Мишките с нокаут на диамин оксидаза не са свръхчувствителни към перорално или подкожно приложен хистамин

Резюме

1. Обектив

Да се ​​оцени приносът на ендогенната диаминоксидаза (DAO) в инактивирането на екзогенен хистамин, да се намери щам на мишка с повишена чувствителност към хистамин и да се тества ефикасността на rhDAO в модел на предизвикване на хистамин.

2. Методи

Мишки с нокаут на диамин оксидаза (KO) бяха заразени с перорално и подкожно прилаган хистамин в комбинация с -адренергичния блокер пропранолол, с двата инхибитора на хистамин-N-метилтрансфераза (HNMT) метопрен и такрин, с фолиева киселина за имитиране на остро бъбречно увреждане и лекувани с рекомбинантен човешки DAO. Основната телесна температура се измерва с помощта на подкожно имплантиран микрочип и плазмените нива на хистамин се определят количествено с помощта на хомогенен флуоресцентен анализ с разделителна способност във времето.

3. Резултати

Основната телесна температура и плазмените нива на хистамин не се различават значително между дивия тип (WT) и DAO KO мишки след орално и подкожно хистаминово предизвикателство с и без остро бъбречно увреждане или прилагане на HNMT инхибитори. Лечението с рекомбинантна човешка DAO намалява средната площ под кривата (AUC) за загуба на вътрешна телесна температура с 63 процента (p=0.002) и клиничния резултат с 88 процента (p<0.001). The AUC of the histamine concentration was reduced by 81%.

4. Изводи

Инактивирането на екзогенния хистамин не се задвижва от ензимно разграждане и бъбречна филтрация. Лечението с рекомбинантна човешка DAO силно намалява загубата на телесна температура, предизвикана от хистамин, и концентрациите на хистамин и предотвратява развитието на тежки клинични симптоми.

Ключови думи

Аминооксидаза (съдържаща мед) · Хистамин N-метилтрансфераза · Остро бъбречно увреждане · Метаболизъм · Такрин · Метоприн · Телесна температура

Щракнете тук, за да купите добавката Cistanche

Въведение

Повече от 95 процента от целия хистамин при хората се съхранява в мастоцитите и базофилите. Същото вероятно е вярно и за много бозайници. При хората плътността на мастоцитите е най-висока в стомашно-чревния тракт, кожата и белите дробове [1] и следователно тези органи показват индуцирани от хистамин симптоми при заболявания с ясно участие на активиране на мастоцитите. Локалните интерстициални концентрации на хистамин след остра дегранулация могат да достигнат 10–1000 µMs [2, 3, вижте онлайн ресурси]. При хората, подобно на кучетата и прасетата, нормалните плазмени концентрации на хистамин са под 1 ng/ml (9 nM) и симптомите започват да се развиват при няколко нанограма на милилитър [4–7]. Значителна хипотония с повишена сърдечна честота може да бъде измерена от 5 ng/ml и когато нивата се повишат над 10 ng/ml, развитието на бронхоспазъм, сърдечни аритмии, тежка хипотония и коронарен спазъм може да доведе до животозастрашаваща мултисистемна дисфункция [8, 9]. Хистаминът не само участва във вазодилатацията, увеличаването на съдовата пропускливост, хипоксията и развитието на съдов оток, но също така демонстрира провъзпалително участие, влияещо върху адаптивната имунна система чрез набиране, съзряване и активиране на имунни ефекторни клетки. Освен това, той играе роля във вродената имунна система чрез взаимодействие с дендритни клетки, естествени клетки убийци и гранулоцити [10, 11].

Изходните концентрации на хистамин при мишки и плъхове са между 20 и 100 ng/ml, когато се измерват с помощта на надеждни методи и следователно са многократно по-високи от тези, открити при хора [6, 7]. Не е ясно дали тези високи нива на хистамин играят някаква физиологична роля. Гризачите са известни с резистентност към хистамин с летални дози от 50 процента (LD50) в различни видове мишки от 3000–4000 и 400–500 mg/kg съответно след перорално и интравенозно приложение [12, 13]. Пиковата плазмена концентрация на хистамин след болус приложение от 400 mg/kg при 20 g мишка би била приблизително 8 mg/ml, ако се приеме, че плазменият обем е 1 ml. Когато анафилаксията е предизвикана при хора чрез контролирано предизвикателство с ужилване от оса, концентрациите на хистамин от 140 ng/ml се свързват с тежка животозастрашаваща хипотония [14]. Как се метаболизира и инактивира хистаминът?

Хистаминът показва средно 13 процента свързване с плазмените протеини и се филтрира свободно в бъбреците [15]. Скоростта на гломерулна филтрация (GFR) теоретично може да допринесе с около 15-20 процента за полуживота от 3-4 минути, открит при здрави доброволци [5, вижте онлайн ресурси]. При нормална GFR от 100 ml/min и плазмен обем от 3000 ml полуживотът на хистамин би бил 20 минути. При мишки нормална GFR от 10 µl/min/g би довела до полуживот на хистамин от 3 минути [16, вижте онлайн ресурси]. Независимо от това, хистаминът показва висока степен на екстракция в бъбреците, надвишаваща скоростите, базирани на GFR, и тази екстракция се приписва на поглъщане и реабсорбция в проксималните тубулни клетки чрез органичен катионен транспортер 2 (OCT2), последвано от ензимно инактивиране [17, вижте По-долу]. При хора по-малко от 1% от инжектирания радиоактивен хистамин се открива в урината в рамките на първите 6 часа [18]. Ниската степен на екскреция на хистамин при хора, която се наблюдава и при кучета и котки, е потвърдена от други [19]. В тъканите на мишки и плъхове повече от 50 процента от инжектираната радиоактивност се открива в бъбреците и по-малко от 2 процента като хистамин 30 минути след интравенозно приложение [20]. Бъбреците също са органът с най-висока радиоактивност след приложение на високи дози хистамин при плъхове [21]. OCT2 транспортерът е силно експресиран в бъбреците на хора и гризачи и може да е отговорен както за извличането на хистамин от плазменото отделение, така и за реабсорбцията на хистамин в първичния филтрат на урината в проксималните тубулни клетки [22, виж по-долу].

