L'aggiunta di un gel pH-sensibili migliora la stabilità microemulsione per la rimozione mirata di ammoniaca colon

L'aggiunta di un gel pH-sensibili migliora la stabilità microemulsione per la rimozione mirata di ammoniaca colon
Abstract
Background
Abbiamo preparato un W /O microemulsione orale per la rimozione di ammoniaca colon (ME-RCA). L'effetto di questa microemulsione è stato influenzato dal processo di digestione nel tratto gastrointestinale. In questo articolo, ci proponiamo di dimostrare che la stabilità è stata migliorata utilizzando un gel a base di microemulsione per la rimozione di ammoniaca del colon (MBG-RCA).
Metodi
MBG-RCA è stato preparato con l'aggiunta di alginato di sodio al ME -RCA. MBG-RCA e ME-RCA sono stati fatti passare attraverso un ambiente gastrointestinale simulato, e la quantità di ammoniaca presente colon è stato quindi determinato mediante titolazione con una soluzione standard di acido cloridrico. Il pH del fluido gastrointestinale è stata misurata utilizzando una carta di prova pH e la dimensione e la forma delle microemulsioni sono state esaminate al microscopio. 18 ratti sani sono stati divisi casualmente in tre gruppi, a digiuno per 24 ore e lasciato bere normalmente. Tubi a tre vie sono stati collocati all'incrocio gastroduodenale nel gruppo I, e l'ileo terminale Gruppo II. Dopo la somministrazione intragastrica di ME-RCA, il contenuto dello stomaco del gruppo I, l'effluente dal ileo terminale nel gruppo II e scaricare dall'ano nel gruppo III sono stati raccolti. I valori di pH del succo gastrointestinale sono stati misurati dalla carta di prova pH e quelli del colon sono stati determinati da un indicatore universale. . Questi esperimenti sugli animali sono stati utilizzati anche per testare l'effetto di MBG-RCA
Risultati
MBG-RCA hanno mostrato una migliore velocità di rimozione di ammoniaca del colon artificiale di me-RCA (P < 0,05). La diminuzione del valore pH della piccola fluido intestinale artificiale causa di ME-RCA non si verifica quando è stato usato MBG-RCA. Nel processo gastrointestinale simulato, MBG-RCA mantenuta maggiore stabilità e rilasciato l'emulsione (ME-RCA) nel fluido colon. Nel tratto gastrointestinale dei normali topi SD, ME-RCA è diminuita in termini di dimensioni e ha perso la sua forma stabile dopo l'ingresso nel piccolo intestino, mentre MBG-RCA è rimasto sono stati osservati stabili e intatte emulsione gocce dall'ano. Né sostanza avuto alcun effetto sul pH dello stomaco o colon dei ratti normali (anche perché ratti normali sono stati tenuti a digiuno per 24 ore e lasciati bere normalmente, che ha determinato un basso livello di produzione di ammoniaca nel colon). Diversamente ME-RCA, MBG-RCA non ha ridotto il pH dell'intestino tenue.
Conclusioni
MBG-RCA era più stabile nel tratto gastrointestinale e più efficace nella rimozione di ammoniaca colon quando una maggiore concentrazione di ammoniaca era presente . Ciò ha permesso di ottenere la rimozione mirata di ammoniaca colon ed è un metodo promettente per prevenire l'encefalopatia epatica (HE) in studi futuri.
Sfondo
teoria ammoniaca intossicazione è centrale nella patogenesi di encefalopatia epatica (HE) [ ,,,0],1]. L'eliminazione di ammoniaca è il principale metodo di prevenzione e nel trattamento HE [2, 3]. ammoniaca intestinale è prodotto principalmente nel colon. Fino ad oggi, i metodi utilizzati per via orale per eliminare ammoniaca intestinale sono stati inefficaci. Il problema principale è che i metodi attuali non hanno modo significativo di eliminare direttamente ammoniaca e il tasso di gioco è basso. Per risolvere questi problemi, abbiamo preparato un microemulsione W /O orale per la rimozione di ammoniaca (ME-RCA). In conformità con la teoria di equilibrio acido-base, l'acido acetico è stato usato come fase acqua per ME-RCA per rimuovere l'ammoniaca, una sostanza alcalina. In precedenti esperimenti, è stato dimostrato che ME-RCA è efficace per eliminare ammoniaca, tuttavia, il suo effetto può essere influenzato dal processo digestivo nel tratto gastrointestinale [4]. E 'stato riportato da alcuni ricercatori che gel sensibili al pH possono gonfiarsi nel colon e rilasciare farmaci a causa del gradiente di pH nei fluidi gastrointestinali [5, 6]. Pertanto, abbiamo aggiunto ME-RCA alla soluzione di alginato di sodio e preparato un gel microemulsione a base per la rimozione di ammoniaca (MBG-RCA), allo scopo di migliorare la stabilità nel tratto gastrointestinale e per ottenere il rilascio specifico colon microemulsione di aumentare l'eliminazione di ammoniaca nel colon.
