Myši s knockoutem diaminoxidázy nejsou přecitlivělé na perorálně nebo subkutánně podaný histamin

Abstraktní

1. Cíl

Vyhodnotit příspěvek endogenní diaminoxidázy (DAO) k inaktivaci exogenního histaminu, nalézt myší kmen se zvýšenou histaminovou senzitivitou a otestovat účinnost rhDAO v modelu expozice histaminem.

2. Metody

Myším s knockoutem diaminoxidázy (KO) byl podán orálně a subkutánně histamin v kombinaci s -adrenergním blokátorem propranololem, se dvěma inhibitory histamin-N-methyltransferázy (HNMT) methoprenem a takrinem, s kyselinou listovou k napodobení akutního poškození ledvin a léčeny s rekombinantním lidským DAO. Teplota těla byla měřena pomocí subkutánně implantovaného mikročipu a hladiny histaminu v plazmě byly kvantifikovány pomocí homogenního časově rozlišeného fluorescenčního testu.

3. Výsledky

Tělesná teplota a hladiny histaminu v plazmě se významně nelišily u myší divokého typu (WT) a myší DAO KO po orálním a subkutánním podání histaminu s akutním poškozením ledvin nebo bez něj nebo podáváním inhibitorů HNMT. Léčba rekombinantním lidským DAO snížila průměrnou plochu pod křivkou (AUC) pro ztrátu tělesné teploty o 63 procent (p=0,002) a klinické skóre o 88 procent (p<0.001). The AUC of the histamine concentration was reduced by 81%.

4. závěr

Inaktivace exogenního histaminu není řízena enzymatickou degradací a filtrací ledvin. Léčba rekombinantním lidským DAO silně snížila histaminem indukovanou ztrátu tělesné teploty a koncentrace histaminu a zabránila rozvoji závažných klinických příznaků.

Klíčová slova

Aminoxidáza (obsahující měď) · Histamin N-methyltransferáza · Akutní poškození ledvin · Metabolismus · Takrin · Metoprin · Tělesná teplota

Kliknutím sem zakoupíte doplněk Cistanche

Úvod

Více než 95 procent veškerého histaminu u lidí je uloženo v žírných buňkách a bazofilech. Totéž pravděpodobně platí pro mnoho savců. U lidí jsou hustoty žírných buněk nejvyšší v gastrointestinálním traktu, kůži a plicích [1], a proto tyto orgány vykazují histaminem indukované symptomy u nemocí s jasným zapojením aktivace žírných buněk. Lokální intersticiální koncentrace histaminu po akutní degranulaci mohou dosáhnout 10–1000 µMs [2, 3, viz online zdroje]. U lidí, podobně jako u psů a prasat, jsou normální plazmatické koncentrace histaminu pod 1 ng/ml (9 nM) a symptomy se začínají vyvíjet při několika nanogramech na mililitr [4–7]. Významnou hypotenzi se zvýšenou srdeční frekvencí lze měřit od 5 ng/ml a při vzestupu hladin nad 10 ng/ml může rozvoj bronchospasmu, srdečních arytmií, těžké hypotenze a koronárního spasmu vést k život ohrožující multisystémové dysfunkci [8, 9]. Histamin se nepodílí pouze na vazodilataci, zvýšení vaskulární permeability, hypoxii a rozvoji vaskulárního edému, ale také prokazuje prozánětlivé zapojení ovlivňující adaptivní imunitní systém prostřednictvím náboru, zrání a aktivace imunitních efektorových buněk. Kromě toho hraje roli ve vrozeném imunitním systému interakcí s dendritickými buňkami, přirozenými zabíječskými buňkami a granulocyty [10, 11].

Základní koncentrace histaminu u myší a potkanů ​​se při měření spolehlivými metodami pohybují mezi 20 a 100 ng/ml a jsou tedy mnohonásobně vyšší než koncentrace zjištěné u lidí [6, 7]. Není jasné, zda tyto vysoké hladiny histaminu hrají nějakou fyziologickou roli. Hlodavci jsou notoricky rezistentní vůči histaminu s letálními dávkami 50 procent (LD50) u různých kmenů myší 3000–4000 a 400–500 mg/kg po perorálním a intravenózním podání [12, 13]. Maximální koncentrace histaminu v plazmě po bolusovém podání 400 mg/kg u 20g myši by byla přibližně 8 mg/ml za předpokladu objemu plazmy 1 ml. Když byla anafylaxe vyvolána u lidí prostřednictvím kontrolované provokační expozice vosím bodnutím, byly koncentrace histaminu 140 ng/ml spojeny s těžkou život ohrožující hypotenzí [14]. Jak je histamin metabolizován a inaktivován?

Histamin vykazuje 13% průměrnou vazbu na plazmatické proteiny a je volně filtrován v ledvinách [15]. Rychlost glomerulární filtrace (GFR) může teoreticky přispívat asi 15–20 procenty k poločasu 3–4 minut zjištěnému u zdravých dobrovolníků [5, viz online zdroje]. Při normální GFR 100 ml/min a objemu plazmy 3000 ml by byl poločas histaminu 20 minut. U myší by normální GFR 10 µl/min/g vedla k poločasu histaminu 3 minuty [16, viz online zdroje]. Histamin nicméně vykazuje vysokou rychlost extrakce v ledvinách, překračující rychlosti založené na GFR, a tato extrakce se připisuje vychytávání a reabsorpci do proximálních tubulárních buněk prostřednictvím transportéru organických kationtů 2 (OCT2), následované enzymatickou inaktivací [17, viz. níže]. U lidí bylo během prvních 6 hodin v moči nalezeno méně než 1 procento podaného radioaktivního histaminu [18]. Nízká rychlost vylučování histaminu u lidí, která je pozorována také u psů a koček, byla potvrzena jinými [19]. U myší a potkaních tkání se více než 50 procent injikované radioaktivity nachází v ledvinách a méně než 2 procenta jako histamin 30 minut po intravenózním podání [20]. Ledviny byly také orgánem s nejvyšší radioaktivitou po podání vysokých dávek histaminu u potkanů ​​[21]. Přenašeč OCT2 je vysoce exprimován v ledvinách lidí a hlodavců a může být zodpovědný jak za extrakci histaminu z plazmatického kompartmentu, tak za reabsorpci histaminu v primárním filtrátu moči do proximálních tubulárních buněk [22, viz níže].