Бързият транспорт на екстрацелуларен хистамин от интерстициалната течност след освобождаване от мастоцитите или плазмата до други отделения далеч от ендотелните клетки би бил друга възможност за инактивиране на хистамин. Това може да инхибира индуцирането на тежка хипотония и съдово изтичане, медиирано чрез сигнализиране и свързване на ендотелна азотен оксид синтаза (NOS) с хистаминови рецептори [23–25]. Въпреки това, няма in vivo данни за животни, изучаващи скоростта на транспортиране на хистамин от системното кръвообращение в ендотелни или паренхимни клетки. В няколко in vitro проучвания хистаминът се транспортира двупосочно с помощта на OCT2 и OCT3 с нисък афинитет и голям капацитет [22, 26, 27]. Хистаминът е отличен субстрат за OCT2 и OCT3 транспортера на плъх, показващ по-висока транспортна ефективност в сравнение с еквивалентните човешки OCT протеини [26].

Херба Цистанче

Когато се използват ниски концентрации на радиоактивен хистамин при мишки, метилирането чрез хистамин-N-метилтрансфераза (HNMT) изглежда е основният път на инактивиране. Предизвикването на мишки с по-високи дози хистамин обаче измества метаболизма към имидазол оцетна киселина (IMAA) и рибозидни конюгати, като се откриват само малко количество метилирани производни [28–30]. Петкратно увеличените изходни серумни концентрации на хистамин в HNMT нокаут мишки подкрепят тези данни [31]. Имидазолоцетната киселина се генерира чрез окисление на хистамин от диаминоксидаза (DAO), освобождавайки имидазол ацеталдехид, който се превръща в IMAA и рибозидни производни, главно в черния дроб. Окисляването на хистамин чрез DAO изглежда играе по-голяма роля в катаболизма на хистамин след орално провокиране при мишки, което не е изненадващо, като се има предвид, че при мишки DAO експресията е висока само в стомашно-чревния тракт [30]. Когато се извършва орално предизвикателство с хистамин при хора, окислителното деаминиране чрез DAO е доминиращият катаболитен път с IMAA като основен метаболит в урината [18].

Диамин оксидазата е мед-съдържаща аминооксидаза и един от двата ензима, способни да инактивират хистамин [32]. В избрани тъкани, главно тънките черва и проксималните тубулни клетки на бъбреците, DAO е разположен в недобре дефинирани вътреклетъчни гранулирани структури и извънклетъчно свързан с хепаран сулфат протеогликани, докато HNMT присъства само в цитоплазмата [33, 34]. Експресията на HNMT е широко разпространена в цялото тяло, като по-високи нива се откриват в централната нервна система, пикочния мехур, сърцето, бъбреците, черния дроб, белите дробове и в мастната тъкан.

След инхибиране на DAO с помощта на аминогуанидин, овцете показват екстензивни клинични симптоми на хистаминова токсичност след перорално провокиране с хистамин в сравнение с контролите без предварително третиране с аминогуанидин [35]. Подобен експеримент при прасета доведе до тежка заболеваемост и смъртност при животни, предварително третирани с аминогуанидин и впоследствие заразени с перорален хистамин [36]. Средните плазмени концентрации на хистамин се увеличават 20-кратно при прасета с DAO инхибиране. Третирането на плъхове с аминогуанидин, последвано от перорално провокиране с хистамин, повишава IMAA в урината и намалява концентрацията на хистамин приблизително пет пъти [37]. Тези данни показват, че DAO играе решаваща роля в разграждането на екзогенния перорално приложен хистамин.

При мишки лечението с аминогуанидин силно повишава концентрациите на хистамин в червата след интравенозно приложение на хистамин [30]. Въпреки това, аминогуанидинът не е специфичен DAO инхибитор, но блокира и трите NOS ензима и изглежда блокира транспортирането на хистамин от кръвта в тъканите [38, 39]. Приложението на буримамид, антагонист на хистаминов рецептор 2, показва вредни ефекти с повишена смъртност при модел на циркулаторен шок при плъхове. В същото време обаче беше публикувано, че буримамидът е мощен инхибитор на DAO [40, 41]. При кучета буримамид причинява 17-кратно увеличение на средната плазмена концентрация на хистамин и силно намаляване на средното артериално налягане [42]. Смята се, че ефектът се дължи на възможно активиране на мастоцитите.

По същия начин, ролята на HNMT е изследвана с помощта на метилхистамин като инхибитор на HNMT, но метил-хистаминът също е отличен субстрат за DAO [43]. Амодиахинът и хинакринът са мощни инхибитори на HNMT [44–46], но също така инхибират DAO с инхибиторна концентрация от 50 процента (IC50) от приблизително 500 nM [47, непубликувани данни]. Следователно, данните, получени с помощта на инхибитори, които често се използват при високи концентрации, трябва да се тълкуват с повишено внимание, тъй като известните и неизвестните нецелеви ефекти са вероятни и могат значително да изкривят физиологичното значение на in vivo изследванията.

Метаболитните изследвания могат да дадат известна индикация за важността на двата ензима при разграждането на хистамина, но катаболизмът на хистамин може да бъде отделен от физиологичните или патофизиологичните ефекти. Компартменталните концентрации на хистамин могат да бъдат критични и метаболизмът да е надолу по веригата.

Затова решихме да използваме DAO нокаут (KO) мишка, за да проучим ролята на DAO в разграждането на екзогенния хистамин. Втора ключова цел беше да се разработи модел на мишка с повишена чувствителност към хистамин, за да ни позволи да проучим по-добре ролята на хистамина в различни генетични мутантни щамове и да тестваме ефикасността на рекомбинантен човешки DAO в модел на предизвикателство с хистамин.

