Solution calorimetry as a tool for investigating drug interaction with intestinal fluid

Solution calorimetry offers a reproducible technique for measuring the enthalpy of solution (ΔsolH) of a solute dissolving into a solvent. The ΔsolH of two solutes, propranolol HCl and mannitol were determined in simulated intestinal fluid (SIF) solutions designed to model the fed and fasted states within the gut, and in Hanks’ balanced salt solution (HBSS) of varying pH. The bile salt and lipid within the SIF solutions formed mixed micelles. Both solutes exhibited endothermic reactions in all solvents. The ΔsolH for propranolol HCl in the SIF solutions differed from those in the HBSS and was lower in the fed state than the fasted state SIF solution, revealing an interaction between propranolol and the micellar phase in both SIF solutions. In contrast, for mannitol the ΔsolH was constant in all solutions indicating minimal interaction between mannitol and the micellar phases of the SIF solutions. In this study, solution calorimetry proved to be a simple method for measuring the enthalpy associated with the dissolution of model drugs in complex biological media such as SIF solutions. In addition, the derived power–time curves allowed the time taken for the powdered solutes to form solutions to be estimated.

Staphylococcus aureus MnhF mediates cholate efflux and facilitates survival under human colonic conditions

Resistance to the innate defences of the intestine is crucial for the survival and carriage of Staphylococcus aureus, a common coloniser of the human gut. Bile salts produced by the liver and secreted into the intestines are one such group of molecules with potent anti-microbial activity. The mechanisms by which S. aureus is able to resist such defences in order to colonize and survive in the human gut are unknown. Here we show that mnhF confers resistance to bile salts, which can be abrogated by efflux pump inhibitors. MnhF mediates efflux of radiolabelled cholic acid in both S. aureus and when heterologously expressed in Escherichia coli, rendering them resistant. Deletion of mnhF attenuated survival of S. aureus in an anaerobic three stage continuous culture model of the human colon (gut model), which represent different anatomical areas of the large intestine.

Evaluating and optimizing oral formulations of live bacterial vaccines using a gastro-small intestine model

Gastrointestinal (GI) models that mimic physiological conditions in vitro are important tools for developing and optimizing biopharmaceutical formulations. Oral administration of live attenuated bacterial vaccines (LBV) can safely and effectively promote mucosal immunity but new formulations are required that provide controlled release of optimal numbers of viable bacterial cells, which must survive gastrointestinal transit overcoming various antimicrobial barriers. Here, we use a gastro-small intestine gut model of human GI conditions to study the survival and release kinetics of two oral LBV formulations: the licensed typhoid fever vaccine Vivotif comprising enteric coated capsules; and an experimental formulation of the model vaccine Salmonella Typhimurium SL3261 dried directly onto cast enteric polymer films and laminated to form a polymer film laminate (PFL). Neither formulation released significant numbers of viable cells when tested in the complete gastro-small intestine model. The poor performance in delivering viable cells could be attributed to a combination of acid and bile toxicity plus incomplete release of cells for Vivotif capsules, and to bile toxicity alone for PFL. To achieve effective protection from intestinal bile in addition to effective acid resistance, bile adsorbent resins were incorporated into the PFL to produce a new formulation, termed BR-PFL. Efficient and complete release of 4.4x107 live cells per dose was achieved from BR-PFL at distal intestinal pH, with release kinetics controlled by the composition of the enteric polymer film, and no loss in viability observed in any stage of the GI model. Use of this in vitro GI model thereby allowed rational design of an oral LBV formulation to maximize viable cell release.

Amaranth protein presents cholesterol-lowering effect

This study describes amaranth`s protein cholesterol-lowering effect and investigates its mechanisms hypercholesterolaemia was induced in male hamsters through diet rich in casein (300 g/kg diet) containing regular levels of cholesterol (0.5 kg/g) fed during 3 weeks. Animals were divided into three groups and fed ad libitum diets for 4 weeks containing as the sole source of protein: casein (control), amaranth protein isolate or, casein + amaranth protein isolate. Plasma concentrations of cholesterol and triacylglycerols were measured at four different points: at the beginning of the study. after hypercholesterolaemia was induced, in the first week and then at the end of the experimental diet period. The reduction of the total plasma cholesterol concentration at the end of experimental period for animals fed on diets containing amaranth protein isolate pure and with casein were 27% (P < 0.05) and 48% (P < 0.05). respectively, being the non-HDL fractions the most affected. Digestibility of protein as well as excretion of cholesterol and bile acid, were investigated as the possible mechanisms for this significant hypocholesterolaemic effect. Cholesterol excretion was related to the hypocholesterolaemia but could not explain all the observed reduction. Our findings suggest that amaranth protein has a metabolic effect on endogenous cholesterol metabolism. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cholesterol-Lowering Properties of Whole Cowpea Seed and Its Protein Isolate in Hamsters

