Microscopic anatomy of the vasculature of the human intestinal villus - a study with review

Until recently, works on the microscopic anatomy of the human intestinal villus had been hampered by lack of in vivo observations, and were based on early corrosion cast techniques before the advent of scanning electron microscopy to correctly identify the nature of the vessels seen. On review, a large number of human anatomy and histology texts carry a possibly erroneous message, as is the same with the earlier works, that there are arterioles and venules in the core of these villi. Based on recently available high resolution in vivo observations by endoscopy, our work by transmission electron microscopy and light microscopy techniques on cross sections of the villi shows only capillary type channels, and such is also true of those anatomy and histology textbooks that have photomicrographs of cross sections of the villi (despite their possible errors). An analytical discussion in further support of our findings is made, based on established anatomical and physiological principles

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The effect of prostaglandin synthase inhibitor, aspirin on the rat intestinal membrane structure and function / El efecto del inhibidor de la sintasa de prostaglandina, aspirina, sobre la estructura y función de la membrana intestinal de la rata

Aspirin at a dose of 50 mg/kg body weight was found to decrease the activity of the rat intestinal brush border membrane (BBM) - associated enzymes such as the sucrase, lactase, maltase and alkaline phosphatase. Aspirin treatment also led to a decrease in the microviscosity in the native as well as the benzyl alcohol treated membrane which might be due to the lipid peroxidative damage in the membrane. Physical correlation of the membrane oxidative damage was evident as the Fourier Transformation Infra Red (FTIR) study of the Aspirin treated membrane, which include an increased proportion of gauche to trans conformer, shift in the methylene C-H asymmetric and symmetric stretching frequencies, C = O double bond stretching, NH bending, antisymmetric (N)-CH3 bending, C-N stretching and antisymmetric CNC stretching while there was no change in the CH2 wagging and twisting as well as in NH-bending amide bond I and II. Aspirin treatment also caused an alteration in the glucose and histidine transport, as evident by a decreased Vmax value while the apparent Km remaining unchanged in the control and Aspirin-treated animals confirming that there was no change in the substrate affinity constant of the membrane transport proteins for the glucose and the basic amino acid, although the rate of transport decreased considerably. There was a decrease noted in the energy of activation of glucose and histidine transport when studied at different temperature but no change in the temperature of phase transition in the BBM with Aspirin treatment, thus implying that perhaps the thermotropic phase transition in the membrane may have relatively little effect on the transport processes. The result suggests an underlying molecular mechanism indicating the implied membrane damage by Aspirin, an important member of the non-steroidal antiinflammatory drug (NSAID) family which could possibly through an oxidative damage may lead to an altered molecular structure, physical state and biological functions of the intestinal membrane (AU)

Se encontró que la aspirina a una dosis de 50 mg/kg de peso corporal disminuye la actividad de las enzimas asociadas a la membrana con borde en cepillo (MBC) del intestino de la rata como la sucrasa, lactasa, maltasa y fosfata alcalina. El tratamiento con aspirina también produjo una disminución de la microviscosidad en la membrana nativa así como en la membrana tratada con alcohol bencílico, lo que podría deberse a la lesión de peroxidación lipídica de la membrana. La correlación física de la lesión oxidativa de la membrana fue evidente como mostró el estudio Fourier Transformation Infra Red (FTIR) de la membrana tratada con aspirina, que incluía un aumento en la proporción de la conformación levo a trans, un cambio en las frecuencias de estiramiento metileno C-H asimétrico y simétrico, el estiramiento de los dobles enlaces C = O, la curvatura NH, la curvatura anti-simétrica (N)-CH3, el estiramiento C-N y el estiramiento anti-simétrico CNC, mientras que no hubo cambios en el movimiento y retorcimiento CH2 ni en la curvatura NH del enlace amida I y II. El tratamiento con aspirina también produjo una alteración en el transporte de glucosa e histidina, como se evidenció por una disminución del valor de la Vmax mientras que la Km aparente permaneció inalterada en los animales control y tratados con aspirina, lo que confirma que no hubo cambios en la constante de afinidad por el sustrato de las proteínas transportadoras de membrana para la glucosa y el aminoácido básico, si bien la tasa de transporte disminuyó considerablemente. Se apreció un descenso en la energía de activación del transporte de glucosa e histidina cuando se estudiaron a temperaturas distintas, pero no hubo cambios en la temperatura de la fase de transición de la MBC con el tratamiento con aspirina, lo que implica que quizás la fase de transición termotrópica en la membrana pudiera tener un efecto relativamente pequeño sobre los procesos de transporte. El resultado sugiere un mecanismo molecular subyacente lo que indica el daño implícito de la membrana por la aspirina, un miembro importante de la familia de fármacos antiinflamatorios no esteroideos (AINE), que posiblemente a través de un daño oxidativo podría producir una alteración de la estructura molecular, del estado físico y de las funcionesbiológicas de la membrana intestinal (AU)