Metodi
considerazioni cura degli animali
I protocolli sperimentali sono stati approvati dal Comitato di cura e l'uso di animali di Dalian Medical University in conformità con le linee guida stabilite dal Consiglio canadese animali cura.
Preparazione
W /O ME-RCA e MBG-RCA sono stati preparati dalla scienza membrana e Technology center presso la University of Technology di Dalian. La ME-RCA è stato preparato utilizzando una formulazione contenente Tween 80 (tensioattivo), glicole etilenico (coagente tensioattivo), dimetil olio di silicone (fase oleosa esterna), e di ammoniaca assorbente con una soluzione di acido acetico al 30% e cloruro di sodio allo 0,9% (interna fase). Il rapporto di massa di tensioattivo e cotensioattivo era 1: 1, e il rapporto massa del petrolio e tensioattivo mista era 2: 1. Il sistema microemulsione W /O conteneva una soluzione acquosa al 20%. La microemulsione è stato aggiunto alla soluzione di alginato di sodio con un rapporto di 1:. 1, che è stata poi agitata con un agitatore magnetico per 30 minuti per preparare MBG-RCA
Il fluido gastrointestinale artificiale è stato preparato secondo la Farmacopea cinese 2005 edizione [Parte II Elenco]
. pepsina (Shanghai Becky Biotechnology Co. Ltd), trypsogen (Hefei Bo Mei Biotechnology Co. Ltd), uretano (Chinese Medical Clique Agenti chimici La impresa), Sudan III (cinese Pharmaceuticals Company), e preciso test carta pH (Shanghai Sanaisi reagente Co. Ltd) sono stati utilizzati in questo studio.
l'eliminazione di ammoniaca del colon e la stabilità del ME-RCA e MBG-RCA in un ambiente simulato gastrointestinale
adeguate quantità di ME- RCA o MBG-RCA (con lo stesso volume di ME-RCA) sono stati aggiunti al liquido artificiale. Le velocità di clearance di ammoniaca colon artificiali sono stati misurati simulando tempo di transito intestinale e ambiente pH, in accordo con il metodo precedentemente descritto [4]. proporzioni adeguate (1: 5) [7] di entrambe le preparazioni sono stati rispettivamente aggiunti al succo gastrico artificiale e lasciata riposare per 2 ore. Questi sono stati poi aggiunti alla piccola fluido intestinale artificiale per 3 ore, quindi il Ammonical fluido colon artificiale (10 g /L di ammoniaca) e lasciati riposare per 10 ore. Lo strato inferiore Ammonical stato poi utilizzato negli esperimenti. Le dimensioni e la forma di ME-RCA e MBG-RCA sono stati osservati al microscopio e i valori di pH nei fluidi sono stati monitorati utilizzando carta di prova pH preciso dopo che i fluidi erano stati lasciati a stare in piedi.
Ammoniaca nel liquido del colon artificiale era misurata secondo gli standard internazionali (ISO 6353 /2-1983). La quantità di ammoniaca è stato determinato mediante titolazione con una soluzione standard di acido cloridrico (0,5 mol /L), e il volume di acido cloridrico consumato è stato registrato. La quantità di ammoniaca nel colon: m = 0.5 × 0,01,703 mila × V.
