Bağırsak bariyeri bütünlüğü, mukozal bağışıklık yanıtını koordine ederek ve bağırsak epitelinin seçici geçirgenliğini düzenleyerek genel sağlığın korunmasında temel bir rol oynar. Bu bariyer sistemi, besinlerin geçişini kontrol ederken patojenlerin, antijenlerin ve toksinlerin sistemik dolaşıma geçişiniönler. 1. Bu arayüzün kronik bozulması, artan bağırsak geçirgenliğiyle ilişkili olan ve genellikle "sızdıran bağırsak" olarak adlandırılan bu durum, artık sadece bir sonuç olarak değil, aynı zamanda kronik inflamatuar durumların ve çeşitli bağırsak dışı patolojilerin tetikleyicisi olarak datanımlanmıştır 2.
Örneğin, bağırsak bariyerinin zayıflaması, inflamatuar bağırsak hastalığı (IBD), genç idiopatik artrit (JIA) ve tip 1 diyabet (T1D) gibi otoimmün ve metabolik bozuklukların önemli bir bileşeni olduğu gösterilmiştir. Bu, bağırsak bariyer durumunu önemli bir biyobelirteç olarak vurgulamakla birlikte, patofizyolojik süreçlerin mümkün olan en erken başlanmasını önlemek ve akut iltihapın kronik duruma ilerlemesini önlemek için terapötik bir hedefolarak da öne çıkar 3,4,5,6.
Bu bağlamda, yenidoğan dönemi, bağırsak-mikrobiyota arayüzünün oluşumu ve olgunlaşmasının ömür boyu bağırsak ve sistemik sağlığı derinden etkilediği benzersiz ve son derece hassas bir gelişimpenceresini temsil eder 7. Bu erken aşamada, bağırsak epiteli ve bağışıklık sistemi hem endojen hem de dışsal faktörlere karşı yüksek hassasiyet gösterir; hızlı büyüme ve farklılaşma yaşarken, aynı zamanda mikrobiyal kolonizasyon ve beslenme değişikliklerine uyum sağlar. Bu kritik gelişim döneminde bağırsak bariyerinin bütünlüğünü bozan bozulmalar, yaşamın ilerleyen dönemlerinde geniş bir akut ve kronik hastalık yelpazesinin başlangıcında kritik bir rol oynayabilir. Bu durumlar, gıda alerjisi gibi bağışıklık aracılı hastalıkları ve IBD, JIA ve T1D 7,8,9 gibi daha ağır kronik hastalıkları içerir. Bu hastalıklar, patofizyolojik süreçlerin genellikle erken başladığını vurgular; çünkü birincil başlangıcı genellikle çocukluk ile erken yetişkinlik arasındagerçekleşir 10,11. Bu nedenle, yenidoğanlarda bağırsak bariyeri fonksiyonunu yöneten mekanizmaları anlamak, birçok kronik hastalığın yükünü azaltmaya yönelik önleyici ve terapötik stratejiler geliştirmek için gereklidir.
Bu bağlamda, bağırsak bariyeri bütünlüğünü, kronik hastalık mekanizmalarını ve özellikle yenidoğan ortamında iltihabı incelemek için güvenilir, fizyolojik olarak ilgili araçlara acil ihtiyaç vardır. Bu tür araçlar, yetişkin bağlamında zaten kanıtlanmış deneysel testlerin hassasiyet ve etkinlikten ödün vermeden çoğaltılmasına olanak tanımalıdır. Ayrıca, yenidoğan ortamında bağırsak homeostazı üzerinde faydalı veya zararlı etkileri olacağı beklenen birçok moleküler adayın hem kısa hem de uzun vadeli etkilerinin araştırılması giderek daha acil hale gelmektedir. Mevcut araçlar arasında, neonatal fare yavrularında oral gazaj uygulaması, ilgi çekici moleküllerin belirli bir gelişim aşamasında taşınmasının oldukça güvenilir bir yöntemini temsil etmektedir. Çeşitli biyoaktif bileşiklerin, ilaçların veya mikrobiyal metabolitlerin bağırsak olgunlaşması ve bariyer fonksiyonu üzerindeki etkilerinin kontrollü incelemelerine olanak tanır.
Bu makalenin ilk bölümü, fare yavrularının Yaşam Günü (DOL) 6 tarihinden itibaren gavaj yöntemini tanımlar; bu yöntem, besin çeşitlendirmesi nedeniyle bağırsak mikrobiyotası türlerinin büyük genişlemesinden önce, sırasında ve sonrasında yapılan müdahalelerin incelenmesine olanak tanır. Bu teknik, yavrular büyüdükçe bağırsak sağlığı üzerindeki tedavi etkilerinin uzunlamasına analizlerini mümkün kılar.
Bu makalenin ikinci bölümünde ve bu yaklaşımı tamamlayıcı olarak, Ussing odaları kullanılarak kolonik epitel bariyer fonksiyonunun ex vivo değerlendirmesi, geçirgenlik özelliklerinin hassas ve nicel bir ölçümü sağlar. Yenidoğan farelerden (örneğin, DOL 10 yavrularından) kolon biyopsilerinde hem parasellüler hem de transhücresel geçirgenliğin değerlendirilmesi, epitel bariyer bütünlüğü ve fonksiyonu üzerindeki birkaç ana adayın etkisinin hassas belirlenmesine olanak tanır. Parasellüler taşıma, epitel tabakasının hücrelerarası boşluğunda gerçekleşen esasen pasif bir mekanizmadır. Elektrokimyasal ve osmotik gradyanlarla oluşan küçük çözünücülerin lümenden bazolateral tarafa geçişini sağlar. Bu mekanizma esas olarak sıkı birleşim ailesine ait proteinler, örneğin klaudinler ve okludin tarafından düzenlenir. Transhücresel taşıma ise, daha büyük çözünen maddelerin emilimine ve epitel hücreleri aracılığıyla belirli kanallar, taşıyıcılar ve pompalar aracılığıyla gerçekleşmesine olanak tanıyan aktif bir mekanizmadır.
Fluorescein izotiosiyanat (FITC)-dextran (4 kDa) büyüklüğü nedeniyle ağırlıklı olarak parasellüler taşınım geçirirken, yadağ peroksidazı (HRP; 44 kDa) hücre transhücresel yollarla bazolateral tarafa seçici olarak iletilir. Bu endozen olmayan belirteçlerin nicelendirilmesi, sırasıyla parasellüler ve transhücresel geçirgenliklerin belirgin değerlendirilmesini sağlar. FITC ve HRP ile yapılan Ussing odası testi, doku mimarisini korur ve bağırsak yolunun herhangi bir segmentinin sırasıyla parasellüler ve transhücresel geçirgenliklerinin gerçek zamanlı ölçümüne olanak tanır. Yenidoğan gavaji ve Ussing odası analizinin bu kombinasyonu, belirli moleküllerin bağırsak bariyerinin işlevini hem hemen hem de uzun zaman dilimlerinde nasıl etkilediğini incelemek için güçlü bir strateji sunar; iltihabı azaltmak ve kronik hastalığı hayatın en erken aşamalarından itibaren önlemek için stratejiler geliştirir.
Özetle, bu protokol şu konuları mümkün kılan iki tamamlayıcı deneysel prosedürü tanımlar: (1) erken yenidoğan döneminde fare yavrulara ilgi duyan moleküllerin uygulanması (adım 1); (2) Ussing odaları kullanılarak neonatal yavrulardan südden kesilen yavrulara kadar bağırsak segmentlerinde hem para hem de transhücresel geçirgenliğin değerlendirilmesi (adımlar 2-6).