Цистанче капсули

материали и методи

Модели на животни

Експериментите бяха проведени с използване на 10–18-седмични C57BL6/J Aoc1tm1b(EUCOMM)Hmgu (DAO) KO мишки и див тип (WT) котила. Хетерозиготни ембриони бяха предоставени от Европейския архив на мутантите на мишките, Мюнхен, Германия, и имплантирани в псевдобременни C57BL6/N мишки. Хетерозиготни C57BL6/J потомствени мишки бяха потвърдени с помощта на PCR (вижте Онлайн ресурси) и допълнително използвани за размножаване на DAO KO мишки в Отдела за биомедицински изследвания, Медицински университет във Виена, по протокола за животни GZ 66.009/{ {14}}WF/V/3b/2016. Всички експерименти с животни бяха проведени съгласно протокол GZ 66.009/0258- V/3b/2019. Експерименталните протоколи бяха одобрени от Австрийското министерство на образованието, науката и изследванията. Животните се държат при цикъл ден-нощ 12:12 часа при 22 градуса с вода и храна ad libitum. За неинвазивни температурни измервания транспондер (IPTT-300, BioMedic Data Systems Inc., САЩ) беше имплантиран подкожно 2 седмици преди експеримента, използвайки кратка анестезия с изофлуран. Транспондерът измерва температурата три пъти в рамките на една секунда и средната стойност на тези измервания се записва от външната страна на клетката с помощта на четец. След това тази средна стойност се използва за допълнителни изчисления. Тези подкожни транспондери се използват за избягване на прекомерна манипулация на животни и за предотвратяване на нараняване от многократно въвеждане на сонди за ректална температура [48]. При няколко животински вида, включително гризачи, е доказано, че приложението на хистамин понижава телесната температура и се счита за най-съвременното отчитане на ефектите на хистамина [49, 50]. По време на периода на наблюдение клиничните симптоми бяха оценени от опитен ветеринарен лекар според публикуван резултат за свръхчувствителност [51]. Резултатът варира от 0 (без симптоми) до 1 (триене и чесане на главата и носа), 2 (намалена активност с повишена честота на дишане и/или намалена активност, подпухналост около устата и очите), 3 (затруднено дишане, цианоза около опашката и устата, хрипове) и 4 (липса на активност след боцкане или тремор и конвулсии). Резултат 5 означаваше смърт. Всички експерименти с предизвикателства бяха започнати между 9:00 и 11:00 сутринта, за да се избегнат вариации, зависещи от времето на деня [52].

Обща експериментална постановка

Всички вещества се прилагат в обем от 5 ml/kg. Пропранолол (P0884, Sigma-Aldrich, Австрия) се разтваря във физиологичен разтвор и се прилага интраперитонеално (ip) в концентрация от 2 mg/kg 20 минути преди хистаминовата провокация за повишаване на чувствителността към хистамин [53]. Хистамин дихидрохлорид (H7250, Sigma-Aldrich, Австрия) се разтваря в двойно дестилирана (dd) H2O и допълнително се разрежда във физиологичен разтвор. Всички посочени концентрации на хистамин се отнасят за хистаминова основа (111,15 Dalton).

1. Перорално и подкожно приложение на хистамин

Мишките бяха гладни общо 60 минути. След 40 минути гладуване беше приложен пропранолол и 20 минути по-късно беше приложен хистамин в концентрация от 30 mg/kg per os (po) чрез орална сонда. За модел на подкожно (sc) предизвикателство мишки или получават хистамин в концентрация от 50 mg/kg без пропранолол или 5 mg/kg с пропранолол. За определяне на плазмените концентрации на хистамин подгрупа от мишки беше анестезирана в различни моменти от време след провокацията с хистамин, използвайки 10 mg/kg ксилазин и 100 mg/kg кетамин. Цитратна плазма се събира от анестезирани мишки с помощта на сърдечна пункция. Използвани са една до пет мишки за времева точка и генотип.

2. Съпътстващо инхибиране на хистамин-N-метилтрансфераза (HNMT)

Метоприн (M338835, Toronto Research Chemicals, Канада) се разтваря в 10 процента млечна киселина (L1875, Sigma-Aldrich, Австрия), допълнително се разрежда във физиологичен разтвор и се прилага ip при 3 mg/kg 1 час преди предизвикване с 5 mg/kg хистамин. Такрин (A79922, Sigma-Aldrich, Австрия) се разтваря в ddH2O, допълнително се разрежда във физиологичен разтвор и впоследствие се прилагат 10 mg/kg ip 1 час преди 25 mg/kg хистамин sc и 2 mg/kg пропранолол. Използвана е концентрация от 2 mg/kg Tacrine ip в комбинация с 30 mg/kg хистамин перорално, комбиниран с 2 mg/kg пропранолол.

Стандартизиран Cistanche

3. Индукция на остро бъбречно увреждане (AKI) преди провокация с хистамин

Folic acid (F7876, Sigma-Aldrich, Austria) was reconstituted in ddH2O, further diluted in saline, and applied i.p. at a concentration of 100 mg/kg 48 h before challenge with 5 mg/kg s.c. histamine and 2 mg/kg propranolol. The degree of acute kidney injury was estimated using plasma creatinine values. As a cut-off for inclusion, a creatinine value of at least threefold above the mean baseline value was used as described [54]. Baseline plasma creatinine concentrations of 0.11 and 0.17 mg/dl were measured in two mice and therefore an inclusion cut-off of>Избрани са 42 mg/dl. Цитратна плазма, взета чрез сърдечна пункция, се използва за измерване на креатинин с помощта на анализатор Cobas (анализатор Cobas C311, Roche, Швейцария). За определяне на плазмените концентрации на хистамин в различни времеви точки по време на подкожно хистаминово предизвикателство с пропранолол при остро бъбречно увреждане, две до четири мишки на времева точка бяха анестезирани и цитратната плазма беше събрана чрез сърдечна пункция.

4. DAO спасяване след приложение на хистамин

Рекомбинантен човешки (rh)DAO с мутирал хепарин-свързващ мотив (описан в Gludovacz et al. [55]) се прилага интравенозно (iv) в концентрация от 4 mg/kg 40 минути преди прилагането на 2 mg/kg пропранолол и 60 min преди предизвикване с 5 mg/kg sc хистамин.

За определяне на концентрациите на хистамин и DAO в плазмата, мишките бяха третирани или с 4 mg/kg DAO, или с буфер iv 60 минути преди предизвикване с 5 mg/kg подкожно хистамин, комбиниран с 2 mg/kg пропранолол. Мишките бяха анестезирани в различни времеви точки. Цитратната плазма се събира с помощта на сърдечна пункция от две до три мишки на времева точка. Кръвта се събира в 3,8 процента натриев цитрат и една част веднага се смесва с диминазен-ацетурат (D7770, Sigma-Aldrich, Австрия), което води до крайна концентрация от 10 µM за инхибиране на разграждането на хистамин от rhDAO.