La percentuale di ammoniaca rimossa: Gli esperimenti di cui sopra sono stati eseguiti tre volte
stabilità nell'ambiente gastrointestinale nelle normali ratti SD
18 SD. ratti sono stati divisi casualmente in tre gruppi. 6 ratti di ciascun gruppo sono stati tenuti a digiuno per 24 ore e lasciati bere normalmente. ME-RCA (0,005 L /kg) è stato utilizzato per la somministrazione intragastrica. iniezioni intraperitoneali di anestesia (10% uretano, 1000 mg /kg) sono stati usati e chirurgia viene effettuata a 37 ° C in un bagno d'acqua termostatico caldaia. Un tubo a tre vie è stata posta alla giunzione gastroduodenale, e il contenuto dello stomaco sono stati raccolti in 10 min, 20 min, 30 min, 60 min e 120 minuti dopo la somministrazione emulsione in I. Gruppo Nel Gruppo II, un tubo a tre vie era messi a ileo terminale, e gli effluenti dal tenue stati raccolti 5 ore dopo la somministrazione. Nel Gruppo III, gli scarichi dall'ano sono stati raccolti quando sono stati osservati emulsione-gocce. MBG-RCA (0,01 L /kg) è stato utilizzato anche per la somministrazione intragastrica in altri 18 ratti. Pertanto, ME-RCA o MBG-RCA è stata studiata in diversi segmenti del tratto gastrointestinale dopo somministrazione intragastrica. Le modifiche delle sostanze dopo aver attraversato lo stomaco sono stati esaminati nel gruppo I, nel piccolo intestino nel Gruppo II, e in tutto il tratto gastrointestinale nel gruppo III. Dopo colorazione con Sudan III, la dimensione e la forma del contenuto raccolti in ciascun gruppo sono stati osservati al microscopio. I valori di pH di gastrici e piccolo fluido intestinale sono stati misurati utilizzando carta di prova pH preciso prima e dopo la somministrazione intragastrica. Il pH del colon è stata misurata mediante bastone indicatore-cotone universale prima della somministrazione intragastrica e quando ME-RCA o MBG-RCA è stata osservata negli scarichi dall'ano. L'analisi statistica
L'analisi dei dati è stata effettuata utilizzando il software SPSS 13.0. Tutti i risultati sono espressi come media ± errore standard della media. analisi ripetute misure della varianza è stato utilizzato per verificare le differenze nel pH della ME-RCA e MBG-RCA per l'ambiente gastrointestinale simulato e nello stomaco dei ratti. La t-test a due campioni è stato utilizzato per testare le differenze di ME-RCA e MBG-RCA in eliminando artificiale ammoniaca del colon. Il t-test per due campioni è stato utilizzato per verificare differenze nel pH di ME-RCA e MBG-RCA nell'intestino tenue e nel colon dei ratti. P < 0.05 è stato considerato statisticamente significativo.
Risultati
comparazione dell'efficacia di ME-RCA e MBG-RCA per eliminare artificiale del colon ammoniaca
Dopo la digestione dell'enzima contenenti gastrico artificiale e piccoli fluido intestinale, velocità di clearance della ME-RCA e MBG-RCA per l'ammoniaca nel fluido colon artificiale erano 51,9 ± 1,85% e 55,92 ± 4,76% rispettivamente. I risultati sono stati statisticamente significativi (P
< 0,05), e il tasso di clearance di MBG-RCA era superiore ME-RCA
confronto della stabilità del ME-RCA e MBG-RCA nell'ambiente gastrointestinale simulato.