Rychlý transport extracelulárního histaminu z intersticiální tekutiny po uvolnění z žírných buněk nebo plazmy do jiných kompartmentů mimo endoteliální buňky by byl další možností inaktivace histaminu. To by mohlo inhibovat indukci těžké hypotenze a vaskulárního prosakování zprostředkovaného signalizací endoteliální syntázy oxidu dusnatého (NOS) a vazbou na histaminové receptory [23–25]. Nejsou však k dispozici žádné in vivo údaje o zvířatech studující rychlosti transportu histaminu ze systémové cirkulace do endoteliálních nebo parenchymálních buněk. V několika studiích in vitro je histamin transportován obousměrně pomocí nízkoafinitních, vysokokapacitních OCT2 a OCT3 [22, 26, 27]. Histamin je vynikajícím substrátem pro krysí OCT2 a OCT3 transportér a vykazuje vyšší transportní účinnost ve srovnání s ekvivalentními lidskými OCT proteiny [26].

Herba Cistanche

Při použití nízkých koncentrací radioaktivního histaminu u myší se zdá, že hlavní cestou inaktivace je methylace prostřednictvím histamin-N-methyltransferázy (HNMT). Náročné myši s vyššími dávkami histaminu však posouvají metabolismus na kyselinu imidazoloctovou (IMAA) a ribosidové konjugáty, přičemž je detekováno pouze malé množství metylovaných derivátů [28–30]. Pětinásobně zvýšená výchozí koncentrace histaminu v séru u myší s knock-outem HNMT podporuje tato data [31]. Kyselina imidazoloctová je generována oxidací histaminu diaminoxidázou (DAO) uvolňující imidazolacetaldehyd, který se přeměňuje na IMAA a ribosidové deriváty, hlavně v játrech. Zdá se, že oxidace histaminu prostřednictvím DAO hraje větší roli v katabolismu histaminu po perorálním podání u myší, což není překvapivé vzhledem k tomu, že u myší je exprese DAO vysoká pouze v gastrointestinálním traktu [30]. Při orálním podání histaminu u lidí je dominantní katabolickou cestou oxidační deaminace prostřednictvím DAO s IMAA jako hlavním metabolitem v moči [18].

Diaminoxidáza je aminoxidáza obsahující měď a jeden ze dvou enzymů schopných inaktivovat histamin [32]. Ve vybraných tkáních, zejména v tenkém střevě a buňkách proximálních tubulů ledvin, je DAO lokalizován v špatně definovaných intracelulárních granulárních strukturách a extracelulárně vázán na proteoglykany heparansulfátu, zatímco HNMT je přítomen pouze v cytoplazmě [33, 34]. Exprese HNMT je rozšířená po celém těle, s vyššími hladinami v centrálním nervovém systému, močovém měchýři, srdci, ledvinách, játrech, plicích a v tukové tkáni.

Po inhibici DAO pomocí aminoguanidinu vykazovaly ovce rozsáhlé klinické příznaky histaminové toxicity po perorálním podání histaminu ve srovnání s kontrolami bez předchozí léčby aminoguanidinem [35]. Podobný experiment na prasatech měl za následek závažnou morbiditu a mortalitu u zvířat předléčených aminoguanidinem a následně vystavených perorálnímu histaminu [36]. Střední plazmatické koncentrace histaminu vzrostly 20-krát u prasat s inhibicí DAO. Léčba krys aminoguanidinem s následnou perorální expozicí histaminu zvýšila IMAA v moči a snížila koncentraci histaminu přibližně pětinásobně [37]. Tyto údaje ukázaly, že DAO hraje klíčovou roli v degradaci exogenního orálně podávaného histaminu.

U myší léčba aminoguanidinem silně zvýšila koncentrace histaminu ve střevě po intravenózním podání histaminu [30]. Aminoguanidin však není specifický inhibitor DAO, ale blokuje také všechny tři NOS enzymy a zdá se, že blokuje transport krevního histaminu do tkání [38, 39]. Podávání burimamidu, antagonisty histaminového receptoru 2, ukázalo škodlivé účinky se zvýšenou mortalitou v modelu oběhového šoku u krys. Zároveň však bylo publikováno, že burimamid je silným inhibitorem DAO [40, 41]. U psů způsobil burimamid 17-násobné zvýšení průměrné plazmatické koncentrace histaminu a silné snížení středního arteriálního tlaku [42]. Předpokládalo se, že účinek je způsoben možnou aktivací žírných buněk.

Podobně byla studována role HNMT pomocí methylhistaminu jako inhibitoru HNMT, ale methylhistamin je také vynikajícím substrátem pro DAO [43]. Amodiachin a chinakrin jsou silné inhibitory HNMT [44–46], ale také inhibují DAO s inhibiční koncentrací 50 procent (IC50) přibližně 500 nM [47, nepublikovaná data]. Údaje odvozené za použití inhibitorů, které se často používají ve vysokých koncentracích, je proto třeba interpretovat opatrně, protože známé a neznámé účinky mimo cíl jsou pravděpodobné a mohou významně zkreslit fyziologickou relevanci studií in vivo.