Анализ на генната експресия

Тъканните проби бяха шоково замразени в течен азот и общата РНК беше получена с помощта на FavorPrep Tissue Total RNA Kit (FATRK001, Favorgen, Тайван) след тъканна хомогенизация с помощта на лизиращи епруветки (Lysing Matrix E, MP Biomedicals, Германия) на Precellys 24 (Bertin Instruments, Франция). Обратната транскрипция се извършва с помощта на комплекта за синтез на cDNA OneScript Plus (G236, ABM Good, Канада). За количествен PCR се използва BrightGreen Express 2 × Mastermix (MasterMix-EL, ABM Good, Канада). Екзон обхващащи праймери за DAO, HNMT и хистидин декарбоксилаза (HDC) са проектирани с помощта на софтуер Primer3 (Таблица 1 на онлайн ресурси). За нормализиране беше използван домакинският ген RPLP0 [56].

Уестърн петно

За Western blot анализ, замразени тъканни проби бяха лизирани в 20 mM K-фосфатен буфер (рН 7,2) с помощта на лизиращи епруветки (Lysing Matrix E tubes, MP Biomedicals, Германия) на Precellys 24 (Bertin Instruments, Франция) . Общата концентрация на протеин се определя с помощта на комплекта за анализ QuantiPro BCA (QPBCA-1KT, Sigma, Австрия). За електрофореза с полиакриламиден гел 40 µg общ протеин и 40 ng рекомбинантна миша DAO (осигурени от EG, Университет за природни ресурси и науки за живота, Виена, Австрия, като се използват методи, описани в [57]) се разделят с помощта на 12 процента трис-глицинов гел ( 4561043, Bio-Rad, САЩ). Моноклонално ABP1 антитяло (sc-515908, Санта Круз, САЩ) беше използвано за откриване на DAO в концентрация от 0,4 µg/ml и моноклонално GAPDH антитяло (2118, Cell Signal Technology, САЩ) беше използвано като товар контрола в разреждане 1:2000. Моноклоналното анти-мише IgG-HRP антитяло (A2554, Sigma Aldrich, Австрия) и анти-заешкото IgG-HRP антитяло (A0545, Sigma Aldrich, Австрия) бяха използвани като антитела за откриване при разреждане 1:40 000. Изображенията са получени с помощта на Clarity Max Western ECL субстрат (1705062, BioRad, САЩ) на ChemiDoc Imaging System (17001401, Bio-Rad, САЩ).

Cistanche tubulosa

Измерване на активността на DAO

Диаминоксидазната активност на различни тъканни хомогенати и инхибирането от метопрен и такрин се измерват, както е описано [58]. Проби от замразени тъкани се лизират в 20 mM К-фосфатен буфер (рН 7,2), като се използват епруветки за лизиране на Precellys 24. Общата протеинова концентрация се определя с помощта на комплекта за анализ QuantiPro BCA и 500 µg общи протеинови екстракти от различни тъкани се инкубират за 120 минути с орто-аминобензалдехид (oABA) и ddH2O или 200 µM кадаверин (CAD). Делта-1-пиперидин, продуктът на автоциклизация на CAD след деаминиране от DAO, кондензира с oABA, образувайки флуорофор, който може да бъде измерен при EX440/30 и EM620/40 nm. За определяне на инхибирането на DAO, rhDAO се инкубира предварително с метопрен и такрин при различни концентрации в продължение на 30 минути и се измерва, както е описано по-горе.

За определяне на активността на DAO, тъканни хомогенати с протеинова концентрация 200 µg/ml се смесват с HRP (крайна концентрация 1,2 µg/ml, P6782, Sigma-Aldrich, Австрия) и аминогуанидин (крайна концентрация 10 µM, 396494, Sigma-Aldrich , Австрия) или К-фосфатен буфер (рН 7.2) се добавя и се инкубира за 15 минути при 37 градуса. Добавя се Amplex red™ (крайна концентрация 100 цМ, A12222, Thermo Scientific, САЩ) и реакциите започват чрез добавяне на 200 цМ крайна концентрация на путресцин (51799, Sigma-Aldrich, Австрия). Като отрицателна контрола се използва калиево-фосфатен буфер (рН 7,2). Пробите се инкубират при 37 градуса и се измерват на всеки 10 минути в продължение на 120 минути с помощта на EX550 и EM590 nm. DAO-специфичният сигнал се изчислява чрез изваждане на проби с аминогуанидин, мощен и необратим инхибитор на DAO, от проби с К-фосфатен буфер.

За измерване на активността на плазмената DAO при мишки, получаващи iv Rhoda, беше използван хибриден анализ, използващ моноклонално антитяло от хибридомна клетъчна линия клон анти-DAO 8/119, предоставено от проф. Quaroni (Cornell University, Ithaca, NY), и Amplex red™. Черни флуоресцентни плаки с високо протеиново свързване (475,515, Thermo Scientific Nunc, Дания) бяха покрити с 100 µl от 5 µg/ml анти-DAO 8/119 в 50 mM карбонат-бикарбонатен буфер ( C3041, Sigma-Aldrich, Австрия), инкубирани за една нощ при 4 градуса и впоследствие блокирани със 120 µl 1% BSA (A4503, Sigma-Aldrich, Австрия) за 50 минути при стайна температура. След блокиране на 100 µl плазмени проби и стандарти, предварително разредени 1:10 в PBS бяха добавени и инкубирани за 1 час при стайна температура. След това се добавят 90 µl пероксидаза от хрян (крайна концентрация 1,2 µg/ml) и Amplex red™ (крайна концентрация 100 µM) в PBS с 0,1 процента BSA и реакциите започват чрез добавяне на 10 µl путресцин (крайна концентрация 200 µM) или PBS. Флуоресценцията се измерва при 37 градуса на всеки 5 минути в продължение на 120 минути с помощта на EX550 и EM590 nm. Промиващият разтвор беше 0,1 процента Tween-20 (P1379, Sigma-Aldrich, Австрия) в PBS. Стандартна крива от 3–30 ng/ml rhDAO се приготвя в миша плазма. Всички измервания бяха извършени в два екземпляра.