Lipid raft organization and function in the small intestinal brush border

The enterocyte brush border of the small intestine is a highly specialized membranedesigned to function both as a high capacity digestive/absorptive surface ofdietary nutrients and a permeability barrier towards lumenal pathogens. It is characterizedby an unusually high content of glycolipids (~30% of the total microvillarmembrane lipid), enabling the formation of liquid ordered microdomains, betterknown as lipid rafts. The glycolipid rafts are stabilized by galectin-4, a 36 kDa divalentlectin that cross-links galactosyl (and other carbohydrate) residues present onmembrane lipids and several brush border proteins, including some of the majorhydrolases. These supramolecular complexes are further stabilized by intelectin, a 35kDa trimeric lectin that also functions as an intestinal lactoferrin receptor. As a result,brush border hydrolases, otherwise sensitive to pancreatic proteinases, are protectedfrom untimely release into the gut lumen. Finally, anti-glycosyl antibodies, synthesizedby plasma cells locally in the gut, are deposited on the brush border glycolipidrafts, protecting the epithelium from lumenal pathogens that exploit lipid rafts asportals for entry to the organism (AU)

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Effect of non-steroidal anti-inflammatory drugs and the pro-carcinogen 1, 2 dimethylhydrazine on the rat intestinal membrane structure and function / Efecto de los fármacos antiinflmatorios no esteroideos y del procarcinógeno 1,2-dimetilhidracina sobre la estructura y función de la membrana intestinal de la rata

The present study was designed to evaluate the effects of three non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) with varying cycloxygenase selectivities on the small intestinal biochemical composition, function and histology during 1, 2-dimethylhydrazine (DMH) administration. Sprague Dawley male rats were divided into five different groups viz: Group 1 (control, vehicle treated), Group 2 (DMH-treated, 30 mg/kg body weight/week in 1 mM EDTA-saline, subcutaneously), Group 3 (DMH + aspirin-60 mg/kg body weight), Group 4 (DMH + celecoxib-6 mg/kg body weight), Group 5 (DMH + etoricoxib-0.64 mg/kg body weight). After six weeks of treatment, brush border membrane was isolated from the jejunum segment of all the groups and changes in the associated enzymes such as sucrase, lactase, maltase, alkaline phosphatase, membrane lipid composition, fluorescence polarizations of diphenylhexatriene, pyrene excimer formation, histological changes and surface characteristics were studied. The results indicated a significant alteration in the enzyme activity as well as changes in the structure and function of the intestine in the presence of the pro-carcinogen, DMH, which suggests the possible chemopreventive efficacy of NSAIDs against the intestinal cancer (AU)