Metabolické studie mohou poskytnout určitý náznak důležitosti těchto dvou enzymů při degradaci histaminu, ale katabolismus histaminu by mohl být oddělen od fyziologických nebo patofyziologických účinků. Koncentrace histaminu v kompartmentech mohou být kritické a metabolismus může být downstream.

Rozhodli jsme se proto použít DAO knock-out (KO) myš ke studiu role DAO při degradaci exogenního histaminu. Druhým klíčovým cílem bylo vyvinout myší model se zvýšenou citlivostí na histamin, který nám umožní lépe studovat roli histaminu v různých genetických mutantních kmenech a testovat účinnost rekombinantního lidského DAO v modelu expozice histaminu.

Kapsle Cistanche

materiály a metody

Zvířecí modely

Experimenty byly provedeny s použitím 10–18-týdnů starých C57BL6/J Aoc1tm1b(EUCOMM)Hmgu (DAO) KO myší a divokých (WT) sourozenců. Heterozygotní embrya byla poskytnuta European Mouse Mutant Archive, Mnichov, Německo, a implantována do pseudogravidních myší C57BL6/N. Heterozygotní potomstvo myší C57BL6/J bylo potvrzeno pomocí PCR (viz online zdroje) a dále použito k chovu myší DAO KO na Divize biomedicínského výzkumu Lékařské univerzity ve Vídni podle zvířecího protokolu GZ 66.009/{ {14}}WF/V/3b/2016. Všechny experimenty na zvířatech byly provedeny v souladu s protokolem GZ 66.{44}}9. 9. 0258- V/3b/2019. Experimentální protokoly byly schváleny rakouským ministerstvem školství, vědy a výzkumu. Zvířata byla chována v cyklu den-noc 12:12 h při 22 stupních s vodou a potravou ad libitum. Pro neinvazivní měření teploty byl 2 týdny před experimentem za použití krátké anestezie isofluranem subkutánně implantován transpondér (IPTT-300, BioMedic Data Systems Inc., USA). Transpondér měří teplotu třikrát během jedné sekundy a průměr těchto měření je zaznamenáván z vnější strany klece pomocí čtečky. Tato střední hodnota se pak použije pro další výpočty. Tyto subkutánní transpondéry se používají k zamezení nadměrné manipulace se zvířaty a k prevenci poranění při opakovaném zavádění rektálních teplotních sond [48]. U několika druhů zvířat, včetně hlodavců, bylo prokázáno, že podávání histaminu snižuje tělesnou teplotu a je považováno za nejmodernější ukazatel účinků histaminu [49, 50]. Během pozorovacího období byly klinické příznaky hodnoceny zkušeným veterinárním lékařem podle publikovaného skóre hypersenzitivity [51]. Skóre se pohybovalo od 0 (žádné příznaky) do 1 (tření a škrábání hlavy a nosu), 2 (snížená aktivita se zvýšenou frekvencí dýchání a/nebo snížená aktivita, otoky kolem úst a očí), 3 (namáhavé dýchání, cyanóza kolem ocasu a v ústech, sípání) a 4 (žádná aktivita po popichování nebo třesu a křečích). Skóre 5 znamenalo smrt. Všechny provokační experimenty byly zahájeny mezi 9:00 a 11:00, aby se zabránilo změnám závislým na denní době [52].

Obecné experimentální nastavení

Všechny látky byly aplikovány v objemu 5 ml/kg. Propranolol (P0884, Sigma-Aldrich, Rakousko) byl rozpuštěn ve fyziologickém roztoku a aplikován intraperitoneálně (ip) v koncentraci 2 mg/kg 20 minut před expozicí histaminu ke zvýšení citlivosti na histamin [53]. Histamin dihydrochlorid (H7250, Sigma-Aldrich, Rakousko) byl rozpuštěn v dvakrát destilované (dd) H20 a dále zředěn ve fyziologickém roztoku. Všechny uvedené koncentrace histaminu se vztahují k histaminové bázi (111,15 daltonů).

1. Perorální a subkutánní podání histaminu

Myši byly nalačno celkem 60 minut. Po 40 minutách hladovění byl podán propranolol a o 20 minut později byl aplikován histamin v koncentraci 30 mg/kg per os (po) pomocí orální sondy. Pro model subkutánní (sc) expozice myši buď dostávaly histamin v koncentraci 50 mg/kg bez propranololu nebo 5 mg/kg s propranololem. Pro stanovení koncentrací histaminu v plazmě byla podskupina myší anestetizována v různých časových bodech po expozici histaminem za použití 10 mg/kg xylazinu a 100 mg/kg ketaminu. Citrátová plazma byla odebrána z anestetizovaných myší pomocí srdeční punkce. Jedna až pět myší bylo použito na časový bod a genotyp.

2. Současná inhibice histamin-N-methyltransferázy (HNMT).

Metoprin (M338835, Toronto Research Chemicals, Kanada) byl rozpuštěn v 10% kyselině mléčné (L1875, Sigma-Aldrich, Rakousko), dále zředěn ve fyziologickém roztoku a podáván ip v dávce 3 mg/kg 1 h před expozicí 5 mg/kg histaminu. Takrin (A79922, Sigma-Aldrich, Rakousko) byl rozpuštěn v ddH20, dále zředěn ve fyziologickém roztoku a následně bylo aplikováno 10 mg/kg ip 1 hodinu před 25 mg/kg histaminu sc a 2 mg/kg propranololu. Koncentrace 2 mg/kg Tacrinu ip byla použita v kombinaci s 30 mg/kg histaminu po v kombinaci s 2 mg/kg propranololu.

