Permeability of the small intestinal mucus for physiologically relevant studies: Impact of mucus location and ex vivo treatment - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Permeability of the small intestinal mucus for physiologically relevant studies: Impact of mucus location and ex vivo treatment

Abstrakt

The small intestinal mucus is a complex colloidal system that coats the intestinal mucosa. It allows passage on nutrients/pharmaceuticals from the gut lumen towards the epithelium, whilst preventing it from direct contact with luminal microorganisms. Mucus collected from intestinal tissue is often used in studies looking at inter-mucosal transport of food particulates, drug carriers, etc. However, detaching the highly hydrated native mucus from the tissue and storing it frozen prior to use may disrupt its physiological microstructure, and thus selective barrier properties. Multiple-particle tracking experiments showed that microstructural organisation of native, jejunal mucus depends on its spatial location in the intestinal mucosa. The inter-villus mucus was less heterogeneous than the mucus covering villi tips in the pig model used. Collecting mucus from tissue and subjecting it to freezing and thawing did not significantly affect (P > 0.05) its permeability to model, sub-micron sized particles, and the microviscosity profile of the mucus reflected the overall profiles recorded for the native mucus in the tissue. This implies the method of collecting and storing mucus is a reliable ex vivo treatment for the convenient planning and performing of mucus-permeability studies that aim to mimic physiological conditions of the transport of molecules/particles in native mucus.

Cytowania

  • 4 4

    CrossRef

  • 0

    Web of Science

  • 4 0

    Scopus

Autorzy (3)