El presente estudio se diseñó para evaluar los efectos de tres fármacos antiinflamatorios no esteroideos (AINE) con diferente selectividad por la ciclooxigenasa sobre la composición bioquímica, la función y la histología del intestino delgado durante la administración de 1,2-dimetilhidracina (DMH). Se distribuyó a ratas macho Sprague Dawley en grupos distintos: Grupo 1 (control, tratado con vehículo), Grupo 2 (tratado con DMH, 30 mg/kg de peso /semana en 1 mM de EDTA-salino, subcutáneo), Grupo 3 (DMH + aspirina-60 mg/kg de peso), Grupo 4 (DMH + celecoxib-6 mg/kg de peso), Grupo 5 (DMH + etoricoxib-0,64 mg/kg de peso). Tras seis semanas de tratamiento, se aisló la membrana en cepillo de un segmento del yeyuno en todos los grupos y se estudiaron los cambios en las enzimas asociadas tales como sucrasa, lactasa, maltasa, fosfatasa alcalina, en la composición lipídica de la membrana, las polarizaciones de fluorescencia del difenilhexatrieno, la formación del excímero pireno, los cambios histológicos y las características de la superficie. Los resultados indican una alteración significativa de la actividad enzimática así como cambios en la estructura y función del intestino en presencia del procarcinógeno DMH, lo que sugiere la posible eficacia quimio-preventiva de los AINE frente al cáncer de intestino (AU)

Effect of different non-steroidal anti-inflammatory drugs, aspirin, nimesulide and celecoxib on the disaccharide hydrolases and histoarchitecture of the rat intestinal brush border membrane / Efecto de diferentes fármacos anti-inflamatorios no esteroideos, aspirina, nimesulida y celecoxib, sobre las hidrolasas de disacárido y la histo-arquitectura de la membrana del borde en cepillo intestinal de la rata

Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are known to cause gastrointestinal damage. New anti-inflammatory drugs have been developed in an attempt to improve their gastrointestinal side effect profile which however failed to do so. Therefore, the objective of the present study was to compare the effect of three different NSAIDs, aspirin, nimesulide and celecoxib on the intestinal brush border membrane (BBM) marker enzymes and correlate these alterations to the histoarchtecture of the intestine using electron microscopic study. Female Wistar rats were divided into four different groups viz: Group I (Control), Group II (aspirin treated), Group III (nimesulide treated) and Group IV (celecoxib treated). The Group II, III and IV received the corresponding drugs dissolved in water orally at a dose of 40 mg/kg body weight, while the control received the vehicle only. After 28 days, all the treatment groups demonstrated significant alterations in the activities of intestinal disaccharide hydrolases and alkaline phosphatase in both the crude homogenates and BBM preparations as well. The histopathological observations also showed considerable changes in the intestinal mucosa. It was suggested that NSAIDs like aspirin, nimesulide and celecoxib pose intestinal side effects due to initial changes in the enzymatic composition of the intestinal apical membranes. It was further concluded that newly discovered NSAIDs such as celecoxib has better safety profiles but studies are still required to comment decisively on the suitability of various NSAIDs depending upon their cyclooxygenase enzyme specificity

Es sabido que los fármacos anti-inflamatorios no esteroideos (AINE) causan daño gastrointestinal. Los nuevos fármacos anti-inflamatorios se han desarrollado con la esperanza de mejorar su perfil de efectos adversos gastrointestinales, lo que sin embargo no se ha logrado. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue comparar el efecto de tres AINE distintos, aspirina, nimesulida y celecoxib, sobre las enzimas marcadoras de la membrana del borde en cepillo (MBC), y correlacionar estas alteraciones con la histo-arquitectura del intestino utilizando la microscopia electrónica. Se dividió a ratas hembra Wistar en cuatro grupos distintos: Grupo I (Control), Grupo II (tratado con aspirina), GrupoIII (tratado con nimesulida) y Grupo IV (tratado con celecoxib). Los grupos II, III y IV recibieron por vía oral el fármaco correspondiente disuelto en agua, a una dosis de 40 mg/kg de peso corporal, mientras que el grupo control sólo recibió el vehículo. Tras 28 días, todos los grupos de tratamiento mostraron alteraciones significativas en las actividades de las disacaridasas intestinales y la fosfatasa alcalina tanto en las preparaciones homogéneas crudas como en las preparaciones de MBC. Las observaciones histopatológicas también mostraron cambios considerables en la mucosa intestinal. Se sugería que los AINE como la aspirina, nimesulida y celecoxib acarrean efectos adversos debidos a cambios intestinales en la composición enzimática de las membranas intestinales apicales. Se concluye, además, que los nuevos AINE como el celecoxib poseen mejores perfiles de seguridad pero aún son necesarios estudios para poder opinar de forma decisiva sobre la idoneidad de los diversos AINE dependiendo de su especificidad por la enzima ciclooxigenasa