dimensioni e forma
ME-RCA è stato visto a gonfiarsi e diventare una emulsione nel liquido gastrico artificiale, e ha mantenuto una dimensione stabile nel piccolo fluido intestinale e del colon artificiale. particelle MBG-RCA potrebbe essere visto nel fluido intestinale gastrica e piccole artificiale, e la dimensione e la forma sono rimasti stabili e divennero emulsione come nel liquido del colon artificiale. Emulsione potrebbe essere visto al microscopio, che ha confermato che ME-RCA è stata rilasciata nel fluido del colon artificiale (Figura 1). Figura 1 Dimensioni e forma di ME-RCA e MBG-RCA in un ambiente gastrointestinale simulato in vitro. A1 - ME-RCA aspetto traslucido; B1 - ME-RCA in un ambiente gastrointestinale; C1 - ME-RCA nel liquido gastrico artificiale (× 100); D1 - ME-RCA in piccola fluido intestinale (× 100); E1 - ME-RCA nel liquido del colon (× 100) A2 - comparsa di MBG-RCA; B2 - MBG-RCA nel liquido fluido e piccoli gastrico artificiale intestinale; C2 - MBG-RCA nel liquido del colon; D2 - MBG-RCA nel liquido del colon al microscopio (× 100) (dopo essere arrivato al stomaco, il sistema di microemulsione-gel ha incontrato l'acido ed è diventato un gel)
pH
ME-RCA e MBG-RCA non avevano effetti sul pH del liquido gastrico artificiale. Sia diminuito il pH del piccolo fluido intestinale artificiale, e MBG-RCA ridotto in modo significativo l'impatto del pH rispetto ai ME-RCA (P
< 0,05). Sia diminuito il pH del liquido colon artificiali (P
< 0,05) con effetti simili (Figura 2). Figura 2 MBG-RCA ridotto significativamente l'impatto del pH della piccola fluido intestinale artificiale rispetto ME-RCA e le influenze di entrambi sul pH del liquido colon ammoniacale artificiale
Confronto della stabilità di ME-RCA e MBG-RCA nei tratti gastrointestinali dei normali topi
morfologica cambia
Il diametro medio di ME-RCA era inferiore a 0,1 micron. ME-RCA si gonfiò e divenne una emulsione dopo aver inserito lo stomaco del topo. Le goccioline di emulsione gradualmente divennero più grande entro i primi 30 min, quindi rimasti stabili. Tuttavia, sono stati deformati dopo aver raggiunto l'intestino tenue. Anche se la preparazione MBG-RCA non era ottimale, abbiamo osservato che le particelle mantenuto la loro integrità e non ha avuto significativi cambiamenti 20 minuti dopo essere entrato nello stomaco fino a raggiungere l'intestino tenue. Integrati W /O scarichi emulsione goccia sono stati rilevati dopo il passaggio attraverso il colon (Figura 3). Figura 3 cambiamenti morfologici del ME-RCA e MBG-RCA nel tratto gastrointestinale di ratti normali osservate al microscopio. A1 - Preparato ME-RCA; B1 - ME-RCA nello stomaco 10 min; C1 - ME-RCA nello stomaco 20 min; D1 - ME-RCA nello stomaco 30 min; E1 - ME-RCA nello stomaco 60 min; F1 - ME-RCA nello stomaco 120 min; G1 - ME-RCA nel piccolo intestino; H1 - ME-RCA a due punti (× 400) A2 - preparati MBG-RCA; B2 - MBG-RCA nello stomaco 10 min; C2 - MBG-RCA nello stomaco 20 min; D2 - MBG-RCA nello stomaco 30 min; E2 - MBG-RCA nello stomaco 60 min; F2 - MBG-RCA nello stomaco 120 min; G2 - MBG-RCA nel piccolo intestino; H2 - MBG-RCA a due punti (× 400)
Influenze sul pH gastrointestinale
Il pH dello stomaco sono rimasti invariati quando uno ME-RCA o MBG-RCA sono entrati nello stomaco. Il valore del pH del piccolo intestino è diminuito nei ratti amministrati ME-RCA (P
< 0,05) ed è rimasto stabile in quelli somministrati MBG-RCA (P
> 0,05). Né sostanza aveva alcuna influenza evidente sul pH del colon di ratto (P
> 0,05) (Figura 4). Figura 4 Influenza della ME-RCA e MBG-RCA pH dello stomaco, dell'intestino tenue e del colon dei ratti normali.
Discussione
Abbiamo utilizzato un W /O ME-RCA preparato utilizzando acido acetico come agente di intrappolamento rimuovere l'ammoniaca nel liquido del colon artificiale. La fase acquosa interna della emulsione era una soluzione di acido acetico e ammoniaca fu assorbito l'emulsione (microemulsione gonfiato alla dimensione e la forma dell'emulsione nel colon) e neutralizzato con acido acetico. Tuttavia, la sua instabilità nel succo gastrointestinale limita l'ulteriore utilizzo nella ricerca e altre applicazioni. In questo studio, MBG-RCA stato preparato incorporando il ME-RCA gel pH-sensibile per migliorare la sua stabilità.
