Botulinumtoxin i gastric submukosa minskar stimulerad HCI produktion i rats

botulinumtoxin i gastric submukosa minskar stimulerad HCI produktion hos råttor Bild Sammanfattning
Bakgrund
botulinumtoxin blockerar acetylkolinfrisättning från nervändar och fungerar som en långsiktig, reversibel hämmare av muskelsammandragning liksom spott, svettkörtel, binjure och prostata sekret. Syftet med denna studie är att undersöka om gastric submukosala injektion av botulinumtoxin typ A minskar stimulerad gastric produktion av HCI.
Metoder
Sextiofyra råttor randomiserades i två grupper och laparotomiserades. En grupp behandlades med botulinumtoxin-A 10 U av flera submukösa gastric injektioner, medan den andra gruppen injicerades med saltlösning. Två veckor senare var syrasekretion stimulerad av pyloric ligering och syraproduktionen mättes. Kroppsvikt, mat och vatten intag noterades också dagligen.
Resultat
HCI produktion efter pyloric ligation befanns vara betydligt lägre i botulinum toxin-behandlade råttor (657 ± 90,25 mikromol HCl vs 1247 ± 152. P = 0,0017). Botulinum toxin-behandlade råttor visade också signifikant lägre födointag och viktökning.
Slutsatser
botulinumtoxin typ A minskar stimulerade magsyra. Detta beror sannolikt på antingen inhibering av kolinerga stimulering av magsäckens parietalceller, eller till en verkan på myenteric nervösa plexus. Minskning av tillväxt och födointag kan återspegla både försämrad digestion och minskad gastrisk motilitet.
Bakgrund
botulinumtoxin produceras av bakterien Clostridium botulinum i sju serotyper (A till G). Det är den mest kraftfulla kända hämmare av muskelsammandragning och verkar genom att störa acetylkolinfrisättning i den neuromuskulära plack [1]. Vid förtäring, kan botulinumtoxin leda till i form av matförgiftning som kallas botulism; emellertid är det också en mycket effektiv medicinering hos patienter med neurala och muskelrelaterade skador. När toxinet injiceras direkt in i muskeln, är den resulterande inhibering av muskelkontraktion selektiv, långvarig och reversibel. Effekten börjar 2-5 dagar efter injektionen, når sitt maximum inom 7-10 dagar och varar 1-2 månader beroende på dosen. BTX-A binder till en membranreceptor i den kolinerga nerv sluttid och kommer in i fibern, där den aktiva delen av toxinet hydrolyserar SNAP-25. Detta protein är en 206-aminosyra hydrofila protein som deltar i snaran "svetsmaskin", som binder och sammanfogar vesikulär och plasmamembran, så småningom släppa neuromediators i synapsen. Genom att avlägsna en nio aminosyrarest från SNAP-25, bestämmer Btx-A neuromuskulär paralys. Sedan 1973, har botulinumtoxin typ A (Btx-A) med framgång använts vid behandling av frivilliga muskelsammandragningsstörningar, såsom skelning, dystoni, darrningar. I synnerhet under det senaste decenniet, har kliniska studier beskrev den terapeutiska användningen av Btx-A i vissa hyperkinetiska sjukdomar i mag-tarmkanalen (GIT) [2-4]. Sedan 1992 har toxinet använts framgångsrikt i akalasi patienter, särskilt fattiga kirurgiska riskämnen. År 1994 beskrev vår grupp effekten av Btx-A hos patienter med spricka-in-ano, en sjukdom i samband med hyperton den inre (släta) analsfinktern [5, 6].
Verkan av Btx-A är inte begränsat till den neuromuskulära förbindelsen, som rapporteras i andra studier där autonoma neuroglandular överföring befanns påverkas. Parotid, submandibular, nasala och svettkörtlar visade att konsekvent minska utsöndringen efter lokal injektion av toxinet, och molekylen har nyligen föreslagits som ett terapeutiskt alternativ i sialorrhea i Frey syndrom och i hyperhidros av armhålan och handflator [ ,,,0],7-12]. BTX-A rapporterades också att minska zymogenet utsöndring från pankreas [13, 14].