Измервания на хистамин

Цитратна плазма, съдържаща 10 µM диминазен-ацетурат (D7770, Sigma-Aldrich, Австрия), се използва за измерване на концентрациите на хистамин, като се използва динамичен комплект за хомогенна флуоресценция с разделителна способност във времето (HTRF) (62HTMDPET, Cisbio, Франция). Комплектът е използван съгласно инструкциите на производителя. За количествено определяне се използва стандартна крива на хистамин в събрана плазма от C57Bl/6J мишки. Всички концентрации на хистамин се отнасят до хистаминова база и всички измервания са извършени в два екземпляра.

Статистически анализ

Статистическите анализи бяха извършени с помощта на GraphPad Prism версия 8.4.0. (GraphPad Software Inc. Сан Диего). Статистическата значимост за разликите в активността на DAO в тъканните хомогенати се изчислява с помощта на ANOVA с повтарящи се измервания с корекция на Geisser-Greenhouse. Площта под кривите (AUC) от индивидуалните измервания на основната телесна температура и клиничните резултати по време на експеримент бяха сравнени с помощта на двустранни, несдвоени t-тестове без корекцията на Welch. Плазмените концентрации на хистамин между групите бяха сравнени с двупосочен ANOVA. За сравнение на плазмените концентрации на хистамин след подкожно заразяване между мишки с различни генотипове, с и без остро бъбречно увреждане и получаващи DAO или буфер, данните бяха групирани в интервали, за да се отчетат липсващите стойности в отделните подгрупи (генотипове: 5, 1{{ 14}}, 20, 30, 40, 45, 60 минути; остро бъбречно увреждане: 0, 10–15, 20–30, 40–45 и 60 минути; DAO: 0, 10, 30 и 45 мин.). Използван е двустранен, несдвоен t-тест за тестване на разликите в плазмените концентрации на креатинин от мишки, третирани със и без 100 mg/kg фолиева киселина. Статистическата значимост се определя като p<0.05 in all tests.

Екстракт от цистанче

Заключение

DAO KO мишките са по същество неразличими от WT мишки, използващи екзогенни орални и подкожни предизвикателства с хистамин. Участието на HNMT в инактивирането на хистамина, водещо до намалени симптоми - топологията е в най-добрия случай умерена, но резултатите от фармакологичното инхибиране могат да се считат за предварителни. Данните, използващи инхибирането на HNMT с метопрен, показват тенденция към участието на ендогенен DAO в инактивирането на хистамин. Бъбреците участват в бързото извличане на хистамин от кръвообращението, но седемкратно повишените 509 диаминоксидазни нокаутни мишки не са свръхчувствителни към перорално или подкожно приложение... 1 3 концентрациите на хистамин не се превърнаха в преувеличен фенотип, измерен чрез централна температура загуба като фенотипно отчитане. Използването на рекомбинантна човешка или миша DAO може да подкрепи или помогне да се отхвърли участието на хистамин в различни животински модели със съмнение за дегранулация на мастоцитите, придружено от бързо и масивно освобождаване на хистамин, или с повишена индукция на ензима хистидин декарбоксилаза, последвано от освобождаване на прясно синтезирани хистамин за часове. Развъждането на истинска двойна KO мишка с неактивни копия както на DAO, така и на HNMT гена, ако е жизнеспособно, може да си струва да бъде проучено. Единични KO мишки от DAO или HNMT не показват очевидни фенотипове. [непубликувани данни, 31] По подобен начин, тестването на участието на двата основни транспортера на хистамин, OCT2 и OCT3, в индуцирани от хистамин фенотипни промени може да ни позволи да разберем по-добре механизмите зад развитието на хистамин-медиирани симптоми при гризачи и следователно потенциално и при хората. Въпреки значителните изследователски усилия в продължение на повече от 100 години от откриването му, все още имаме да извървим още много време, преди да придобием истинско разбиране за катаболизма на хистамин.

Препратки

1. Boehm T, Ristl R, Joseph S, et al. Метаболомни и липидомни нарушения по време на тежко събитие на активиране на мастоцитите при пациент с индолентна системна мастоцитоза. J Allergy Clin Immunol. 2021. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.03.043. 2. Packard KA, Khan MM. Ефекти на хистамина върху Th1/Th

2 цитокинов баланс. Int Immunopharmacol. 2003; 3: 909-20. https://doi.org/ 10.1016/S1567-5769(02)00235-7.

3. Hesterberg R, Sattler J, Lorenz W, et al. Съдържание на хистамин, активност на диаминоксидаза и активност на хистамин метилтрансфераза в човешките тъкани: факт или измислица? Действия на агентите. 1984;14:325–34. https://doi.org/10.1007/BF01973821.

4. Dyer J, Warren K, Merlin S, et al. Измерване на плазмен хистамин: описание на подобрен метод и нормални стойности. J Allergy Clin Immunol. 1982; 70: 82-7. https://doi.org/10.1016/ 0091-6749(82)90233-0.

5. Pollock I, Murdoch RD, Lessof MH. Плазмен хистамин и клинична поносимост към инфузиран хистамин при нормални, атопични и уртикариални субекти. Действия на агентите. 1991; 32: 359-65. https://doi.org/10. 1007/BF01980899.

6. Liu J, Wang L, Hu W, et al. Разработване на UHPLC–MS/MS метод за определяне на плазмен хистамин при различни видове бозайници. J Chromatogr B. 2014; 971: 35–42. https:// doi.org/10.1016/j.jchromb.2014.08.043.

7. Xu Y, Kang T, Dou D и др. Оценка и оптимизиране на животински модел за анафилактоидна реакция, предизвикана от инжекции. Asian Pac J Allergy Immunol. 2015; 33: 330-8. https://doi.org/ 10.12932/AP0619.33.4.2015.

8. Maintz L, Novak N. Хистамин и непоносимост към хистамин. Am J Clin Nutr. 2007; 85: 1185–96. https://doi.org/10.1093/ajcn/85.5. 1185.

9. Ginsburg R, Bristow MR, Kantrowitz N, et al. Хистаминова провокация на клиничен спазъм на коронарната артерия: последствия относно патогенезата на вариантна ангина пекторис. Am Heart J. 1981; 102: 819–22. https://doi.org/10.1016/0002-8703(81) 90030-2.