La membrana liquido utilizzato per assorbire ammoniaca dovrebbe essere abbastanza stabile e mantenere la propria integrità durante il passaggio attraverso il tratto gastrointestinale fino viene espulsa dal corpo [8]. La preparazione ideale per l'eliminazione mirata di ammoniaca nel colon dovrebbe essere influenzata dal succo intestinale gastrico e piccoli, e mantenere la sua integrità fino al colon. La durata del trasporto e pH del tratto gastrointestinale sono i principali fattori che influenzano la velocità di rilascio e la posizione di farmaci per via orale, e la stabilità di farmaci membrana liquidi. Cambiamenti nella dimensione e forma potrebbe riflettere la stabilità della membrana liquida. Poiché la fase acquosa interna era acido acetico, una volta si dissolve, il pH del succo gastrointestinale diminuirebbe e mucosa potrebbe essere danneggiato. Microemulsioni sono più stabili e hanno una durata molto più lunga di emulsioni e sono spesso utilizzati come trasportatori di farmaci in vitro
. Se assunto per via orale, una microemulsione viene diluita dal succo gastrico e diventa una emulsione. Questo è un problema fondamentale nel mantenere la stabilità e il carattere della microemulsione quando viene utilizzato come veicolo per medicamenti [9].
Nell'ambiente gastrointestinale simulato, ME-RCA gonfiato nel fluido gastrico artificiale e la sua dimensione e forma quindi rimasta stabile nel piccolo fluido intestinale e colon artificiale. ME-RCA ha avuto alcun effetto sul pH del fluido gastrico artificiale, mentre ha ridotto significativamente il pH della piccola fluido intestinale artificiale. Abbiamo stabilito modelli per l'indagine gastrointestinale graduale mettendo tubi a tre vie a livello della giunzione gastro-duodenale e alla ileo terminale e raccogliendo gli scarichi dall'ano. Acqua e cibo potrebbero essere prese normalmente quando i topi si svegliarono da un intervento chirurgico. transito gastrointestinale normale può essere mantenuta ad un valore massimo ed osservata con questo metodo. È stato osservato che ME-RCA divenne deformata e ridotta nelle dimensioni, e abbassa il pH dell'intestino tenue in ratti normali, mentre MBG-RCA ovviamente ridotto questi cambiamenti rispetto ME-RCA.
Il motivo ME-RCA gonfiato nel succo gastrico artificiale può essere correlata alla diluizione fluido gastrico, tuttavia, non ha come risultato un cambiamento di pH succo gastrico. Il motivo per cui ME-RCA ha portato ad una diminuzione del pH nel piccolo intestino può indicare una perdita di sostanze acide. Per ovviare agli inconvenienti della ME-RCA e farlo passare attraverso lo stomaco e l'intestino tenue per raggiungere con successo l'obiettivo nel colon, abbiamo aggiunto un polimero naturale, alginato di sodio, di ottimizzare la preparazione di MBG-RCA sulla base di ME-RCA. MBG-RCA ha sia il vantaggio di una microemulsione e un gel. Ciò può migliorare la stabilità di farmaci e raggiungere lento rilascio e rilascio controllato di farmaci a causa della sua viscosità forte. Inoltre, possiede le caratteristiche di un sistema di rilascio del farmaco controllato gel intelligente e utilizza la risposta a pH esterno per conseguire mirati rilascio colon di ME-RCA.
Gel possono rispondere alla temperatura, pH e forza ionica, e può raggiungere rilascio del farmaco rispetto al tempo, quantità, o la località per migliorare gli effetti di farmacodinamica quando i materiali polimerici intelligenti vengono aggiunti per formare i gel intelligenti. rilascio del farmaco può essere controllata dal rigonfiamento e di ritiro. Alcuni ricercatori hanno progettato e sintetizzato un sistema gel copolimerizzazione che contiene non solo un composto idrofilico pH-sensibile, ma anche un idrofobico catena lunga compound latente e un composto azo che può essere degradato dai batteri. Questa formulazione può proteggere il farmaco da danni dovuti agli enzimi gastrici e controllo gonfiore del gel nell'intestino tenue regolando la composizione o cambiando la lunghezza della catena idrofoba. All'inizio rilascio del farmaco all'interno del gel nell'intestino tenue può quindi essere evitata, e il farmaco può essere protetto finché non viene rilasciato nel colon quando il gel è stato degradato [5, 6]. Un idrogel copolimero formato da alcool polivinilico e acido acrilico o metacrilico, ha un effetto protettivo sulla insulina in ambiente acido gastrico, tuttavia, si inizia a rilasciare o rilasciare una quantità maggiore in condizioni alcaline dell'intestino [10, 11].