Modulación de la fisiología gastrointestinal mediante cepas probióticas de Lactobacillus casei y Bifidobacterium bifidum / Modulation of gastrointestinal physiology through probiotic strains of Lactobacillus casei and Bifidobacterium bifidum

En el contexto de la alimentación y la promoción de la salud se sitúan los productos denominados alimentos funcionales que tienen diversos efectos beneficiosos en el organismo, además de los meramente nutricionales. Dentro de estos alimentos funcionales, entre otros, podemos distinguir entre compuestos probióticos y prebióticos. Los microorganismos más utilizados en alimentos probióticos pertenecen a los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium. En el presente trabajo se ha estudiado el efecto de dietas suplementadas con Lactobacillus casei o Bifidobacterium bifidum en el desarrollo animal y en especial sobre la función intestinal, centrada en su actividad immunitaria, digestiva y absortiva de animales en crecimiento. Las cepas bacterianas utilizadas modifican la actividad del intestino delgado de los ratones sanos, afectando significativamente a su actividad enzimática (sacarasa, maltasa y aminopeptidasa) y a la captación de nutrientes (galactosa y glicilsarcosina), así como a la actividad inmune intestinal (mayor número de placas de Peyer). Sin embargo, estos efectos no parecen perturbar el desarrollo de los animales en crecimiento ya que no se aprecian diferencias significativas en su peso corporal ni en sus parámetros sanguíneos. Estos resultados ponen de manifiesto los posibles efectos beneficiosos en la fisiología intestinal y contribuyen al conocimiento de los posibles mecanismos de acción de los probióticos, que se pudieran utilizar en el tratamiento preventivo de diferentes patologías relacionadas con el aparato digestivo

The products called functional foods, which besides being merely nutritional have different beneficial effects on the organism, are situated in the context of diet and health promotion. Amongst these functional foods we can distinguish, amongst others, between probiotic and prebiotic compounds. The microorganisms most widely used in probiotic foods belong to the Lactobacillus and Bifidobacterium types. In this article we have studied the effect of diets supplemented with Lactobacillus casei or Bifidobacterium bifidum on animal development and especially on the intestinal function, centred on their immune, digestive and absorptive activity in growing animals. The bacteria strains used modify the activity of the small intestine of healthy mice, significantly affecting their enzymatic activity (sucrase, maltase and aminopeptidase) and the collection of nutrients (galactose and glycilsarcosine), as well as the intestinal immune activity (higher number of Peyer’s patches). However, these effects do not appear to disturb the development of the growing animals since no significant differences are appreciated in their body weight or in their blood parameters. These results make clear the possible beneficial effects on intestinal physiology and contribute to the understanding of the possible mechanisms of action of the probiotics, which could be employed in the preventive treatment of different pathologies related to the digestive apparatus

Characteristics of glucose transport across the microvillous membranes of human term placenta / Características del transporte de glucosa a través de las membranas con microvellosidades de la placenta humana a término