10. O'Mahony L, Akdis M, Akdis CA. Регулиране на имунния отговор и възпаление от хистамин и хистаминови рецептори. J Allergy Clin Immunol. 2011; 128: 1153–62. https://doi. org/10.1016/j.jaci.2011.06.051.

11. Thurmond RL, Gelfand EW, Dunford PJ. Ролята на хистаминовите Н1 и Н4 рецептори при алергично възпаление: търсенето на нови антихистамини. Nat Rev Drug Discov. 2008; 7: 41-53. https://doi.org/10.1038/nrd2465.

12. Pericin C, Thomann P. Сравнение на острата токсичност на клиохинол, хистамин и хлороформ при различни видове мишки. В: Chambers PL, Günzel P, редактори. Механизъм на токсично действие върху някои целеви органи. Берлин: Springer; 1979. p. 371–3.

13. Lamanna C, Ross HE. Връзка между леталната токсична доза и телесното тегло на мишката. Toxicol Appl Pharmacol. 1968; 13: 307-15. https://doi.org/10.1016/0041-008X(68)90104-X.

14. Van der Linden P, Hack C, Poortman J, et al. Предизвикателството с ужилване от насекомо при 138 пациенти: връзка между клиничната тежест на анафилаксията и активирането на мастоцитите. J Allergy Clin Immunol. 1992; 90: 110-8. https://doi.org/10.1016/S0091-6749(06) 80017-5.

15. Уилямс WR, Shale DJ. In vitro изместване на вазоактивни медиатори от плазмени протеини: възможен механизъм за псевдо-алергични реакции към невромускулни блокиращи лекарства. Br J Anaesth. 1992; 69: 508-10. https://doi.org/10.1093/bja/69.5.508.

16. Sasaki Y, Iwama R, Sato T, et al. Оценка на скоростта на гломерулна филтрация при мишки в съзнание с помощта на опростено уравнение. Physiol Rep. 2014; 2: e12135. https://doi.org/10.14814/phy2.12135.

17. Helander CG, Lindell SE, Westling H. Бъбречното отстраняване на C14-белязан хистамин от кръвта при човека. Scand J Clin Lab Investig. 1965. https://doi.org/10.1080/00365516509083360.

18. Sjaastad O, Sjaastad ÖV. Катаболизъм на перорално приложен l4C-хистамин при човека. Acta Pharmacol Toxicol. 1974; 34: 33-45. https://doi.org/10.1111/j.1600-0773.1974.tb02011.x.

19. Шайер RW. Метаболизмът на хистамин при различни видове. Br J Pharm Chemoth. 1956; 11: 472-3. https://doi.org/10.1111/j. 1476-5381.1956.tb00020.x.

20. Snyder SH, Axelord J, Bauer H. Съдбата на C14-Histamine в животинските тъкани. J Pharmacol Exp Ther. 1964; 144: 373-9.

21. Rose B, Browne JSL. Разпределението и скоростта на изчезване на интравенозно инжектиран хистамин при плъхове. Am J Physiol. 1938; 124: 412-20. https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1938.124.2. 412.

22. Koepsell H, Lips K, Volk C. Полиспецифични транспортери на органични катиони: структура, функция, физиологични роли и биофармацевтични последици. Pharm Res. 2007; 24: 1227-51. https://doi.org/ 10.1007/s11095-007-9254-z.

23. Lantoine F, Iouzalen L, Devynck MA, et al. Производството на азотен оксид в човешки ендотелни клетки, стимулирано от хистамин, изисква Ca2 плюс приток. Biochem. 1998; 330: 695-9. https://doi.org/10.1042/bj3300695.

24. Mikelis CM, Simaan M, Ando K, et al. RhoA и ROCK медиират индуцирано от хистамин съдово изтичане и анафилактичен шок. Nat Commun. 2015; 6: 6725. https://doi.org/10.1038/ncomms7725.

25. Ashina K, Tsubosaka Y, Nakamura T, et al. Хистаминът индуцира съдова хиперпропускливост чрез увеличаване на кръвния поток и разрушаване на ендотелната бариера in vivo. ПЛОС ЕДИН. 2015;10:e0132367. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132367.

26. Шьомиг Е, Лазар А, Грюндеман Д. Екстраневронен транспортер на моноамини и транспортери на органични катиони 1 и 2: преглед на ефективността на транспорта. В: Sitte HH, Freissmuth M, редактори. Преносители на невротрансмитери. Берлин: Springer; 2006. стр. 151–80.

27. Ohtsu H. Напредък в изследването на сигнала за алергия върху мастоцитите: ролята на хистамина при имунологични и сърдечно-съдови заболявания и транспортната система на хистамин в клетката. J Pharmacol Sci. 2008; 106: 347-53. https://doi.org/10.1254/jphs.FM0070294.

28. Karjala SA, Turnquest B, Schayer RW. Уринарни метаболити на радиоактивен хистамин. J Biol Chem. 1956; 219: 9-12. https://doi. org/10.1016/S0021-9258(18)65762-X.

29. Шайер RW. Катаболизъм на физиологичните количества хистамин in vivo. Physiol Rev. 1959; 39: 116–26. https://doi.org/10.1152/physrev.1959.39.1.116.

30. Reilly MA, Schayer RW. In vivo проучвания върху катаболизма на хистамин и неговото инхибиране. Br J Pharmacol. 1970; 38: 478-89. https://doi. org/10.1111/j.1476-5381.1970.tb10590.x.

31. Naganuma F, Nakamura T, Yoshikawa T, et al. Хистамин N-метилтрансферазата регулира агресията и цикъла сън-събуждане. Sci Rep. 2017; 7: 15899. https://doi.org/10.1038/s41598-017-16019-8.

32. McGrath AP, Hilmer KM, Collyer CA, et al. Структура и инхибиране на човешката диаминоксидаза. Биохимия. 2009; 48: 9810–22. https://doi.org/10.1021/bi9014192.

33. Schwelberger HG. Анализ на тъканна и субклетъчна локализация на диаминоксидаза при бозайници чрез конфокална лазерна сканираща флуоресцентна микроскопия. Infamm Res. 1998; 47: 60-1. https://doi.org/ 10.1007/s000110050273.