Standardizované Cistanche

3. Vyvolání akutního poškození ledvin (AKI) před expozicí histaminu

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>Bylo zvoleno 42 mg/dl. Citrátová plazma odebraná srdeční punkcí byla použita k měření kreatininu pomocí analyzátoru Cobas (analyzátor Cobas C311, Roche, Švýcarsko). Pro stanovení plazmatických koncentrací histaminu v různých časových bodech během sc histaminové expozice propranololem při akutním poškození ledvin byly dvě až čtyři myši na časový bod anestetizovány a citrátová plazma byla odebrána srdeční punkcí.

4. Záchrana DAO po podání histaminu

Rekombinantní lidský (rh)DAO s mutovaným motivem vázajícím heparin (popsaný v Gludovacz et al. [55]) byl aplikován intravenózně (iv) v koncentraci 4 mg/kg 40 min před aplikací 2 mg/kg propranololu a 60 min před expozicí 5 mg/kg sc histaminu.

Pro stanovení koncentrací histaminu a DAO v plazmě byly myši ošetřeny buď 4 mg/kg DAO nebo pufrem iv 60 minut před expozicí 5 mg/kg sc histaminu v kombinaci s 2 mg/kg propranololu. Myši byly anestetizovány v různých časových bodech. Citrátová plazma byla odebrána pomocí srdeční punkce od dvou až tří myší za časový bod. Krev byla odebrána do 3,8% citrátu sodného a jedna část byla okamžitě smíchána s diminazen-aceturátem (D7770, Sigma-Aldrich, Rakousko), což vedlo ke konečné koncentraci 10 uM pro inhibici degradace histaminu pomocí rhDAO.

Analýza genové exprese

Vzorky tkání byly šokově zmraženy v kapalném dusíku a celková RNA byla získána pomocí soupravy FavorPrep Tissue Total RNA Kit (FATRK001, Favorgen, Taiwan) po homogenizaci tkáně pomocí lyzačních zkumavek (Lysing Matrix E, MP Biomedicals, Německo) na Precellys 24 (Bertin Instruments, Francie). Reverzní transkripce byla provedena pomocí soupravy pro syntézu cDNA OneScript Plus (G236, ABM Good, Kanada). Pro kvantitativní PCR byl použit BrightGreen Express 2x Mastermix (MasterMix-EL, ABM Good, Kanada). Exonové primery pro DAO, HNMT a histidindekarboxylázu (HDC) byly navrženy pomocí softwaru Primer3 (Online Resource Table 1). K normalizaci byl použit housekeeping gen RPLP0 [56].

Západní skvrna

Pro analýzu western blot byly vzorky zmrazené tkáně lyžovány v 20mM K-fosfátovém pufru (pH 7,2) pomocí lyzačních zkumavek (Lysing Matrix E tubes, MP Biomedicals, Německo) na Precellys 24 (Bertin Instruments, Francie) . Celková koncentrace proteinu byla stanovena pomocí QuantiPro BCA Assay Kit (QPBCA-1KT, Sigma, Rakousko). Pro elektroforézu na polyakrylamidovém gelu bylo odděleno 40 µg celkového proteinu a 40 ng rekombinantního myšího DAO (poskytnutého EG, University of Natural Resources and Life Sciences, Vídeň, Rakousko, za použití metod popsaných v [57]) pomocí 12procentního Tris-glycinového gelu ( 4561043, Bio-Rad, USA). Pro detekci DAO byla použita monoklonální protilátka ABP1 (sc-515908, Santa Cruz, USA) v koncentraci 0,4 µg/ml a monoklonální protilátka GAPDH (2118, Cell Signal Technology, USA) byla použita jako zátěž. kontrola při ředění 1:2000. Monoklonální anti-myší IgG-HRP protilátka (A2554, Sigma Aldrich, Rakousko) a anti-králičí IgG-HRP protilátka (A0545, Sigma Aldrich, Rakousko) byly použity jako detekční protilátky v ředění 1:40 000. Snímky byly získány pomocí substrátu Clarity Max Western ECL (1705062, BioRad, USA) na zobrazovacím systému ChemiDoc (17001401, Bio-Rad, USA).

Cistanche tubulosa

Měření aktivity DAO

Aktivita diaminoxidázy různých tkáňových homogenátů a inhibice methoprenem a takrinem byly měřeny, jak je popsáno [58]. Vzorky zmrazené tkáně byly lyžovány v 20 mM K-fosfátovém pufru (pH 7,2) pomocí lyzačních zkumavek na Precellys 24. Celková koncentrace proteinu byla stanovena pomocí QuantiPro BCA Assay Kit a 500 ug celkových proteinových extraktů z různých tkání bylo inkubováno po dobu 120 minut s ortho-aminobenzaldehyd (oABA) a buď ddH20 nebo 200 uM kadaverin (CAD). Delta-1-piperidin, autocyklizační produkt CAD po deaminaci pomocí DAO, kondenzuje s oABA za vzniku fluoroforu, který lze měřit při EX440/30 a EM620/40 nm. Pro stanovení inhibice DAO byl rhDAO preinkubován s methoprenem a takrinem v různých koncentracích po dobu 30 minut a měřen, jak je popsáno výše.

Pro stanovení aktivity DAO byly tkáňové homogenáty s koncentrací proteinu 200 µg/ml smíchány s HRP (konečná koncentrace 1,2 ug/ml, P6782, Sigma-Aldrich, Rakousko) a aminoguanidinem (konečná koncentrace 10 µM, 396494, Sigma-Aldrich , Rakousko) nebo K-fosfátový pufr (pH 7,2) a inkubace po dobu 15 minut při 37 stupních. Byl přidán Amplex red™ (konečná koncentrace 100 uM, A12222, Thermo Scientific, USA) a reakce byly zahájeny přidáním 200 uM konečné koncentrace putrescinu (51799, Sigma-Aldrich, Rakousko). Pufr fosforečnanu draselného (pH 7,2) byl použit jako negativní kontrola. Vzorky byly inkubovány při 37 stupních a měřeny každých 10 minut po dobu 120 minut pomocí EX550 a EM590 nm. DAO-specifický signál byl vypočten odečtením vzorků s aminoguanidinem, silným a ireverzibilním DAO inhibitorem, od vzorků s K-fosfátovým pufrem.