l'acido alginico insolubilizes nell'ambiente basso pH dello stomaco, mentre si scioglie in ambiente alcalino dell'intestino e può anche essere degradato dagli enzimi del colon. È stato ampiamente usato per il lento rilascio e rilascio controllato di farmaci [12]. Alcuni studi hanno mostrato che il gel di alginato di calcio può rimanere stabile nel succo gastrico e gonfiarsi nel fluido intestinale. E 'una buona vettore che controlla il rilascio di materiali come farmaci acidi [13]. Chen et al [14] preparato un chitosano N, O-carbossimetil e idrogel acido alginico con un rapporto di rigonfiamento di 2,5 a pH 1,2 e 6,5 a pH 7,4. Corrispondentemente, la quantità di incapsulato sieroalbumina bovina rilasciato in condizioni acide è stata del 20%, mentre il 80% è stato rilasciato in condizioni alcaline.
Di nuovo veicolo per medicamenti, non c'è ricerca disponibile su microemulsione-gel orali per l'eliminazione del budello ammoniaca. Sulla base degli studi sopra menzionati, MBG-RCA è stato preparato secondo variazioni del pH tratto gastrointestinale, e quindi aveva il vantaggio di un gel intelligente rispetto al pH. Abbiamo trovato che MBG-RCA preparati sulla base di ME-RCA era più efficace per eliminare ammoniaca e aveva una maggiore stabilità nel tratto gastrointestinale. E 'protetto con successo ME-RCA e potrebbe passare attraverso lo stomaco e l'intestino tenue. Ciò indicava che sarebbe possibile realizzare l'obiettivo mirato rilascio colon di ME-RCA. In questo studio, non abbiamo trovato un cambiamento di pH del colon quando MBG-RCA è stato somministrato ai ratti normali. Il primo esperimento ha dimostrato che una maggiore concentrazione di ammoniaca era necessario per MBG-RCA per lavorare bene. Una differenza significativa nella efficacia orale MBG-RCA e ME-RCA per eliminare ammoniaca colon non è stato dimostrato in studi su animali perché il modello di ratto non include livelli elevati di produzione di ammoniaca nel colon. In questo esperimento, i topi normali sono stati tenuti a digiuno per 24 ore e lasciati bere normalmente, che ha portato ad un basso livello di produzione di ammoniaca nel colon. Nonostante questo, sono stati raggiunti i risultati desiderati. I dati sono stati sufficienti per dimostrare che MBG-RCA era più stabile nel tratto gastrointestinale di ME-RCA.
Conclusioni
MBG-RCA mantenuto una maggiore stabilità nel tratto gastrointestinale ed è stato più efficace nella rimozione di ammoniaca del colon quando una maggiore concentrazione di ammoniaca colon era presente. Ciò ha permesso di ottenere la rimozione mirata di ammoniaca colon ed è un metodo promettente per prevenire HE in studi futuri. Il passo successivo nella nostra ricerca è di continuare a ottimizzare la composizione e preparazione di ME-RCA e MBG-RCA al fine di migliorare il tasso di rimozione di ammoniaca colon, così come la sua stabilità nello stomaco e dell'intestino tenue e sensibilità pH colon. Un modello animale che dovrebbe essere sviluppato per studiare la rimozione mirata di ammoniaca del colon e per determinare la sua efficacia nel prevenire e curare HE.
Dichiarazioni
Ringraziamenti
Questo studio è stato sostenuto dalla National Science Foundation naturale della Cina ( No. 30970886) e il Progetto Scienza e della Tecnologia di Dalian (n 2008E13SF193).
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