Hypercholesterolemic hamsters were fed for 4 wk on diets rich in saturated fatty acids and cholesterol, differing only in protein source (20%): casein (control group, HC), whole cowpea seed (HWS), and cowpea protein isolate (HPI). Hamsters fed on HWS and HPI presented significant reductions in plasma total cholesterol and non-HDL cholesterol. HPI and HC presented similar protein digestibility, which were significantly higher than that of HWS. Animals fed on HWS presented significantly higher levels of bile acids and cholesterol in feces than did the animals fed on casein or HPI diets. Histological analyses of the liver showed that HC diet resulted in steatosis widely distributed throughout the hepatic lobule, while HWS and HPI diets promoted reductions in liver steatosis. The effectiveness of HWS for modulating lipid metabolism was greater than that of HPI, as measured by plasma cholesterol reduction and liver steatosis.

Regulation of Multidrug Resistance-Associated Protein 2 by Calcium Signaling in Mouse Liver

Mu hiding resistance associated protein 2 (Mrp2) is a canalicular transporter responsible for organic anion secretion into bile. Mrp2 activity is regulated by insertion into the plasma membrane; however, the factors that control this are not understood. Calcium (Ca(2+)) signaling regulates exocytosis of vesicles in most cell types, and the type II inositol 1,4,5-triphosphate receptor (InsP(3)R2) regulates Ca(2+) release in the canalicular region of hepatocytes. However, the role of InsP(3)R2 and of Ca(2+) signals in canalicular insertion and function of Mrp2 is not known. The aim of this study was to determine the role of InsP(3)R2-mediated Ca(2+) signals in targeting Mrp2 to the canalicular membrane. Livers, isolated hepatocytes, and hepatocytes in collagen sandwich culture from wild-type (WT) and InsP(3)R2 knockout (KO) mice were used for western blots, confocal immunofluorescence, and time-lapse imaging of Ca(2+) signals and of secretion of a fluorescent organic anion. Plasma membrane insertion of green fluorescent protein (GFP)-Mrp2 expressed in HepG2 cells was monitored by total internal reflection microscopy. InsP(3)R2 was concentrated in the canalicular region of WT mice but absent in InsP(3)R2 KO livers, whereas expression and localization of InsP(3)R1 was preserved, and InsP(3)R3 was absent from both WT and KO livers. Ca(2+) signals induced by either adenosine triphosphate (ATP) or vasopressin were impaired in hepatocytes lacking InsP(3)R2. Canalicular secretion of the organic anion 5-chloromethylfluorescein diacetate (CMFDA) was reduced in KO hepatocytes, as well as in WT hepatocytes treated with 1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N`,N`-tetra-acetic acid (BAPTA). Moreover, the choleretic effect of tauroursodeoxycholic acid (TUDCA) was impaired in InsP(3)R2 KO mice. Finally, ATP increased GFP-Mrp2 fluorescence in the plasma membrane of HepG2 cells, and this also was reduced by BAPTA. Conclusion: InsP(3)R2-mediated Ca(2+) signals enhance organic anion secretion into bile by targeting Mrp2 to the canalicular membrane. (HEPATOLOGY 2010;52:327-337)

The plasmodium receptor for activated C kinase protein inhibits Ca(2+) signaling in mammalian cells

Plasmodium falciparum, the most lethal malarial parasite, expresses an ortholog for the protein kinase C (PKC) activator RACK1. However, PKC has not been identified in this parasite, and the mammalian RACK1 can interact with the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (InsP3R). Therefore we investigated whether the Plasmodium ortholog PfRACK also can affect InsP3R-mediated Ca(2+) signaling in mammalian cells. GFP-tagged PfRACK and endogenous RACK1 were expressed in a similar distribution within cells. PfRACK inhibited agonist-induced Ca(2+) signals in cells expressing each isoform of the InsP3R, and this effect persisted when expression of endogenous RACK1 was reduced by siRNA. PfRACK also inhibited Ca(2+) signals induced by photorelease of caged InsP3. These findings provide evidence that PfRACK directly inhibits InsP3-mediated Ca(2+) signaling in mammalian cells. Interference with host cell signaling pathways to subvert the host intracellular milieu may be an important mechanism for parasite survival. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Ablation of primary afferent neurons by neonatal capsaicin treatment reduces the susceptibility of the portal hypertensive gastric mucosa to ethanol-induced injury in cirrhotic rats