Transport characteristics of D-glucose were studied in the microvillous vesicles isolated from the human term placenta. Transport occurred by selective and rapid facilitated diffusion system which was inhibitable by phloretin and HgCl2. The transport was dependent on a transmembrane. Na+-gradient indicating a "secondary active transport" system operating. The transport influx was saturable and the kinetic analysis based on Hanes-Woolf plot produced a kt and Jmax value of 1.2 mM and 34 nmoles. mgprotein-1.min-1, respectively. The efflux of D-glucose from the membrane vesicles in a pre-equilibrated assay conditions showed a distinct biphasic pattern differing significantly in the half time efflux. The t1/2 of the fast and slow components was found to be 15 sec and 660 sec, respectively. The transport showed distinct sensitivity to temperature and the Ea values both below and above the transition temperature of 37 ºC, as calculated from the Arrhenius plot were found to be 7600 and 5472 kCa1.mol-1, respectively. Inhibition studies with a number of sugars for hexose transport pathway showed that the glucose epimers, phosphorylated sugars, and even the disaccharides and the pentose sugars competed effectively with D-glucose. The influx was also inhibited by a number of steroids such as progesterone, 17α-hydroxyprogesterone, testosterone and estrogen. Insulin was found to increase glucose transport in a dose- dependent fashion at a concentration of 0.2-1 unit.ml-1. Ouabain, dinitrophenoi and nicotine strongly inhibited D-glucose uptake in the membrane vesicles (AU)

Se estudiaron las características del transporte de la D-glucosa en las vesículas con microvellosidades aisladas de la placenta humana a término. El transporte ocurría por un sistema de difusión selectiva y facilitada rápida que podía inhibirse por floretina y por HgCl2. El transporte dependía de un gradiente de Na+ transmembrana,indicativo de un sistema operativo de "transporte activo secundario". El flujo de entrada del transporte era saturable y el análisis cinético basado en el gráfico de Hanes- Woolf produjo una kt y una Jmax de 1,2 mM y 34 nmoles• mg de proteína4•min-1, respectivamente. El flujo de salida de la D-glucosa desde las vesículas de membrana en condiciones de ensayo de pre-equilibrio mostró un patrón bifásico distintivo que difería significativamente en la mitad del flujo de salida. Se halló que la t1/2 de los componentes rápido y lento 15 seg. y 660 seg., respectivamente. El transporte mostró una sensibilidad distintiva a la temperatura, y se encontró que los valores de Ea, tanto por encima como por debajo de la temperatura de transición de 37º C, calculada por el gráfico de Arrhenius, fueron de 7.600 y 5.472 kCa1.mol-1, respectivamente. Los estudios de inhibición con una serie de azúcares para la ruta del transporte de la hexosa mostraron que los epímeros de la glucosa, los azúcares fosforilados, e incluso los disacáridos y los azúcares pentosa, competían de forma eficaz con la D-glucosa. El flujo de entrada también se inhibió por una serie de esteroides como la progesterona, la 17α-hidroxiprogesterona, la testosterona y los estrógenos. Se encontró que la insulina aumentaba el transporte de glucosa de manera dependiente de la dosis a una concentración de 0,2-1 unidades•ml-1. La ouabaína, el dinitrofenol y la nicotina inhibieron fuertemente la captación de D-glucosa por las vesículas de membrana (AU)

Modelos celulares para la caracterización del transporte intestinal de fármacos / Cell culture models for characterize the intestinal drug transport

Numerosos grupos de investigación de distintos países abogan por la inclusión, en el proceso de desarrollo de nuevos medicamentos, de ensayos in vitro en los que se evalúa la capacidad de transporte y difusión de los fármacos a través de monocapas de células epiteliales de diferentes tejidos, con el fin de reducir el número de ensayos en animales de experimentación y conseguir una selección orientada de las moléculas candidatas. En el presente trabajo se exponen las características y metodologías de trabajo destinadas a facilitar la manipulación y uso de dos líneas celulares: las Caco- 2, células de carcinoma de colon humano, que reproducen las características del intestino y las MDCK, células renales de perro (Madin- Darby Canine Kidney), útiles para cuantificar la excreción renal de fármacos, fundamentalmente mediada por la glicoproteína P, además de representar una alternativa a las células Caco- 2 en ensayos de permeabilidad, para fármacos que se absorben pasivamente

