen synthesis. Science. 331, 1621-1624 (2011).
- Kuipers, F., Bloks, V. W., Groen, A. K. Beyond intestinal soap--bile acids in metabolic control. Nat Rev Endocrinol. 10, 488-498 (2014).
- Buchman, A. L., Scolapio, J., Fryer, J. AGA technical review on short bowel syndrome and intestinal transplantation. Gastroenterology. 124, 1111-1134 (2003).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