Primary sensory afferent neurons modulate the hyperdynamic circulation in Cirrhotic rats with portal hypertension.The stomach of cirrhotic rats is prone to damage induced by ethanol, a phenomenon associated with reduced gastric hyperemic response to acid-back diffusion. The aim of this study was to examine the impact of ablation of capsaicin-sensitive neurons and the tachykinin NK(1) receptor antagonist A5330 on the susceptibility of the portal hypertensive gastric mucosa, to ethanol-induced injury and its effects on gastric cyclooxygenase (COX) and nitric oxide synthase (NOS) mRNA expression. Capsaicin was administered to neonatal, male, Wistar rats and the animals were allowed to grow. Cirrhosis was then induced by bile duct ligation in adult rats while controls had sham operation. Ethanol-induced gastric damage was assessed using ex vivo gastric chamber experiments. Gastric blood flow was measured as well as COX/NOS mRNA expression. Topical application of ethanol produced significant gastric damage in cirrhotic rats compared to controls, which was reversed in capsaicin- and A5330-treated animals. Mean arterial and portal pressure was normalized in capsaicin-treated cirrhotic rats. Capsaicin and A5330 administration restored gastric blood flow responses to topical application of ethanol followed by acid in cirrhotic rats. Differential COX and NOS mRNA expression was noted in bile duct ligated rats relative to controls. Capsaicin treatment significantly modified gastric eNOS/iNOS/COX-2 mRNA expression in cirrhotic rats. Capsaicin-sensitive neurons modulate the susceptibility of the portal hypertensive gastric mucosa to injury induced by ethanol via tachykinin NK(1) receptors and signalling of prostaglandin and NO production/release. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fatores de risco para óbito precoce em crianças e em adolescentes submetidos a tranplante hepático eletivo no Hospital de Clínicas de Porto Alegre

No próximo ano, completam-se 40 anos desde a primeira tentativa de transplante hepático (TxH) em seres humanos. Há quase 20 anos, o transplante (Tx) tornou-se uma opção terapêutica real para os pacientes portadores de doença hepática terminal. Atualmente, o TxH é o tratamento de escolha para diversas enfermidades hepáticas, agudas ou crônicas. Dos transplantes realizados na Europa ou nos EUA, em torno de 12% dos pacientes são crianças e adolescentes. No Brasil, 20,9% dos pacientes transplantados de fígado em 2001 tinham até 18 anos de idade e, destes, 60,7% tinham 5 anos ou menos. O objetivo do TxH é a manutenção da vida dos pacientes com doença hepática irreversível, e a principal forma de avaliação de sucesso é a sobrevida após o Tx. A primeira semana que se segue ao TxH, apesar dos excelentes progressos dos últimos anos, continua sendo o período mais crítico. A maioria dos óbitos ou das perdas do enxerto ocorrem nas primeiras semanas, em particular, nos primeiros 7 dias de TxH. Diversos fatores de risco para o resultado do TxH podem ser identificados na literatura, porém há poucos estudos específicos do Tx pediátrico. As crianças pequenas apresentam características particulares que os diferenciam do Tx nos adultos e nas crianças maiores. Com o objetivo de identificar fatores de risco para o óbito nos 7 primeiros dias após os transplantes hepáticos eletivos realizados em 45 crianças e adolescentes no Hospital de Clínicas de Porto Alegre entre março de 1995 e agosto de 2001, foi realizado um estudo de caso-controle. Entre os 6 casos (13,3%) e os 39 controles foram comparadas características relacionadas ao receptor, ao doador e ao procedimento cirúrgico e modelos prognósticos. Das variáveis relacionadas ao receptor, o gênero, o escore Z do peso e da estatura para a idade, a atresia de vias biliares, a cirurgia abdominal prévia, a cirurgia de Kasai, a história de ascite, de peritonite bacteriana espontânea, de hemorragia digestiva e de síndrome hepatopulmonar, a albuminemia, o INR, o tempo de tromboplastina parcial ativada e o fator V não foram associados com o óbito na primeira semana. A mortalidade inicial foi maior nas crianças com menor idade (p=0,0035), peso (p=0,0062) e estatura (p<0,0001), bilirrubinemia total (BT) (p=0,0083) e bilirrubinemia não conjugada (BNC) (p=0,0024) elevadas, e colesterolemia reduzida (p=0,0385). Os receptores menores de 3 anos tiveram um risco 25,5 vezes maior de óbito que as crianças maiores (IC 95%: 1,3–487,7). A chance de óbito após o Tx dos pacientes com BT superior a 20 mg/dL e BNC maior que 6 mg/dL foi 7,8 (IC95%: 1,2–50,1) e 12,7 (IC95%: 1,3–121,7) vezes maior que daqueles com níveis inferiores, respectivamente. Das características relacionadas ao doador e ao Tx, as variáveis gênero, doador de gênero e grupo sangüíneo ABO não idênticos ao do receptor, razão peso do doador/receptor, causa do óbito do doador, enxerto reduzido, tempo em lista de espera e experiência do Programa não foram associados com o óbito nos primeiros 7 dias. Transplantes com enxertos de doadores de idade até 3 anos, ou de peso até 12 Kg representaram risco para o óbito dos receptores 6,8 (IC95%: 1,1–43,5) e 19,3 (IC95%: 1,3–281,6) vezes maior, respectivamente. O tempo de isquemia total foi em média de 2 horas maior nos transplantes dos receptores não sobreviventes (p=0,0316). Os modelos prognósticos Child-Pugh, Rodeck e UNOS não foram preditivos do óbito. Os pacientes classificados como alto risco no modelo de Malatack apresentaram razão de chances para o óbito 18,0 (IC95%: 1,2–262,7) vezes maior que aqueles com baixo risco. A mortalidade na primeira semana foi associada a valores elevados do escore PELD. O risco de óbito foi de 11,3 (IC95%: 1,2–107,0) nas crianças com valor do PELD maior que 10. As crianças pequenas e com maior disfunção hepática apresentaram maior risco de óbito precoce. Doador de pequeno porte e prolongamento do tempo de isquemia também foram associados à mortalidade. Somente os modelos de Malatack e PELD foram preditivos da sobrevida.