Pro měření aktivity DAO v plazmě u myší dostávajících iv Rhoda byl použit hybridní test s použitím monoklonální protilátky z hybridomové buněčné linie klonu anti-DAO 8/119 poskytnutého prof. Quaronim (Cornell University, Ithaca, NY) a Amplex red™. Černé fluorescenční destičky s vysokým obsahem bílkovin (475 515, Thermo Scientific Nunc, Dánsko) byly potaženy 100 µl 5 µg/ml anti-DAO 8/119 v 50 mM uhličitanově-bikarbonátovém pufru ( C3041, Sigma-Aldrich, Rakousko), inkubovány přes noc při 4 stupních a následně blokovány 120 ul 1% BSA (A4503, Sigma-Aldrich, Rakousko) po dobu 50 minut při teplotě místnosti. Po zablokování 100 ul vzorků plazmy a standardů bylo přidáno předem zředěné 1:10 v PBS a inkubováno po dobu 1 hodiny při teplotě místnosti. Poté bylo přidáno 90 ul křenové peroxidázy (konečná koncentrace 1,2 ug/ml) a Amplex red™ (konečná koncentrace 100 uM) v PBS s 0,1 procenta BSA a reakce byly zahájeny přidáním 10 ul putrescinu (konečná koncentrace 200 uM) nebo PBS. Fluorescence byla měřena při 37 stupních každých 5 minut po dobu 120 minut pomocí EX550 a EM590 nm. Promývací roztok byl 0,1 procenta Tween{40}} (P1379, Sigma-Aldrich, Rakousko) v PBS. V myší plazmě byla připravena standardní křivka 3–30 ng/ml rhDAO. Všechna měření byla provedena duplicitně.

Měření histaminu

Citrátová plazma obsahující 10 uM diminazen-aceturát (D7770, Sigma-Aldrich, Rakousko) byla použita k měření koncentrací histaminu pomocí dynamické soupravy histaminu homogenní časově rozlišená fluorescence (HTRF) (62HTMDPET, Cisbio, Francie). Souprava byla použita podle pokynů výrobce. Pro kvantifikaci byla použita histaminová standardní křivka ve spojené plazmě myší C57Bl/6J. Všechny koncentrace histaminu se vztahují k histaminové bázi a všechna měření byla provedena duplicitně.

Statistická analýza

Statistické analýzy byly provedeny pomocí GraphPad Prism verze 8.4.0. (GraphPad Software Inc. San Diego). Statistická významnost pro rozdíly v aktivitě DAO v tkáňových homogenátech byla vypočtena pomocí ANOVA s opakovanými měřeními s Geisser-Greenhouse korekcí. Plocha pod křivkami (AUC) z jednotlivých měření tělesné teploty a klinické skóre během experimentu byly porovnány pomocí oboustranných nepárových t-testů bez Welchovy korekce. Plazmatické koncentrace histaminu mezi skupinami byly porovnány s dvoucestnou ANOVA. Pro srovnání plazmatických koncentrací histaminu po sc provokaci mezi myšmi s různými genotypy, s akutním poškozením ledvin a bez něj a užívající buď DAO nebo pufr, byla data seskupena do intervalů, aby se zohlednily chybějící hodnoty v jednotlivých podskupinách (genotypy: 5, 1{{ 14}}, 20, 30, 40, 45, 60 min; akutní poškození ledvin: 0, 10–15, 20–30, 40–45 a 60 min; DAO: 0, 10, 30 a 45 min). K testování rozdílů v koncentracích kreatininu v plazmě u myší léčených 100 mg/kg kyseliny listové a bez ní byl použit oboustranný nepárový t-test. Statistická významnost byla definována jako p<0.05 in all tests.

Extrakt z cistanche

Závěr

Myši DAO KO byly v podstatě k nerozeznání od myší WT pomocí exogenních orálních a subkutánních expozic histaminem. Účast HNMT na inaktivaci histaminu vedoucí ke snížení topologie symptomů je přinejlepším mírná, ale výsledky farmakologické inhibice lze považovat za předběžné. Údaje využívající inhibici HNMT methoprenem ukázaly trend k zapojení endogenního DAO do inaktivace histaminu. Ledviny se podílejí na rychlé extrakci histaminu z oběhu, ale myši s knockoutem 509 diaminoxidázy se sedminásobným zvýšením nejsou přecitlivělé na perorální nebo subkutánní podání... 1 3 koncentrace histaminu se nepromítly do přehnaného fenotypu měřeného pomocí centrální teploty ztráta jako fenotypický odečet. Použití rekombinantního lidského nebo myšího DAO může podpořit nebo pomoci vyvrátit účast histaminu v různých zvířecích modelech s podezřením na degranulaci žírných buněk doprovázenou rychlým a masivním uvolňováním histaminu nebo se zvýšenou indukcí enzymu histidindekarboxylázy s následným uvolněním čerstvě syntetizované histamin v průběhu hodin. Chov skutečné dvojité KO myši s neaktivními kopiemi genu DAO i HNMT, pokud je životaschopný, by mohl stát za studium. Jednotlivé KO myši buď DAO nebo HNMT nevykazují zjevné fenotypy. [nepublikovaná data, 31] Podobně testování zapojení dvou hlavních histaminových transportérů, OCT2 a OCT3, do histaminem indukovaných fenotypických změn by nám mohlo umožnit lépe porozumět mechanismům za vývojem histaminem zprostředkovaných symptomů u hlodavců a následně potenciálně i u lidí. Navzdory značnému výzkumnému úsilí po více než 100 let od jeho objevu máme před skutečným pochopením katabolismu histaminu ještě kus cesty.