34. Nishibori M, Tahara A, Sawada K, et al. Невронна и съдова локализация на хистамин N-метилтрансфераза в централната нервна система на говеда. Eur J Neurosci. 2000; 12: 415-24. https://doi.org/ 10.1046/j.1460-9568.2000.00914.x.

35. Sjaastad ÖV. Потенциране чрез аминогуанидин на чувствителността на овцете към хистамин, прилаган през устата. Ефект на аминогуанидин върху уринарната екскреция на ендогенен хистамин. Exp Physiol. 1967; 52: 319-30. https://doi.org/10.1113/expphysiol.1967.sp001 918.

36. Sattler J, Häfner D, Klotter HJ, et al. Хистамини, предизвикани от храната, като епидемиологичен проблем: Повишаване на плазмения хистамин и хемодинамични промени след перорално приложение на хистамин и блокада на диаминоксидазата (DAO). Действия на агентите. 1988; 23: 361-5. https://doi.org/10.1007/BF02142588.

37. Bowman MA, Simell OG, Peck AB, et al. Фармакокинетика на прилагане на аминогуанидин и ефекти върху честотата на диабета при мишки с диабет без затлъстяване. J Pharmacol Exp Ther. 1996; 279: 790-4.

38. Matejovic M, Kruzecky A, Martinkova V, et al. Селективно индуцируемо инхибиране на азотен оксид синтаза по време на дългосрочна хипердинамична свинска бактериемия. Шок. 2004; 21: 458-65. https://doi. org/10.1097/00024382-200405000-00010.

39. Alderton WK, Cooper CE, Knowles RG. Синтази на азотен оксид: структура, функция и инхибиране. Biochem J. 2001; 357: 593–615. https://doi.org/10.1042/bj3570593.

40. Altura BM, Halevy S. Благоприятни и вредни действия на хистамин H1- и H2-рецепторни антагонисти при циркулаторен шок. PNAS. 1978; 75: 2941-4. https://doi.org/10.1073/pnas.75.6.2941.

41. Thomas LL, Bochner BS, Lichtenstein LM. Инхибиране на хистаминазната активност, получена от човешки полиморфонуклеарни левкоцити, от H-2 антагонисти. Biochem Pharmacol. 1978; 27: 2562-5. https:// doi.org/10.1016/0006-2952(78)90327-1.

42. Thermann M, Lorenz W, Schmal A, et al. Влияние на H1- и H2-рецепторните антагонисти върху кръвоносната система и ендогенните плазмени концентрации на хистамин при кучета. Действия на агентите. 1977; 7: 97-101. https://doi.org/10.1007/BF01964888.

43. Elmore BO, Bollinger JA, Dooley DM. Човешка бъбречна диаминоксидаза: хетероложна експресия, пречистване и характеризиране. J Biol Inorg Chem. 2002; 7: 565-79. https://doi.org/10. 1007/s00775-001-0331-1.

44. Duch DS, Bowers SW, Nichol CA. Повишаване на нивата на хистамин в мозъка от диаминопиримидинови инхибитори на хистамин N-метил трансфераза. Biochem Pharmacol. 1978; 27: 1507–9. https://doi. org/10.1016/0006-2952(78)90109-0.

45. Horton JR, Sawada K, Nishibori M, et al. Структурна основа за инхибиране на хистамин N-метилтрансфераза от различни лекарства. J Mol Biol. 2005; 353: 334-44. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2005. 08.040.

46. ​​Horton JR, Sawada K, Nishibori M, et al. Две полиморфни форми на човешка хистамин метилтрансфераза: структурни, термични и кинетични сравнения. Структура. 2001; 9: 837-49. https:// doi.org/10.1016/S0969-2126(01)00643-8.

47. Duch DS, Bacchi CJ, Edelstein MP, et al. Инхибитори на метаболизма на хистамин in vitro и in vivo: корелации с антитрипанозомна активност. Biochem Pharmacol. 1984; 33: 1547–53. https:// doi.org/10.1016/0006-2952(84)90426-X.

48. Hox V, Desai A, Bandara G, et al. Естрогенът повишава тежестта на анафилаксията при женски мишки чрез засилена ендотелна експресия на азотен оксид синтаза и производство на азотен оксид. J Allergy Clin Immunol. 2015;135:729-736.e5. https://doi.org/ 10.1016/j.jaci.2014.11.003.

49. Пакман EW, Роси GV, Харисън JWE. Ефектът на хистамина и антихистамините върху телесната температура. J Pharm Pharmacol. 1953; 5: 301-10. https://doi.org/10.1111/j.2042-7158.1953.tb139 90.x.

50. Morris SC, Perkins C, Potter C, et al. Оптимизиране на лекарственото инхибиране на IgE-медиирана анафилаксия при мишки. J Allergy Clin Immunol. 2021; 149: 671-84. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.06.022.

51. Li XM, Serebrisky D, Lee SY, et al. Миши модел на фъстъчена анафилаксия: Т- и В-клетъчните отговори на основен фъстъчен алерген имитират човешки реакции. J Allergy Clin Immunol. 2000; 106: 150-8. https://doi.org/10.1067/mai.2000.107395.

52. Hasegawa A, Watanabe M, Osada H, et al. Влияние на глюкокортикоидите върху зависими от времето на деня вариации в IgE-, хистамин- и тромбоцит-активиращ фактор, медиирана системна анафилаксия при различни щамове на мишки. Biochem Biophys Res Commun. 2018; 495: 2184–8. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2017.12.099.

53. Fishel CW, Szentivanyi A, Talmage DW. Сенсибилизация и десенсибилизация на мишки към хистамин и серотонин чрез неврохумори. J Immunol. 1962; 89: 8–18.

54. Stallons LJ, Whitaker RM, Schnellmann RG. Потисната митохондриална биогенеза при индуцирано от фолиева киселина остро бъбречно увреждане и ранна фиброза. Toxicol Lett. 2014; 224: 326-32. https://doi. org/10.1016/j.toxlet.2013.11.014.