Rörlighet och sekretoriska aktiviteten i mag-tarmsystemet beror på många neuromediators och modulatorer. Syrasekretion regleras av en kolinerg neuron som orsakar direkt stimulering av parietalcellen [15]. Pyloric ligering stimulerar kraftfullt magsyrautsöndring hos råttor, vilket framgår i välkända experiment [16].
Som botulinumtoxin selektivt hämmar kolinerga nervöverföring, testade vi hypotesen att tidigare behandling med botulinumtoxin skulle minska möjligheten för råttmagar att utsöndra syra efter stimulering.
metoder
Kirurgiskt förfarande
experimentet godkändes av den lokala etiska kommittén. Sextiofyra vuxna Wistar hanråttor (vikt 240 till 470 g) randomiserades in i en BTX-grupp (32 råttor) och en saltlösningsgrupp (32 råttor). Vid tiden 0, var bedövning utförs med intraperitoneala injektioner av diazepam (2 mg kg -1) och ketamin (2 mg kg -1). Genom ett mittlinje buksnitt magen exponerades och fördes in längs den stora kurvan. I BTX-gruppen, var submucosa av mag fundus och corpus (ej våmmen) injicerades med Btx-A (Botox, Allergan, Inc., Irvine, CA, USA) 10 U i 1 ml koksaltlösning, via fyra små injektioner med hjälp av en 30G nål. Den saltlösningsgruppen behandlades med koksaltlösning på samma sätt. För att förhindra postoperativ uttorkning, injicerades djuren med 5 cc salin subkutant på ryggen. Från den första postoperativa dagen (dag 1) Råttorna inhystes individuellt i burar och fick foder ad libitum (standard torr pellets diet). Kroppsvikt, uppmättes vikten av intagen föda och milliliter vattenintag och registreras varje dag; på dag 13, var alla råttor svalt. På dag 14 råttorna anestetiserades, och pylorus exponerades och ligerades genom en liten laparotomi. Bukväggen stängdes och 5 cc salin injicerades subkutant. Tillgång till vatten och mat nekades. Fyra timmar senare en dödlig dos av bedövningsmedel gavs intraperitonealt. Matstrupen och duodenum klipptes, magen avlägsnades och magsaft uppsamlades. 10 råttor (7 BTX och tre saltlösning) dog inom loppet av de två veckorna.
Förfarande Chemical
Collected magsaft centrifugerades (15 minuter vid 4000 varv per minut). Supernatanten mättes och titreras med NaOH för att erhålla den totala syraproduktionen som yEkv i 4 timmar.
Statistik och modellering
För att utvärdera betydelsen av den totala skillnaden mellan medelvärdena för de två grupperna (BTX vs. saltlösning), gjordes en analys av varians som gjorts på HCl produktion av varje råtta
tidsförloppet för kroppsvikt för varje råtta som monterats av en styckvis linjär regressionsmodell:. modellen antar en linjär trend av kroppsvikten minskar från dag 0 till nadir och ökar därefter, dvs w
(t
) = w
0 + k
d
t
, 0 = t
= t
n
; och w
(t
) = w
n
+ k
g
(t Omdömen - t
n
), t Hotel > t
n
; där w
[g
] är vikten hos råttan som en funktion av tiden, w
0 [g
] är den ursprungliga vikten hos råttan, w
n
[g
] är vikten av råtta vid nadir (lägsta förutspått vikt efter operationen), k
d
[g dag
- 1] är graden av viktminskning i den första fasen, t
[dag
] är tiden, t
n
[dag
] är den tid som krävs för att nå nadir vikt, k
g
[g dag
-1] är graden av viktökning i den andra fasen. Eftersom w
n
= w
0 + k
d
t
n
har modellen tre fria parametrar: k
d
, k
g Köpa och t
n
Linjär regressionsanalys över tid genomfördes också på. observationer av tid och mat och vatten intag på varje råtta för erhållande av uppskattade värden av modellen parameter k
mat Köpa och k
vatten
(hastighet av mat och vatten intag .) respektive resultat
prov~~POS=TRUNC medelvärden, standardavvikelser och betydelsen av skillnaden mellan HCI produktion mellan grupper ges i Tabell 1. En signifikant skillnad (P < 0,002) resultat mellan de två grupperna, HCI totalt produktionen är betydligt lägre i BTX rats.Table 1 BTXvs. SALINE HCl produktion, tidsförloppet parametrar kroppsvikt, mat och vatten intag priser.