Reference

1. Boehm T, Ristl R, Joseph S, et al. Metabolomové a lipidomové poruchy během těžké události aktivace žírných buněk u pacienta s indolentní systémovou mastocytózou. J Allergy Clin Immunol. 2021. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.03.043. 2. Packard KA, Khan MM. Účinky histaminu na Th1/Th

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

3. Hesterberg R, Sattler J, Lorenz W, a kol. Obsah histaminu, aktivita diaminoxidázy a aktivita histamin metyltransferázy v lidských tkáních: skutečnost nebo fikce? Akce agentů. 1984;14:325– 34. https://doi.org/10.1007/BF01973821.

4. Dyer J, Warren K, Merlin S, a kol. Měření plazmatického histaminu: popis vylepšené metody a normální hodnoty. 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. Plazmatický histamin a klinická tolerance k infuzi histaminu u normálních, atopických a kopřivkových subjektů. Akce agentů. 1991;32:359–65. https://doi.org/10. 1007/BF01980899.

6. Liu J, Wang L, Hu W a kol. Vývoj UHPLC–MS/MS metody pro stanovení plazmatického histaminu u různých druhů savců. J Chromatogr B. 2014;971:35–42. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2014.08.043.

7. Xu Y, Kang T, Dou D, a kol. Vyhodnocení a optimalizace zvířecího modelu pro anafylaktoidní reakci vyvolanou injekcemi. Asian Pac J Allergy Immunol. 2015;33:330–8. https://doi.org/ 10.12932/AP0619.33.4.2015.

8. Maintz L, Novak N. Histamin a histaminová intolerance. 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. Histaminová provokace klinického spazmu koronárních tepen: důsledky týkající se patogeneze variantní anginy pectoris. 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. Regulace imunitní odpovědi a zánětu histaminem a histaminovými receptory. 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. Role histaminových receptorů H1 a H4 při alergickém zánětu: hledání nových antihistaminik. Nat Rev Drug Discov. 2008;7:41–53. https://doi.org/10.1038/nrd2465.

12. Pericin C, Thomann P. Srovnání akutní toxicity cliochinolu, histaminu a chloroformu u různých kmenů myší. In: Chambers PL, Günzel P, redakce. Mechanismus toxického působení na některé cílové orgány. Berlín: Springer; 1979. str. 371–3.

13. Lamanna C, Ross HE. Vztah smrtelné toxické dávky k tělesné hmotnosti myši. 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. Výzva po bodnutí hmyzem u 138 pacientů: vztah mezi klinickou závažností anafylaxe a aktivací žírných buněk. J Allergy Clin Immunol. 1992;90:110–8. https://doi.org/10.1016/S0091-6749(06) 80017-5.

15. Williams WR, Shale DJ. In vitro vytěsnění vazoaktivních mediátorů z plazmatických proteinů: možný mechanismus pseudoalergických reakcí na neuromuskulární blokátory. Br J Anaesth. 1992;69:508–10. https://doi.org/10.1093/bja/69.5.508.

16. Sasaki Y, Iwama R, Sato T, a kol. Odhad rychlosti glomerulární filtrace u myší při vědomí pomocí zjednodušené rovnice. Physiol Rep. 2014;2:e12135. https://doi.org/10.14814/phy2.12135.

17. Helander CG, Lindell SE, Westling H. Renální odstranění histaminu značeného C14- z krve u člověka. Scand J Clin Lab Investig. 1965. https://doi.org/10.1080/00365516509083360.

18. Sjaastad O, Sjaastad ÖV. Katabolismus perorálně podávaného l4C-histaminu u člověka. Acta Pharmacol Toxicol. 1974;34:33–45. https://doi.org/10.1111/j.1600-0773.1974.tb02011.x.

19. Schayer RW. Metabolismus histaminu u různých druhů. 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. Osud C14-histaminu v živočišných tkáních. J Pharmacol Exp Ther. 1964;144:373–9.

21. Rose B, Browne JSL. Distribuce a rychlost vymizení intravenózně injikovaného histaminu u potkanů. Am J Physiol. 1938;124:412–20. https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1938.124.2. 412.

22. Koepsell H, Lips K, Volk C. Polyspecifické transportéry organických kationtů: struktura, funkce, fyziologické role a biofarmaceutické implikace. Pharm Res. 2007;24:1227–51. https://doi.org/ 10.1007/s11095-007-9254-z.

23. Lantoine F, Iouzalen L, Devynck MA, a kol. Produkce oxidu dusnatého v lidských endoteliálních buňkách stimulovaná histaminem vyžaduje přísun Ca2 plus. Biochem. 1998;330:695–9. https://doi.org/10.1042/ bj3300695.

24. Mikelis CM, Simaan M, Ando K, a kol. RhoA a ROCK zprostředkovávají histaminem indukovaný vaskulární únik a anafylaktický šok. Nat Commun. 2015;6:6725. https://doi.org/10.1038/ncomms7725.

25. Ashina K, Tsubosaka Y, Nakamura T, et al. Histamin indukuje vaskulární hyperpermeabilitu zvýšením průtoku krve a porušením endoteliální bariéry in vivo. PLoS ONE. 2015;10:e0132367. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132367.

26. Schömig E, Lazar A, Gründemann D. Extraneuronální transportér monoaminů a transportéry organických kationtů 1 a 2: přehled dopravní účinnosti. In: Sitte HH, Freissmuth M, redakce. Neurotransmiterové transportéry. Berlín: Springer; 2006. str. 151–80.