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 22 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
Scientific Reports nr 9, strony 1 - 12,
ISSN: 2045-2322
Język:
angielski
Rok wydania:
2019
Opis bibliograficzny:
Macierzanka A., Mackie A., Krupa Ł.: Permeability of the small intestinal mucus for physiologically relevant studies: Impact of mucus location and ex vivo treatment// Scientific Reports -Vol. 9,iss. 1 (2019), s.1-12
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1038/s41598-019-53933-5
Bibliografia: test
  1. Hansson, G. C. Role of mucus layers in gut infection and inflammation. Curr. Opin. Microbiol. 15, 57-62 (2012). otwiera się w nowej karcie
  2. Bäckström, M., Ambort, D., Thomsson, E., Johansson, M. E. V. & Hansson, G. C. Increased understanding of the biochemistry and biosynthesis of MUC2 and other gel-forming mucins through the recombinant expression of their protein domains. Mol. Biotechnol. 54, 250-256 (2013). otwiera się w nowej karcie
  3. Johansson, M. E. V., Sjövall, H. & Hansson, G. C. The gastrointestinal mucus system in health and disease. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 10, 352-361 (2013). otwiera się w nowej karcie
  4. Bajka, B. H., Rigby, N. M., Cross, K. L., Macierzanka, A. & Mackie, A. R. The influence of small intestinal mucus structure on particle transport ex vivo. Colloids Surfaces B Biointerfaces 135, 73-80 (2015). otwiera się w nowej karcie
  5. Round, A. N. et al. Lamellar structures of MUC2-rich mucin: A potential role in governing the barrier and lubricating functions of intestinal mucus. Biomacromolecules 13, 3253-3261 (2012). otwiera się w nowej karcie
  6. Johansson, M. E. V., Larsson, J. M. H. & Hansson, G. C. The two mucus layers of colon are organized by the MUC2 mucin, whereas the outer layer is a legislator of host-microbial interactions. Proc. Natl. Acad. Sci. 108, 4659-4665 (2011). otwiera się w nowej karcie
  7. Atuma, C., Strugala, V., Allen, A. & Holm, L. The adherent gastrointestinal mucus gel layer: Thickness and physical state in vivo. Am. J. Physiol. -Gastrointest. Liver Physiol. 280, 922-929 (2001). otwiera się w nowej karcie
  8. Lentle, R. G. & de Loubens, C. A review of mixing and propulsion of chyme in the small intestine: Fresh insights from new methods. J. Comp. Physiol. B Biochem. Syst. Environ. Physiol. 185, 369-387 (2015). otwiera się w nowej karcie
  9. Mackie, A. R. et al. Innovative methods and applications in mucoadhesion research. Macromol. Biosci. 17, 1-32 (2017). otwiera się w nowej karcie
  10. Corfield, A. P. Mucins: A biologically relevant glycan barrier in mucosal protection. Biochim. Biophys. Acta -Gen. Subj. 1850, 236-252 (2015). otwiera się w nowej karcie
  11. Corfield, A. P. Mucins and mucosal protection in the gastrointestinal tract: new prospects for mucins in the pathology of gastrointestinal disease. Gut 47, 589-594 (2000). otwiera się w nowej karcie
  12. Macierzanka, A. et al. Transport of particles in intestinal mucus under simulated infant and adult physiological conditions: Impact of mucus structure and extracellular DNA. PLoS One 9, 1-11 (2014). otwiera się w nowej karcie
  13. Georgiades, P., Pudney, P. D. A. A., Thornton, D. J. & Waigh, T. A. Particle tracking microrheology of purified gastrointestinal mucins. Biopolymers 101, 366-377 (2014). otwiera się w nowej karcie
  14. Macierzanka, A. et al. Adsorption of bile salts to particles allows penetration of intestinal mucus. Soft Matter 7, 8077-8084 (2011). otwiera się w nowej karcie
  15. Macierzanka, A. et al. Enzymatically structured emulsions in simulated gastrointestinal environment: Impact on interfacial proteolysis and diffusion in intestinal mucus. Langmuir 28, 17349-17362 (2012). otwiera się w nowej karcie
  16. Sciascia, Q., Daş, G. & Metges, C. C. REVIEW: The pig as a model for humans: Effects of nutritional factors on intestinal function and health. J. Anim. Sci. 94, 441-452 (2016). otwiera się w nowej karcie
  17. Zhang, Q., Widmer, G. & Tzipori, S. A pig model of the human gastrointestinal tract. Gut Microbes 4, 193-200 (2013). otwiera się w nowej karcie
  18. Ensign, L. M. et al. Ex vivo characterization of particle transport in mucus secretions coating freshly excised mucosal tissues. Mol. Pharm. 10, 2176-2182 (2013). otwiera się w nowej karcie
  19. Larhed, A. W., Artursson, P., Gråsjö, J. & Björk, E. Diffusion of drugs in native and purified gastrointestinal mucus. J. Pharm. Sci. 86, 660-665 (1997). otwiera się w nowej karcie
  20. Yildiz, H. M., McKelvey, C. A., Marsac, P. J. & Carrier, R. L. Size selectivity of intestinal mucus to diffusing particulates is dependent on surface chemistry and exposure to lipids. J. Drug Target. 23, 768-774 (2015). otwiera się w nowej karcie
  21. Lagarce, F. et al. Fate of paclitaxel lipid nanocapsules in intestinal mucus in view of their oral delivery. Int. J. Nanomedicine 8, 4291-4302 (2013). otwiera się w nowej karcie
  22. Mackie, A. R. et al. Sodium alginate decreases the permeability of intestinal mucus. Food Hydrocoll. 52, 749-755 (2016). otwiera się w nowej karcie
  23. Mackie, A. et al. The fate of cellulose nanocrystal stabilised emulsions after simulated gastrointestinal digestion and exposure to intestinal mucosa. Nanoscale 11, 2991-2998 (2019). otwiera się w nowej karcie