vid BTX grupp
SALINE grupp
vid P
HCI produktions [yEkv /4 timmar]
657,031 ± 848,735
(n = 24 *) katalog 1246,645 ± 442,128
(n = 29)
< 0,002
basal kroppsvikt [g]
343 ± 51,65
(n = 26) katalog 350 ± 48,95
(n = 29) katalog NS
kd : graden av viktminskning efter behandling [g dag 1]
-2,326 ± 1,607
(n = 26) Review -0,3739 ± 0,8827
(n = 29) Hotel < 0,0001
kg: graden av viktökning efter nadir [g dag 1]
2,003 ± 1,583
(n = 26) Review 3,423 ± 1,593
(n = 29) Hotel < 0,0025
tn: dagar från tid 0 till nadir kroppsvikt [dag]
2,45 ± 1,13
(n = 26) Review 1,374 ± 1,382
(n = 29) Hotel < 0,004
k mat: graden av födointag efter behandling [g dag 1]
20,016 ± 4,99
(n = 26) Review 26,881 ± 2,896
(n = 29) katalog < 0,0001
k vatten: hastighet vattenintag efter behandling [g dag 1]
38,619 ± 5,325
(n = 26) Review 51,868 ± 11,378
(n = 29)
. < 0,05
* Två provrör bröt under centrifugering och datas var inte tillgängliga för HCI mätning
hastighet~~POS=HEADCOMP viktnedgång efter operationen var snabbare, nadir tid senare och graden av efter-nadir viktökning var långsammare i BTX behandlade än i kontrolldjuren (alla skillnader mycket signifikant). Även om råttor inte signifikant skiljer sig i kroppsvikt vid baslinjen, de tre effekterna ovan leda till en deprimerad vikt återhämtning av BTX råttor efter operationen. Den genomsnittliga tidsförlopp kroppsvikt för båda grupperna visas i Figur 1. Skillnaden i tidsförloppet för kroppsvikt parallellt med en signifikant skillnad i mat och vattenförbrukning priser, BTX-A-behandlade råttor äta och dricka mindre än kontroll råttor. Tidsförlopp för mat och vattenintag för båda grupperna visas i figurerna 2 och 3. Figur 1 Tidsförlopp av genomsnittliga dagliga procentuella variation av kroppsvikten i BTX och saltgrupper. Enda överlevande vid dag 14 ansågs. 100% betyder basal kroppsvikt hos varje råtta.
Figur 2 Tidsförlopp för medelvärdet dagliga födointaget i BTX och saltlösning grupper. Endast överlevande vid dag 14 ansågs.
Figur 3 Tidsförloppet av genomsnittliga dagliga vattenintag i BTX och saltlösning grupper. Endast överlevande vid dag 14 ansågs.
Diskussion
I den aktuella studien, efter förbehandling av försöksdjur med Btx-A, tekniken med pyloric ligering antagits. I grund och botten innebär mekanismen Vago-vagala reflexer induceras av aktiverade slemhinnor baroceptors i antrum [17], medan icke-kolinerga mediatorer (histamin och gastrin) tycks vara mindre engagerade [18].
Membran muskarinreceptorer beskrevs på basolaterala plasmamembranet i parietalceller, vilket bekräftar den kolinergisk innervation av HCl sekretoriska celler [19, 20].
signifikant reduktion av stimulerad syraproduktionen i BTX-A behandlade råttor överensstämmer med den hypotes block av neuro-körtel överföring i parietalcellerna i magsäckens slemhinna. År 1977 Kondo och Magee konstaterade att i.v. botulinumtoxin kunde hämma pentagastrin induceras och i mindre utsträckning den histamininducerad magsyrautsöndring [21]. De noterade också att syra svar på vagusstimulering var, som väntat, avskaffas medan till methacoline var inaltered. Dessa observationer bekräftar att botulinumtoxin inte skadar utsöndrande celler, utan agerar reversibelt hämma acetylkolinfrisättning. Dess verkan är förmodligen så effektiv på gastrisk HCl produktion, eftersom undertrycka det kolinerga signal de flesta vägar som befrämja syrasekretion är alla inhiberade.
Viktminskning observerades i båda grupperna av råttor under de första dagarna efter operationen, som en sannolik konsekvens av kirurgisk stress. Efter några dagar, fick saltlösningsbehandlade råttor igen växer i normal takt. Tvärtom, BTX-behandlade råttor visade fortsatt lägre tillväxttakt, parallell minskat kaloriintag.
Effekten är mycket reproducerbar, både hos vuxna och (i mindre utsträckning) i unga djur. Infact i en tidigare studie har vi hypotesen att gastric peristaltiken skulle försämras och födointag minskade därför. Vissa röntgen filmer av råttor matade med kontrast uppvisade förlängd magtömning gånger i jämförelse med icke-behandlade råttor [22]. I den aktuella studien, var tidsförloppet kroppsvikt studeras med hjälp av en lämplig matematisk modell, vilket tillåter oss att kvantifiera en första viktminskning fas (som varar några dagar efter injektion i behandlade råttor) och en andra viktökning fas. I föreliggande serie, hade BTX-behandlade råttor brantare och mer långvarig viktförlust, såväl som långsammare efterföljande viktökning, jämfört med kontrolldjur. . Den observerade effekten på kroppsvikt kan vara relaterade till försämrad matsmältningsförmåga, medieras av hämning av magsyrasekretion och eventuellt genom andra mekanismer
slutsatser
Btx-A är en potent neuromuskulär toxin: när det injiceras i muskeln, det minskar styrkan av kontraktionen på ett dos-beroende sätt. Effekten är långvarig (1-3 månader), reversibel, fri från större biverkningar.
Nervsystemet i magtarmkanalen består av en mycket rik neuronala nätverket som är organiserad i gangliar och agangliar plexus, liksom Meissner s och Auerbach plexus kontrollerar motilitet, utsöndring, absorption och muscolaris slemhinnorna aktivitet. sälja Eftersom gastric HCI sekre är starkt beroende av kolinerga aktivitet av vagala och myenteric fibrer som i slutändan verkar genom sina neuroglandular korsningar, var det rimligt att anta att det skulle kunna hämmas av lokala injektion av Btx-A [23, 24]. Magsyrasekreframkallades av pyloric ligering tekniken en beprövad, kraftfull stimulans av syrasekretionen. Intressant nog är denna effekt minskas med Vagotomy, vagolytisk medel eller gangliar blockerande medel, dvs genom anti-kolinerga manövrar. Den observerade effekten på stimulerad syraproduktionen efter submukosal injektion av Btx-A överensstämmer med den hypotes försämring av neurokörtel kolinerg transmission. Det är också möjligt att neural stimulering försämras på samma nivå som myenteric plexus, där neuro neuronala synapser är riklig. Injektion av toxin var strikt submukosala, men eftersom molekylen har diffusiva egenskaper, inte kan uteslutas inblandning av fibrer av plexus, åtminstone när det gäller den interna plexus.
Ytterligare studier är motiverade att definiera verkningsstället av Btx-A i mag neurala nätverk, och därmed förklara de observerade effekterna. Men visar detta arbete att, oavsett den yttersta orsaken till viktminskning, mucosal Btx-A injektion avsevärt påverkar mekanismen för magsyraproduktion och bestämmer långvarig viktnedgång hos försöksdjur.
Författarens bidrag
MR, SR , PLS, deltog i utformningen och samordningen av studien utförde det kirurgiska ingreppet och utarbetade manuskriptet.
SP utförde den statistiska analysen.
GD, tänkt av studien och deltagit i dess utformning och samordning.
Alla författare läst och godkänt den slutliga manuskriptet.
förklaringar
Tack
Detta arbete stöddes delvis av en Telethon-Italia bidrag.
författarnas ursprungliga inlämnade handlingarna Images of Nedan finns länkarna till författarnas original lämnat filer för bilder. 12876_2003_63_MOESM1_ESM.pdf Författaroriginalfilen för figur 1 12876_2003_63_MOESM2_ESM.pdf Författaroriginalfilen för figur 2 12876_2003_63_MOESM3_ESM.pdf Författaroriginalfilen för figur 3 Konkurrerande intressen
Inga uppgivna.

• Viscerala fett förändringar efter distal gastrektomi enligt typ av rekonstruktionsförfarande för magcancer
• Metastatisk tumörutveckling och organoid modellering implicerade TGFBR2as en cancer förare i diffus magsäckscancer