27. Ohtsu H. Pokrok ve výzkumu signálů alergie na žírných buňkách: role histaminu v imunologických a kardiovaskulárních onemocněních a transportní systém histaminu v buňce. J Pharmacol Sci. 2008;106:347–53. https://doi.org/10.1254/jphs.FM0070294.

28. Karjala SA, Turnquest B, Schayer RW. Metabolity radioaktivního histaminu v moči. J Biol Chem. 1956;219:9–12. https://doi. org/10.1016/S0021-9258(18)65762-X.

29. Schayer RW. Katabolismus fyziologických množství histaminu 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 studie katabolismu histaminu a jeho inhibice. 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. Histamin N-methyltransferáza reguluje agresivitu a cyklus spánek-bdění. Sci Rep. 2017;7:15899. https://doi.org/10.1038/s41598-017-16019-8.

32. McGrath AP, Hilmer KM, Collyer CA, a kol. Struktura a inhibice lidské diaminoxidázy. Biochemie. 2009;48:9810–22. https://doi.org/10.1021/bi9014192.

33. Schwelberger HG. Analýza tkáňové a subcelulární lokalizace savčí diaminoxidázy konfokální laserovou skenovací fluorescenční mikroskopií. Infamm Res. 1998;47:60–1. https://doi.org/ 10.1007/s000110050273.

34. Nishibori M, Tahara A, Sawada K, et al. Neuronální a vaskulární lokalizace histamin N-methyltransferázy v centrálním nervovém systému skotu. Eur J Neurosci. 2000;12:415–24. https://doi.org/ 10.1046/j.1460-9568.2000.00914.x.

35. Sjaastad ÖV. Zesílení citlivosti ovcí na histamin podávaný ústy aminoguanidinem. Účinek aminoguanidinu na vylučování endogenního histaminu močí. Exp Physiol. 1967;52:319–30. https://doi.org/10.1113/expphysiol.1967.sp001 918.

36. Sattler J, Häfner D, Klotter HJ a kol. Histaminy vyvolané jídlem jako epidemiologický problém: Zvýšení hladiny histaminu v plazmě a hemodynamické změny po perorálním podání histaminu a blokáda diaminoxidázy (DAO). Akce agentů. 1988;23:361–5. https://doi.org/10.1007/BF02142588.

37. Bowman MA, Simell OG, Peck AB a kol. Farmakokinetika podávání aminoguanidinu a účinky na frekvenci diabetu u neobézních diabetických myší. J Pharmacol Exp Ther. 1996;279:790–4.

38. Matějovič M, Kroužecký A, Martínková V, et al. Selektivní indukovatelná inhibice syntázy oxidu dusnatého během dlouhodobé hyperdynamické prasečí bakterémie. Šokovat. 2004;21:458–65. https://doi. org/10.1097/00024382-200405000-00010.

39. Alderton WK, Cooper CE, Knowles RG. Syntázy oxidu dusnatého: struktura, funkce a inhibice. Biochem J. 2001;357:593–615. https://doi.org/10.1042/bj3570593.

40. Altura BM, Halevy S. Prospěšné a škodlivé účinky antagonistů histaminových H1- a H{2}}receptorů v oběhovém šoku. PNAS. 1978;75:2941–4. https://doi.org/10.1073/pnas.75.6.2941.

41. Thomas LL, Bochner BS, Lichtenstein LM. Inhibice aktivity histaminázy odvozené z lidských polymorfonukleárních leukocytů H-2 antagonisty. 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. Vliv antagonistů H1-a H2-receptorů na oběhový systém a endogenní plazmatické koncentrace histaminu u psů. Akce agentů. 1977;7:97–101. https://doi.org/10.1007/BF01964888.

43. Elmore BO, Bollinger JA, Dooley DM. Diaminoxidáza lidských ledvin: heterologní exprese, purifikace a charakterizace. J Biol Inorg Chem. 2002;7:565–79. https://doi.org/10. 1007/s00775-001-0331-1.

44. Duch DS, Bowers SW, Nichol CA. Zvýšení hladin mozkového histaminu diaminopyrimidinovými inhibitory histamin N-methyl transferázy. 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. Strukturální základ pro inhibici histamin N-methyltransferázy různými léky. 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. Dvě polymorfní formy lidské histamin methyltransferázy: strukturální, tepelné a kinetické srovnání. Struktura. 2001;9:837–49. https:// doi.org/10.1016/S0969-2126(01)00643-8.

47. Duch DS, Bacchi CJ, Edelstein MP a kol. Inhibitory metabolismu histaminu in vitro a in vivo: korelace s antitrypanosomální aktivitou. Biochem Pharmacol. 1984;33:1547–53. https:// doi.org/10.1016/0006-2952(84)90426-X.

48. Hox V, Desai A, Bandara G a kol. Estrogen zvyšuje závažnost anafylaxe u samic myší prostřednictvím zvýšené exprese endoteliální syntázy oxidu dusnatého a produkce oxidu dusnatého. J Allergy Clin Immunol. 2015;135:729-736.e5. https://doi.org/ 10.1016/j.jaci.2014.11.003.

49. Packman EW, Rossi GV, Harrisson JWE. Vliv histaminu a antihistaminik na tělesnou teplotu. 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. Optimalizace lékové inhibice anafylaxe zprostředkované IgE u myší. 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, a kol. Myší model arašídové anafylaxe: T- a B-buněčné reakce na hlavní arašídový alergen napodobují lidské reakce. J Allergy Clin Immunol. 2000;106:150–8. https://doi.org/10.1067/mai.2000.107395.