Numerous research groups of different countries defend the inclusion, in the process of development of new drugs, of in vitro test in which it can evaluates drug permeability and diffusion across epithelial cell monolayers of different tissues. The aims of these studies are to reduce the number of tests in animal models and to obtain an oriented selection of molecules candidates. In the present paper, characteristics and methodologies of work are exposed destined to facilitate the manipulation and use of two cellular lines: intestinal epithelial cell line (Caco-2) derived from a human colon adenocarcinoma, that reproduce the characteristics of the enterocytes, and a renal epithelial cell line MDCK (Madin-Darby Canine Kidney), useful to quantify renal excretion of drugs, fundamentally mediated by the P-glycoprotein, besides to represent an alternative to the cells Caco-2 in tests of drug permeability that is absorbed passively

Apoptosis: una forma rápida y silenciosa de morir / Apoptosis: a rapid and silent form of death

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Ferropenia: no siempre son pérdidas / Iron deficiency: not always blood losses

La ferropenia puede ser la única manifestación de un síndrome malabsortivo, secundario a la presencia de una atrofia intestinal. Por ello, descartadas las pérdidas gastrointestinales, debería tenerse en cuenta esta posibilidad en el estudio de la ferropenia. Objetivos: Evaluar la utilidad de la biopsia yeyunal en el diagnóstico de la malabsorción intestinal como causa de ferropenia y analizar cuales son las causas de ferropenia malabsortiva. Método: Se han incluido 70 pacientes con ferropenia (ferritina < 25 ng/ml) remitidos a la Unitat de Proves Funcionals Digestives, para la valoración de una posible malabsorción intestinal mediante la realización de una biopsia yeyunal. La biopsia yeyunal se obtuvo distal al ángulo de Treitz mediante cápsula de Watson. Se clasificaron los resultados histológicos según los criterios de Marsh. Resultados: La biopsia yeyunal se realizó en 66 pacientes. Fue normal en 25 pacientes, inespecífica en 1, en 12 se evidenciaron lesiones grado 1 (infiltrado linfocitario), en 2 lesiones grado 2 (hiperplasia de criptas) y en 25 lesiones grado 3 (atrofia). En otro paciente se objetivó una giardiasis intestinal. El diagnóstico clínico de los pacientes incluídos fue de enfermedad celíaca en 21 (32 por ciento), aclorhidria en 7 (10,5 por ciento), sobrecrecimiento bacteriano en 1 (1,5 por ciento), giardiasis intestinal en otro (1,5 por ciento), pérdidas ginecológicas en otra (1,5 por ciento) y 35 (53 por ciento) quedaron sin diagnóstico definitivo. Conclusiones: La biopsia yeyunal es una prueba útil en el diagnóstico de malabsorción como causa de ferropenia, permitiendo poner de manifiesto la existencia de patología intestinal en un alto porcentaje de casos (AU)

Identification and partial purification of some K88ab Escherichia coli receptor proteins in porcine brush border membranes / Identificación y purificación parcial de las proteínas de receptor de Escherichia coli K88ab en las membranas de borde en cepillo porcinas

Six receptor proteins, with molecular masses ranging from 94 to 27 kDa, that bind to Escherichia coli K88ab fimbriae were recovered from brush border membranes and were detected after solubilization with Triton X-114. The recovery of these receptor proteins in the aqueous phase suggests their peripheral localization. The 63-, 60- and 33-kDa K88ab binding proteins were recovered using gel-filtration chromatography of the aqueous phase (AU)

Se identificaron seis proteínas de receptor que se unen a las fímbrias de Escherichia coli K88ab, con masas moleculares desde 94 a 27 kDa. Pertenecen a las membranas de borde en cepillo y fueron detectadas después de ser solubilizadas con Triton X-114. Su recuperación en la fase acuosa sugiere una localización periférica de los receptores. Pudieron recuperarse las proteínas de unión a K88ab de tamaños 63-, 60- y 33-kDa mediante cromatografía de filtro de gel de la fase acuosa. (AU)