55. Gludovacz E, Schuetzenberger K, Resch M, et al. Мутациите на мотив за свързване на хепарин на човешката диаминоксидаза позволяват разработването на първокласен биофармацевтик, разграждащ хистамин. Елайф. 2021;10:e68542. https://doi.org/10.7554/eLife. 68542.

56. Eissa N, Kermarrec L, Hussein H, et al. Уместност на референтни гени за нормализиране на информационна РНК при колит, индуциран от мишка 2, 4-динитробензен сулфонова киселина (DNBS) с помощта на количествена PCR в реално време. Sci Rep. 2017; 7: 42427. https://doi.org/10. 1038/srep42427.

57. Gludovacz E, Maresch D, Bonta M, et al. Характеризиране на рекомбинантна човешка диаминоксидаза (rhDAO), произведена в клетки от яйчник на китайски хамстер (CHO). J Biotechnol. 2016; 227: 120-30. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.04.002.

58. Boehm T, Karer M, Gludovacz E, et al. Просто, чувствително и специфично количествено определяне на активността на диаминоксидазата в сложни матрици с помощта на новооткрити флуорофори, получени от естествени субстрати. Infamm Res. 2020; 69: 937–50. https://doi.org/10. 1007/s00011-020-01359-5.

59. Matsumura Y, Tan EM, Vaughan JH. Свръхчувствителност към хистамин и системна анафилаксия при мишки с фармакологична бета-адренергична блокада: защита чрез нуклеотиди. J Allergy Clin Immunol. 1976; 58: 387-94. https://doi.org/10.1016/0091- 6749(76)90119-6.

60. Hunter AJ, Murray TK, Jones JA, et al. Холинергичната фармакология на тетрахидроаминоакридин in vivo и in vitro. Br J Pharmacol. 1989;98:79–86. https://doi.org/10.1111/j.1476-5381. 1989.tb16865.x.

61. Rabe M, Schaefer F. Нетрансгенни миши модели на бъбречно заболяване. Нефрон. 2016; 133: 53-61. https://doi.org/10.1159/00044 5171.

62. Miyamoto Y, Nakano S, Kaneko M, et al. Клинична оценка на нов синтетичен протеазен инхибитор при операция на открито сърце. Ефект върху плазменото освобождаване на серотонин и хистамин и запазване на кръвта. ASAIO. 1992;38:M395-8. https://doi.org/10.1097/00002480- 199207000-00063.

63. Расова онкология — прецизна онкология. https://www.raceoncology. com/. Достъп до 23 ноември 2021 г

64. Myers JW, Von Hof DD, Kuhn JG, et al. Анафилактоидни реакции, свързани с инфузии на бизантрен. Изследователски нови лекарства. 1983; 1: 85-8. https://doi.org/10.1007/BF00180195.

65. Reilly MA, Schayer RW. Допълнителни изследвания върху катаболизма на хистамин in vivo. Br J Pharmacol. 1971; 43: 349-58.

66. Малински T, Taha Z, Grunfeld S, et al. Дифузия на азотен оксид в стената на аортата, наблюдавана in situ от порфиринови микросензори. Biochem Biophys Res Commun. 1993; 193: 1076-82. https://doi. org/10.1006/bbrc.1993.1735.

67. Ginsburg M, Wajda I, Waelsch H. Трансглутаминаза и включване на хистамин in vivo. Biochem Pharmacol. 1963; 12: 251-64. https://doi.org/10.1016/0006-2952(63)90148-5.

68. Vowinckel J, Stahlberg S, Paulmann N, et al. Хистаминилирането на глутаминовите остатъци е нова посттранслационна модификация, замесена в сигнализирането на G-протеин. FEBS Lett. 2012; 586: 3819-24. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2012.09.027.

69. McNally W, Roth M, Young R, et al. Количествено авторадиографско определяне на цялото тяло на тъканното разпределение на такрин при плъхове след интравенозна или перорална доза. Pharm Res. 1989;6:924–32. https://doi.org/10.1023/A:1015933210803.

70. Къминг П, Райнер ПБ, Винсент СР. Инхибиране на хистамин-N-метилтрансфераза в мозъка на плъх от 9-амино-1,2,3,4-тетрахидроакридин (THA). Biochem Pharmacol. 1990; 40: 1345-50. https://doi.org/10. 1016/0006-2952(90)90402-7.

71. Cavallito JC, Nichol CA, Brenckman WD, et al. Липидоразтворими инхибитори на дихидрофолат редуктазата. I. Кинетика, тъканно разпределение и степен на метаболизъм на пириметамин, метопрен и еторфин при плъх, куче и човек. Лекарство Metab Dispos. 1978; 6: 329-37.

72. Nishibori M, Oishi R, Itoh Y, et al. 9-Амино-1, 2, 3, 4-Тетрахидроакридинът е мощен инхибитор на хистамин N-метилтрансфераза. Jpn J Pharmacol. 1991; 55: 539-46. https://doi.org/10.1254/jjp.55. 539.

73. Hough LB, Khandelwal JK, Green JP. Инхибиране на метаболизма на хистамин в мозъка от метопрен. Biochem Pharmacol. 1986;35:307–10. https://doi.org/10.1016/0006-2952(86)90530-7.

74. Kaneko H, Koshi S, Hiraoka T, et al. Инхибиране на пост-исхемично реперфузионно увреждане на бъбрека от диаминоксидаза. Biochim Biophys Acta. 1998; 1407: 193–9. https://doi.org/10.1016/S0925- 4439(98)00039-8.

75. Koshi S, Inoue M, Obayashi H, et al. Инхибиране на пост-исхемично реперфузионно увреждане на тънките черва от диаминоксидаза. Biochim Biophys Acta. 1991; 1075: 231-6. https://doi.org/10.1016/ 0304-4165(91)90271-З.

Матиас Карер1 · Марлене Рагер-Реш1 · Тереза ​​Хайдер2 · Карин Петрочи1 · Елизабет Глудовац3 · Никол Борт3 · Бернд Джилма1 · Томас Бьом1

1 Катедра по клинична фармакология, Медицински университет Виена, Waehringer Guertel 18-20, 1090 Виена, Австрия

2 Катедра по неврофизиология, Център за изследване на мозъка, Медицински университет във Виена, Виена, Австрия

3 Катедра по биотехнологии, Университет за природни ресурси и науки за живота, Виена, Австрия