52. Hasegawa A, Watanabe M, Osada H a kol. Vliv glukokortikoidů na změny v závislosti na denní době u systémové anafylaxe zprostředkované IgE, histaminem a faktorem aktivujícím destičky u různých kmenů myší. 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. Senzitizace a desenzibilizace myší na histamin a serotonin neurohumory. J Immunol. 1962;89:8–18.

54. Stallons LJ, Whitaker RM, Schnellmann RG. Potlačená mitochondriální biogeneze u akutního poškození ledvin vyvolaného kyselinou listovou a časné fibrózy. 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. Mutace heparin-vazebného motivu lidské diaminoxidázy umožňují vývoj prvotřídního biofarmaceutika degradujícího histamin. Elife. 2021;10:e68542. https://doi.org/10.7554/eLife. 68542.

56. Eissa N, Kermarrec L, Hussein H a kol. Vhodnost referenčních genů pro normalizaci messenger RNA u myší kolitidy vyvolané kyselinou 2,4-dinitrobenzensulfonovou (DNBS) pomocí kvantitativní PCR v reálném čase. Sci Rep. 2017;7:42427. https://doi.org/10. 1038/srep42427.

57. Gludovacz E, Maresch D, Bonta M, et al. Charakterizace rekombinantní lidské diaminoxidázy (rhDAO) produkované v buňkách vaječníků čínského křečka (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. Jednoduchá, citlivá a specifická kvantifikace aktivity diaminoxidázy v komplexních matricích pomocí nově objevených fluoroforů odvozených z přírodních substrátů. Infamm Res. 2020;69:937–50. https://doi.org/10. 1007/s00011-020-01359-5.

59. Matsumura Y, Tan EM, Vaughan JH. Hypersenzitivita na histamin a systémová anafylaxe u myší s farmakologickou beta-adrenergní blokádou: ochrana nukleotidy. 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 a kol. Cholinergní farmakologie tetrahydroaminoakridinu in vivo a 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. Netransgenní myší modely onemocnění ledvin. Nephron. 2016;133:53–61. https://doi.org/10.1159/00044 5171.

62. Miyamoto Y, Nakano S, Kaneko M, et al. Klinické hodnocení nového syntetického inhibitoru proteázy v otevřené operaci srdce. Účinek na uvolňování serotoninu a histaminu v plazmě a konzervaci krve. ASAIO. 1992;38:M395-8. https://doi.org/10.1097/00002480- 199207000-00063.

63. Rasová onkologie – precizní onkologie. https://www.raceoncology. com/. Zpřístupněno 23. listopadu 2021

64. Myers JW, Von Hof DD, Kuhn JG a kol. Anafylaktoidní reakce spojené s infuzemi bisantrenu. Investigativní nové drogy. 1983;1:85–8. https://doi.org/10.1007/BF00180195.

65. Reilly MA, Schayer RW. Další studie o katabolismu histaminu in vivo. Br J Pharmacol. 1971;43:349–58.

66. Malinski T, Taha Z, Grunfeld S, et al. Difúze oxidu dusnatého ve stěně aorty monitorovaná in situ porfyrinovými mikrosenzory. Biochem Biophys Res Commun. 1993;193:1076–82. https://doi. org/10.1006/bbrc.1993.1735.

67. Ginsburg M, Wajda I, Waelsch H. Transglutamináza a inkorporace histaminu 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. Histaminylace glutaminových zbytků je nová posttranslační modifikace zapojená do signalizace G-proteinu. FEBS Lett. 2012;586:3819–24. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2012.09.027.

69. McNally W, Roth M, Young R, a kol. Kvantitativní celotělové autoradiografické stanovení distribuce takrinu v tkáních u potkanů ​​po intravenózní nebo perorální dávce. Pharm Res. 1989;6:924– 32. https://doi.org/10.1023/A:1015933210803.

70. Cumming P, Reiner PB, Vincent SR. Inhibice histamin-N-methyltransferázy krysího mozku pomocí 9-amino-1,2,3,4-tetrahydroakridinu (THA). Biochem Pharmacol. 1990;40:1345–50. https://doi.org/10. 1016/0006-2952(90)90402-7.

71. Cavallito JC, Nichol CA, Brenckman WD a kol. Inhibitory dihydrofolát reduktázy rozpustné v tucích. I. Kinetika, tkáňová distribuce a rozsah metabolismu pyrimetaminu, methoprenu a etorfinu u potkana, psa a člověka. Drug Metab Dispos. 1978;6:329–37.

72. Nishibori M, Oishi R, Itoh Y, a kol. 9-Amino-1, 2, 3, 4-Tetrahydroakridin je silný inhibitor histamin N-methyltransferázy. Jpn J Pharmacol. 1991;55:539–46. https://doi.org/10.1254/jjp.55. 539.

73. Hough LB, Khandelwal JK, Green JP. Inhibice metabolismu mozkového histaminu methoprenem. 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. Inhibice postischemického reperfuzního poškození ledvin diaminoxidázou. 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. Inhibice postischemického reperfuzního poškození tenkého střeva diaminoxidázou. Biochim Biophys Acta. 1991;1075:231–6. https://doi.org/10.1016/ 0304-4165(91)90271-H.

Matthias Karer1 · Marlene Rager‑Resch1 · Teresa Haider2 · Karin Petroczi1 · Elisabeth Gludovacz3 · Nicole Borth3 · Bernd Jilma1 · Thomas Boehm1

1 Ústav klinické farmakologie, Lékařská univerzita Vídeň, Waehringer Guertel 18-20, 1090 Vídeň, Rakousko

2 Neurofyziologická klinika, Centrum pro výzkum mozku, Lékařská univerzita Vídeň, Vídeň, Rakousko

3 Katedra biotechnologie, Univerzita přírodních zdrojů a biologických věd, Vídeň, Rakousko