Dose única versus dose fracionada diária de Gentamicina em infecções da via biliar : importância do pico de concentração

Os aminoglicosídeos permanecem sendo um dos principais antibióticos no tratamento de infecções causadas por bactérias gram-negativas, apesar do surgimento de novos antibióticos. Na Unidade de Endoscopia Digestiva do Hospital de Clínicas de Porto Alegre os aminoglicosídeos, combinados com antibióticos ß-lactâmicos, têm sido utilizados no tratamento de infecções das vias biliares e como antibiótico profilático em procedimento como a colangiopancreatografia endoscópica retrógrada. O objetivo do presente estudo foi comparar a eficácia terapêutica da dose única total diária com dose fracionada diária de gentamicina no tratamento da infecção das vias biliares, baseando-se na concentração biliar de gentamicina obtida nesses dois regimes terapêuticos e sua relação com a concentração inibitória mínima das principais bactérias isoladas na bile de pacientes com infecção do trato biliar. Os pacientes selecionados foram randomizados para tratamento com gentamicina na dose de 4mg/kg de peso por meio intravenoso sendo divididos em 2 grupos: grupo 1 recebeu dose única diária dividida em 3 horários (8 / 8 horas) e o grupo 2 recebeu o fármaco como dose única total diária. Os resultados do estudo evidenciaram que os níveis biliares de gentamicina nos pacientes tratados com dose única diária de gentamicina (grupo 2) ultrapassaram de 3 a 6 vezes as concentrações inibitórias mínimas das bactérias gram-negativas isoladas, enquanto que os níveis de gentamicina à nível biliar nos pacientes tratados com dose fracionada de gentamicina (grupo 1) conseguiram igualar ou ultrapassar no máximo e 3 vezes, dependendo da bactéria gram-negativa testada, as concentrações inibitórias. Além disto, os níveis biliares de gentamicina dos pacientes tratados com dose única diária permaneceram por intervalo superior a 14 horas acima das concentrações inibitórias mínimas destas bactérias, reforçando ainda mais o efeito pós-antibiótico obtido no intervalo de tempo onde não são detectados mais níveis de gentamicina na bile. Baseado nos efeitos bactericida dependente da concentração e efeito pós-antibiótico dos aminoglicosídeos,os resultados deste estudo sugerem que a dosagem única diária de gentamicina apresenta maior eficácia terapêutica que a dosagem fracionada diária no tratamento da infecção das vias biliares.

Estrutura e dinâmica da interação de éteres de celulose com surfactantes

As técnicas de fluorimetria, condutometria, viscosimetria, turbidimetria, espalhamento de luz e espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) foram empregadas no estudo da agregação de diferentes surfactantes aniônicos em presença de soluções aquosas diluídas de (hidroxipropil)celulose (HPC) 0,25% m/m, (hidroxipropilmetil)celulose (HPMC) 0,20% m/m e HPMC 0,10% m/m / NaCl 0,10 mol L-1. Também foram investigadas através de SAXS soluções concentradas de HPC (30, 40 e 50% m/m). Admitindo-se uma faixa geral de concentração, entre 10-4 e 10-1 mol L-1, foram utilizados neste estudo os surfactantes colato de sódio (CS), deoxicolato de sódio (DC), derivados dos sais biliares, e o alquilsintético dodecilsulafato de sódio (SDS). Observou-se que os polímeros contribuem diferentemente no processo de agregação de cada surfactante, evidenciado pela mudança dos valores da concentração de agregação crítica (CAC) em relação à concentração micelar crítica (CMC). Os resultados condutométricos confirmaram a interação éteres de celulose/sais biliares, embora a mesma tenha se mostrado mais fraca em relação a éteres de celulose/SDS. Os dados termodinâmicos demonstraram que a formação de agregados polímero/surfactante apresenta maior estabilidade do que as próprias micelas livres. Os resultados de viscosimetria e turbidimetria evidenciaram as diferenças estruturais entre HPC e HPMC, assim como entre os surfactantes. Através do espalhamento de luz dinâmico, verificou-se a existência de dois modos de correlação, rápido e lento. O primeiro é atribuído à cadeia polimérica isolada, agregados polímero/surfactante intramoleculares ou mesmo a micelas livres. Por sua vez, o modo lento relaciona-se a clusters poliméricos ou agregados polímero/surfactante intermoleculares. Adicionalmente, as curvas de distribuição dos tempos de relaxação demonstraram a influência de cada surfactante sobre a dinâmica dos polímeros. Tal influência é percebida antes mesmo da CAC, contrariando o modelo da interação polímero/surfactante proposto por Cabane. Os resultados de SAXS acusaram a formação de domínios líquido-cristalinos em xx soluções concentradas de HPC, assim como confirmaram a presença de micelas livres a altas concentrações de surfactantes nos sistemas diluídos. Em linhas gerais, os resultados indicaram a interação dos polímeros com SDS mais efetiva do que os mesmos polímeros e os sais biliares. No que tange à natureza do polímero, a HPC mostrou uma maior estabilidade na sua interação com os surfactantes do que a HPMC.

Perfuração espontânea de colédoco em adolescente

Spontaneous perforation of the common bile duct is rare. It happens predominantly in children and it is related to obstructive disease of the biliary tract. We present a case of an 18 year-old male patient, with ulcerative rectocolitis associated with malignant tumor of the head of pancreas. The patient developed an acute abdomen syndrome and laparotomy, a spontaneous perforation of common bile duct was evidenced. The authors make a revision of the clinical aspects of that pathology

Abdominal hyperalgesia in secretory phospholipase A(2)-induced rat pancreatitis: Distinct roles of NK1 receptors

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

ASPECTOS PATOLÓGICOS da INTOXICAÇÃO DE SUÍNOS POR SEMENTES DE Crotalaria spectabilis (Fabaceae)

Foram utilizados 24 suínos desmamados, distribuídos em quatro tratamentos, com seis animais em cada. Os suínos dos tratamentos 1, 2, 3 e 4 receberam, durante 90 dias, ração com respectivamente: 0,0, 0,2, 0,4 e 0,6% de sementes de Crotalaria spectabilis. Os animais que morreram durante o período experimental foram necropsiados logo após a morte. Os sobreviventes foram sacrificados no último dia do experimento. Durante as necropsias, foram colhidos fragmentos do fígado, rim, pulmão e estômago, para realização de exame histopatológico. Os principais sintomas da intoxicação foram edemas subcutâneos, principalmente nos membros, na face e região do pescoço, mucosas oral e ocular pálidas, cerdas eriçadas, caquexia e apatia. O hidropericárdio foi a lesão macroscópica mais comum, acometendo vários animais que receberam a ração contaminada. As principais lesões microscópicas foram fibrose, proliferação de ductos biliares e megalocitose no fígado, broncopneumonia e bronquite crônicas, megalocitose de células epiteliais tubulares renais, nefrose e nefrite crônica, bem como gastrite e ulceração gástrica. Os resultados destes experimentos indicam que ração contaminada com sementes de C. spectabilis, nas proporções utilizadas, foi tóxica para suínos.