  24. Bansil, R. & Turner, B. S. Mucin structure, aggregation, physiological functions and biomedical applications. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 11, 164-170 (2006). otwiera się w nowej karcie
  25. Smith, G. W., Wiggins, P. M., Lee, S. P. & Tasman-Jones, C. Diffusion of butyrate through pig colonic mucus in vitro. Clin. Sci. 70, 271-276 (1986). otwiera się w nowej karcie
  26. Bourlieu, C. et al. Specificity of infant digestive conditions: Some clues for developing relevant in vitro models. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 54, 1427-1457 (2014). otwiera się w nowej karcie
  27. Kim, J. & Khan, W. Goblet Cells and Mucins: Role in Innate Defense in Enteric Infections. Pathogens 2, 55-70 (2013). otwiera się w nowej karcie
  28. Hall, P. a., Coates, P. J., Ansari, B. & Hopwood, D. Regulation of cell number in the mammalian gastrointestinal tract: the importance of apoptosis. J. Cell Sci. 107, 563-569 (1994).
  29. Bullen, T. F. et al. Characterization of epithelial cell shedding from human small intestine. Lab. Investig. 86, 1052-1063 (2006). otwiera się w nowej karcie
  30. Ermund, A., Schütte, A., Johansson, M. E. V., Gustafsson, J. K. & Hansson, G. C. Studies of mucus in mouse stomach, small intestine, and colon. I. Gastrointestinal mucus layers have different properties depending on location as well as over the Peyer's patches. Am. J. Physiol. Liver Physiol. 305, G341-G347 (2013). otwiera się w nowej karcie
  31. Lock, J. Y., Carlson, T. L. & Carrier, R. L. Mucus models to evaluate the diffusion of drugs and particles. Adv. Drug Deliv. Rev. 124, 34-49 (2018). otwiera się w nowej karcie
  32. Varavinit, S., Shobsngob, S., Varanyanond, W., Chinachoti, P. & Naivikul, O. Freezing and thawing conditions affect the gel stability of different varieties of rice flour. Starch/Staerke 54, 31-36 (2002). otwiera się w nowej karcie
  33. Tang, X. et al. Syneresis rate, water distribution, and microstructure of wheat starch gel during freeze-thaw process: Role of a high molecular weight dextran produced by Weissella confusa QS813 from traditional sourdough. Cereal Chem. 95, 117-129 (2018). otwiera się w nowej karcie
  34. Cropotova, J. et al. Effect of freezing on microstructure and degree of syneresis in differently formulated fruit fillings. Food Chem. 195, 71-78 (2016). otwiera się w nowej karcie
  35. Chaplin, M. Do we understanding the importance of water in cell biology? Nat. Rev 7, 861-866 (2006). otwiera się w nowej karcie
  36. Porschke, D. Boundary conditions for free A-DNA in solution and the relation of local to global DNA structures at reduced water activity. Eur. Biophys. J. 45, 413-421 (2016). otwiera się w nowej karcie
  37. Nakano, M. et al. Local thermodynamics of the water molecules around single-and double-stranded DNA studied by grid inhomogeneous solvation theory. Chem. Phys. Lett. 660, 250-255 (2016). otwiera się w nowej karcie
  38. Makarov, V., Pettitt, B. M. & Feig, M. Solvation and hydration of proteins and nucleic acids: A theoretical view of simulation and experiment. Acc. Chem. Res. 35, 376-384 (2002). otwiera się w nowej karcie
  39. Bansil, R. & Turner, B. S. The biology of mucus: Composition, synthesis and organization. Adv. Drug Deliv. Rev. 124, 3-15 (2018). otwiera się w nowej karcie
  40. Taherali, F., Varum, F. & Basit, A. W. A slippery slope: On the origin, role and physiology of mucus. Adv. Drug Deliv. Rev. 124, 16-33 (2018). otwiera się w nowej karcie
  41. Crouzier, T. et al. Modulating mucin hydration and lubrication by deglycosylation and polyethylene glycol binding. Adv. Mater. Interfaces 2, 1-7 (2015). otwiera się w nowej karcie
  42. Lai, S. K., Wang, Y. Y. & Hanes, J. Mucus-penetrating nanoparticles for drug and gene delivery to mucosal tissues. Adv. Drug Deliv. Rev. 61, 158-171 (2009). otwiera się w nowej karcie
  43. Chu, B. S. et al. Modulating pancreatic lipase activity with galactolipids: Effects of emulsion interfacial composition. Langmuir 25, 9352-9360 (2009). otwiera się w nowej karcie
  44. Mandalari, G., Mackie, A. M., Rigby, N. M., Wickham, M. S. J. & Mills, E. N. C. Physiological phosphatidylcholine protects bovine β-lactoglobulin from simulated gastrointestinal proteolysis. Mol. Nutr. Food Res. 53, S131-S139 (2009). otwiera się w nowej karcie
  45. Böttger, F. et al. Which casein in sodium caseinate is most resistant to in vitro digestion? Effect of emulsification and enzymatic structuring. Food Hydrocoll. 88, 114-118 (2019). otwiera się w nowej karcie
  46. Suh, J., Dawson, M. & Hanes, J. Real-time multiple-particle tracking: Applications to drug and gene delivery. Adv. Drug Deliv. Rev. 57, 63-78 (2005). otwiera się w nowej karcie
  47. Dawson, M., Wirtz, D. & Hanes, J. Enhanced viscoelasticity of human cystic fibrotic sputum correlates with increasing microheterogeneity in particle transport. J. Biol. Chem. 278, 50393-50401 (2003). otwiera się w nowej karcie
  48. Kues, T., Peters, R. & Kubitscheck, U. Visualization and tracking of single protein molecules in the cell nucleus. Biophys. J. 80, 2954-2967 (2001). otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 107 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi