Diamine Oxidase Knockout Mus er ikke overfølsomme over for oralt eller subkutant administreret histamin

Abstrakt

1. Målsætning

At evaluere bidraget af endogen diaminoxidase (DAO) i inaktiveringen af ​​eksogen histamin, for at finde en musestamme med øget histaminfølsomhed og at teste effektiviteten af ​​rhDAO i en histamin-udfordringsmodel.

2. Metoder

Diaminoxidase knockout (KO) mus blev udfordret med oralt og subkutant administreret histamin i kombination med den -adrenerge blokker propranolol, med de to histamin-N-methyltransferase (HNMT) hæmmere methopren og tacrin, med folinsyre til at efterligne akut nyreskade og behandlet med rekombinant human DAO. Kernekropstemperatur blev målt ved hjælp af en subkutant implanteret mikrochip, og histaminplasmaniveauer blev kvantificeret ved hjælp af et homogent tidsopløst fluorescensassay.

3. Resultater

Kernekropstemperatur og plasmahistaminniveauer var ikke signifikant forskellige mellem vildtype (WT) og DAO KO mus efter oral og subkutan histaminbelastning med og uden akut nyreskade eller administration af HNMT-hæmmere. Behandling med rekombinant human DAO reducerede middelarealet under kurven (AUC) for kernelegemetemperaturtab med 63 procent (p=0.002) og den kliniske score med 88 procent (p<0.001). The AUC of the histamine concentration was reduced by 81%.

4 konklusioner

Inaktiveringen af ​​eksogent histamin er ikke drevet af enzymatisk nedbrydning og nyrefiltrering. Behandling med rekombinant human DAO reducerede kraftigt histamin-induceret kernetemperaturtab og histaminkoncentrationer og forhindrede udviklingen af ​​alvorlige kliniske symptomer.

Nøgleord

Aminoxidase (kobberholdig) · Histamin N-methyltransferase · Akut nyreskade · Metabolisme · Tacrin · Metoprin · Kropstemperatur

Klik her for at købe Cistanche-tilskuddet

Introduktion

Mere end 95 procent af alt histamin hos mennesker er lagret i mastceller og basofiler. Det samme vil sandsynligvis være tilfældet for mange pattedyr. Hos mennesker er mastcelletætheden højest i mave-tarmkanalen, huden og lungerne [1], og som følge heraf viser disse organer histamin-inducerede symptomer ved sygdomme med tydelig involvering af mastcelleaktivering. De lokale interstitielle koncentrationer af histamin efter akut degranulering kan nå 10-1000 µMs [2, 3, se onlineressourcer]. Hos mennesker, ligesom hunde og grise, er normale plasmahistaminkoncentrationer under 1 ng/ml (9 nM), og symptomer begynder at udvikle sig ved nogle få nanogram pr. milliliter [4-7]. Signifikant hypotension med øget hjertefrekvens kan måles fra 5 ng/ml, og når niveauerne stiger over 10 ng/ml kan udviklingen af ​​bronkospasme, hjertearytmier, alvorlig hypotension og koronar spasmer føre til livstruende multisystem dysfunktion [8, 9]. Histamin er ikke kun involveret i vasodilatation, øget vaskulær permeabilitet, hypoxi og udvikling af vaskulært ødem, men demonstrerer også pro-inflammatorisk involvering, der påvirker det adaptive immunsystem via rekruttering, modning og aktivering af immuneffektorceller. Derudover spiller det en rolle i det medfødte immunsystem ved at interagere med dendritiske celler, naturlige dræberceller og granulocytter [10, 11].

Baseline histaminkoncentrationer i mus og rotter er mellem 20 og 100 ng/ml, når de måles med pålidelige metoder og er derfor mange gange højere end dem, der findes hos mennesker [6, 7]. Det er ikke klart, om disse høje histaminniveauer spiller nogen fysiologisk rolle. Gnavere er notorisk resistente over for histamin med dødelige doser på 50 procent (LD50) i forskellige musestammer på 3000-4000 og 400-500 mg/kg efter henholdsvis oral og intravenøs administration [12, 13]. Den maksimale plasmahistaminkoncentration efter en bolusadministration på 400 mg/kg i en 20 g mus ville være ca. 8 mg/ml under antagelse af et plasmavolumen på 1 ml. Når anafylaksi blev induceret hos mennesker via et kontrolleret hvepsestik, var histaminkoncentrationer på 140 ng/ml forbundet med alvorlig livstruende hypotension [14]. Hvordan metaboliseres og inaktiveres histamin?

Histamin viser 13 procent gennemsnitlig plasmaproteinbinding og filtreres frit i nyrerne [15]. Den glomerulære filtrationshastighed (GFR) kan teoretisk bidrage med omkring 15-20 procent til halveringstiden på 3-4 minutter fundet hos raske frivillige [5, se onlineressourcer]. Ved en normal GFR på 100 ml/min og et plasmavolumen på 3000 ml vil halveringstiden for histamin være 20 minutter. Hos mus ville en normal GFR på 10 µl/min/g resultere i en histaminhalveringstid på 3 minutter [16, se onlineressourcer]. Ikke desto mindre udviser histamin en høj ekstraktionshastighed i nyren, der overstiger rater baseret på GFR, og denne ekstraktion tilskrives optagelse og reabsorption i de proksimale tubulære celler via organisk kationtransporter 2 (OCT2), efterfulgt af enzymatisk inaktivering [17, se under]. Hos mennesker blev mindre end 1 procent af det injicerede radioaktive histamin fundet i urinen inden for de første 6 timer [18]. Den lave hastighed af histaminudskillelse hos mennesker, som også ses hos hunde og katte, er blevet bekræftet af andre [19]. I mus og rottevæv findes mere end 50 procent af den injicerede radioaktivitet i nyrerne og mindre end 2 procent som histamin 30 minutter efter intravenøs administration [20]. Nyrerne var også det organ med den højeste radioaktivitet efter højdosis histaminadministration hos rotter [21]. OCT2-transportøren er stærkt udtrykt i nyrer fra mennesker og gnavere og kan være ansvarlig for både ekstraktion af histamin fra plasmarummet og reabsorption af histamin i det primære urinfiltrat til proksimale tubulære celler [22, se nedenfor].

Hurtig transport af ekstracellulær histamin fra den interstitielle væske efter frigivelse fra mastceller eller plasma til andre rum væk fra endotelcellerne ville være en anden mulighed for at inaktivere histamin. Dette kan hæmme induktionen af ​​alvorlig hypotension og vaskulær lækage medieret via endothelial nitrogenoxidsyntase (NOS) signalering og binding til histaminreceptorer [23-25]. Der er imidlertid ingen in vivo dyredata, der studerer transporthastighederne af histamin fra det systemiske kredsløb til endotel- eller parenkymceller, tilgængelige. I flere in vitro undersøgelser transporteres histamin tovejs ved hjælp af lavaffinitet, højkapacitet OCT2 og OCT3 [22, 26, 27]. Histamin er et fremragende substrat for rotte-OCT2- og OCT3-transportøren, der viser højere transporteffektivitet sammenlignet med de tilsvarende humane OCT-proteiner [26].

Herba Cistanche

Når lave koncentrationer af radioaktivt histamin anvendes i mus, synes methylering via histamin-N-methyltransferase (HNMT) at være den vigtigste inaktiveringsvej. Udfordrende mus med højere doser af histamin skifter imidlertid metabolismen til imidazoleddikesyre (IMAA) og ribosidkonjugater, med kun en lille mængde methylerede derivater påvist [28-30]. De fem gange øgede baseline-serumhistaminkoncentrationer i HNMT-knock-out-musene understøtter disse data [31]. Imidazoleddikesyre dannes via histaminoxidation af diaminoxidase (DAO), der frigiver imidazolacetaldehyd, som omdannes til IMAA og ribosidderivater, hovedsageligt i leveren. Oxidation af histamin via DAO ser ud til at spille en større rolle i histaminkatabolisme efter oral udfordring hos mus, hvilket ikke er overraskende i betragtning af, at DAO-ekspression hos mus kun er høj i mave-tarmkanalen [30]. Når en oral histaminbelastning udføres hos mennesker, er oxidativ deaminering via DAO den dominerende kataboliske vej med IMAA som den vigtigste urinmetabolit [18].

Diaminoxidase er en kobberholdig aminoxidase og et af to enzymer, der er i stand til at inaktivere histamin [32]. I udvalgte væv, hovedsageligt tyndtarmen og nyrernes proksimale tubulære celler, er DAO lokaliseret i dårligt definerede intracellulære granulære strukturer og ekstracellulært bundet til heparansulfatproteoglycaner, hvorimod HNMT kun er til stede i cytoplasmaet [33, 34]. Udtrykket af HNMT er udbredt i hele kroppen, med højere niveauer fundet i centralnervesystemet, blære, hjerte, nyrer, lever, lunger og i fedtvæv.

Efter DAO-hæmning ved brug af aminoguanidin viste får omfattende kliniske symptomer på histamin-toksicitet efter oral histamin-udfordring sammenlignet med kontroller uden aminoguanidin-forbehandling [35]. Et lignende eksperiment i grise resulterede i alvorlig morbiditet og dødelighed hos dyr, der var forbehandlet med aminoguanidin og efterfølgende udsat for oral histamin [36]. Median plasmahistaminkoncentrationer steg 20-fold hos grise med DAO-hæmning. Behandling af rotter med aminoguanidin efterfulgt af oral histaminbelastning øgede urin-IMAA og reducerede histaminkoncentrationen med cirka fem gange [37]. Disse data indikerede, at DAO spiller en afgørende rolle i nedbrydningen af ​​eksogent oralt administreret histamin.

Hos mus øgede aminoguanidinbehandling kraftigt histaminkoncentrationerne i tarmen efter intravenøs histaminpåvirkning [30]. Aminoguanidin er imidlertid ikke en specifik DAO-hæmmer, men blokerer også alle tre NOS-enzymer og ser ud til at blokere transporten af ​​blodhistamin ind i væv [38, 39]. Administration af burimamid, en histaminreceptor 2-antagonist, viste skadelige virkninger med øget dødelighed i en kredsløbschokmodel hos rotter. Men samtidig blev det offentliggjort, at burimamid er en potent DAO-hæmmer [40, 41]. Hos hunde forårsagede burimamid en 17-dobling af den gennemsnitlige histaminkoncentration i plasma og en kraftig reduktion i det gennemsnitlige arterielle tryk [42]. Effekten mentes at skyldes mulig mastcelleaktivering.

Tilsvarende blev HNMTs rolle undersøgt ved hjælp af methylhistamin som en HNMT-hæmmer, men methyl-histamin er også et fremragende substrat for DAO [43]. Amodiaquin og quinacrin er potente HNMT-hæmmere [44-46], men hæmmer også DAO med en hæmmende koncentration på 50 procent (IC50) på cirka 500 nM [47, upublicerede data]. Derfor skal data udledt ved hjælp af inhibitorer, som ofte bruges i høje koncentrationer, fortolkes med forsigtighed, fordi kendte og ukendte off-target effekter er sandsynlige og kan væsentligt forvrænge den fysiologiske relevans af in vivo undersøgelser.

Metaboliske undersøgelser kan give en indikation af betydningen af ​​de to enzymer i nedbrydningen af ​​histamin, men katabolisme af histamin kan afkobles fra fysiologiske eller patofysiologiske virkninger. De kompartmentelle histaminkoncentrationer kan være kritiske, og metabolismen kan være nedstrøms.

Vi besluttede derfor at bruge DAO knock-out (KO) musen til at studere DAO's rolle i nedbrydningen af ​​eksogen histamin. Et andet nøglemål var at udvikle en musemodel med øget histaminfølsomhed for bedre at kunne studere histamins rolle i forskellige genetiske mutantstammer og teste effektiviteten af ​​rekombinant human DAO i en histamin-udfordringsmodel.

Cistanche kapsler

materialer og metoder

Dyremodeller

Eksperimenter blev udført med 10-18-uger gamle C57BL6/J Aoc1tm1b(EUCOMM)Hmgu (DAO) KO-mus og vildtype (WT) kuldkammerater. Heterozygote embryoner blev leveret af European Mouse Mutant Archive, München, Tyskland, og implanteret i pseudogravide C57BL6/N-mus. Heterozygote C57BL6/J-afkom-mus blev bekræftet ved hjælp af PCR (se onlineressourcer) og blev yderligere brugt til at opdrætte DAO KO-mus ved Division of Biomedical Research, Medical University of Vienna, ved dyreprotokollen GZ 66.009/{ {14}}WF/V/3b/2016. Alle dyreforsøg blev udført i henhold til protokol GZ 66.009/0258- V/3b/2019. Eksperimentelle protokoller blev godkendt af det østrigske ministerium for uddannelse, videnskab og forskning. Dyrene blev holdt i en 12:12 timers dag-nat-cyklus ved 22 grader med vand og mad ad libitum. Til ikke-invasive temperaturmålinger blev en transponder (IPTT-300, BioMedic Data Systems Inc., USA) implanteret subkutant 2 uger før eksperimentet ved brug af kort isofluranæstesi. Transponderen måler temperaturen tre gange inden for et sekund, og middelværdien af ​​disse målinger registreres fra ydersiden af ​​buret ved hjælp af en aflæser. Denne middelværdi bruges derefter til yderligere beregninger. Disse subkutane transpondere bruges til at undgå overdreven manipulation af dyr og for at forhindre skade fra gentagen indsættelse af rektale temperaturprober [48]. Hos adskillige dyrearter, herunder gnavere, har administration af histamin vist sig at sænke kropstemperaturen og anses for at være den avancerede aflæsning for virkningerne af histamin [49, 50]. I løbet af observationsperioden blev kliniske symptomer vurderet af en erfaren dyrlæge i henhold til en offentliggjort overfølsomhedsscore [51]. Scoren varierede fra 0 (ingen symptomer) til 1 (gnidning og skrabe i hoved og næse), 2 (reduceret aktivitet med øget respirationsfrekvens og/eller nedsat aktivitet, hævelser omkring mund og øjne), 3 (anstrengt respiration, cyanose omkring halen) og mund, hvæsende vejrtrækning) og 4 (ingen aktivitet efter tilskyndelse eller rysten og kramper). En score på 5 betegnede døden. Alle udfordringsforsøg blev startet mellem 9:00 og 11:00 for at undgå tidsafhængige variationer [52].

Generel forsøgsopstilling

Alle stoffer blev påført i et volumen på 5 ml/kg. Propranolol (P0884, Sigma-Aldrich, Østrig) blev opløst i saltvand og påført intraperitonealt (ip) i en koncentration på 2 mg/kg 20 minutter før histamin-udfordringen for at øge følsomheden for histamin [53]. Histamin-dihydrochlorid (H7250, Sigma-Aldrich, Østrig) blev opløst i dobbeltdestilleret (dd) H2O og yderligere fortyndet i saltvand. Alle angivne histaminkoncentrationer refererer til histaminbasen (111,15 Dalton).

1. Oral og subkutan administration af histamin

Mus blev fastet i 60 minutter i alt. Efter 40 minutters faste blev propranolol administreret, og 20 minutter senere blev histamin påført i en koncentration på 30 mg/kg per os (po) under anvendelse af oral sonde. Til den subkutane (sc) udfordringsmodel modtog mus enten histamin i en koncentration på 50 mg/kg uden propranolol eller 5 mg/kg med propranolol. Til bestemmelse af plasmahistaminkoncentrationer blev en undergruppe af mus bedøvet på forskellige tidspunkter efter histaminpåvirkningen under anvendelse af 10 mg/kg xylazin og 100 mg/kg ketamin. Citratplasma blev opsamlet fra bedøvede mus under anvendelse af hjertepunktur. En til fem mus blev brugt pr. tidspunkt og genotype.

2. Samtidig histamin-N-methyltransferase (HNMT) hæmning

Metoprin (M338835, Toronto Research Chemicals, Canada) blev opløst i 10 procent mælkesyre (L1875, Sigma-Aldrich, Østrig), yderligere fortyndet i saltvand og administreret ip ved 3 mg/kg 1 time før challenge med 5 mg/kg histamin. Tacrin (A79922, Sigma-Aldrich, Østrig) blev opløst i ddH2O, yderligere fortyndet i saltvand, og efterfølgende blev 10 mg/kg påført ip 1 time før 25 mg/kg histamin sc og 2 mg/kg propranolol. En koncentration på 2 mg/kg Tacrine ip blev anvendt i kombination med 30 mg/kg histamin po kombineret med 2 mg/kg propranolol.

Standardiseret Cistanche

3. Induktion af akut nyreskade (AKI) før histaminbelastning

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>42 mg/dl blev valgt. Citratplasma udtaget via hjertepunktur blev brugt til at måle kreatinin ved hjælp af en Cobas analysator (Cobas C311 analysator, Roche, Schweiz). For at bestemme plasmahistaminkoncentrationer på forskellige tidspunkter under sc histaminpåvirkning med propranolol ved akut nyreskade, blev to til fire mus pr. tidspunkt bedøvet, og citratplasma blev opsamlet ved hjertepunktur.

4. DAO-redning efter histaminadministration

Rekombinant human (rh)DAO med et muteret heparinbindende motiv (beskrevet i Gludovacz et al. [55]) blev påført intravenøst ​​(iv) i en koncentration på 4 mg/kg 40 minutter før påføring af 2 mg/kg propranolol og 60 min før challenge med 5 mg/kg sc histamin.

Til bestemmelse af histamin- og DAO-koncentrationer i plasma blev mus behandlet med enten 4 mg/kg DAO eller buffer iv 60 minutter før belastning med 5 mg/kg sc histamin kombineret med 2 mg/kg propranolol. Musene blev bedøvet på forskellige tidspunkter. Citratplasma blev opsamlet under anvendelse af hjertepunktur fra to til tre mus pr. tidspunkt. Blod blev opsamlet i 3,8 procent natriumcitrat, og en del blev straks blandet med diminazen-aceturat (D7770, Sigma-Aldrich, Østrig), hvilket resulterede i en slutkoncentration på 10 µM for at inhibere histaminnedbrydning af rhDAO.

Genekspressionsanalyse

Vævsprøver blev stødfrosset i flydende nitrogen, og total RNA blev opnået ved hjælp af FavorPrep Tissue Total RNA Kit (FATRK001, Favorgen, Taiwan) efter vævshomogenisering ved hjælp af lyseringsrør (Lysing Matrix E, MP Biomedicals, Tyskland) på en Precellys 24 (Bertin Instruments, Frankrig). Omvendt transkription blev udført under anvendelse af OneScript Plus cDNA-syntesesættet (G236, ABM Good, Canada). Til kvantitativ PCR blev BrightGreen Express 2× Mastermix (MasterMix-EL, ABM Good, Canada) brugt. Exon-spændende primere for DAO, HNMT og histidin-decarboxylase (HDC) blev designet under anvendelse af Primer3-software (Online Resource Tabel 1). Husholdningsgenet RPLP0 blev brugt til normalisering [56].

Western blot

Til western blot-analyse blev frosne vævsprøver lyseret i 20 mM K-phosphatbuffer (pH 7,2) under anvendelse af lyseringsrør (Lysing Matrix E-rør, MP Biomedicals, Tyskland) på en Precellys 24 (Bertin Instruments, Frankrig) . Den samlede proteinkoncentration blev bestemt ved anvendelse af QuantiPro BCA Assay Kit (QPBCA-1KT, Sigma, Østrig). Til polyacrylamidgelelektroforese blev 40 µg totalt protein og 40 ng rekombinant murin DAO (leveret af EG, University of Natural Resources and Life Sciences, Wien, Østrig, ved hjælp af metoder beskrevet i [57]) adskilt ved hjælp af en 12 procent Tris-glycin gel ( 4561043, Bio-Rad, USA). Et monoklonalt ABP1-antistof (sc-515908, Santa Cruz, USA) blev brugt til DAO-detektion i en koncentration på 0,4 µg/ml, og et monoklonalt GAPDH-antistof (2118, Cell Signal Technology, USA) blev brugt som en ladning kontrol ved en fortynding på 1:2000. Det monoklonale anti-muse-IgG-HRP-antistof (A2554, Sigma Aldrich, Østrig) og anti-kanin-IgG-HRP-antistoffet (A0545, Sigma Aldrich, Østrig) blev anvendt som detektionsantistoffer i en fortynding på 1:40.000. Billeder blev erhvervet ved hjælp af Clarity Max Western ECL Substrate (1705062, BioRad, USA) på et ChemiDoc Imaging System (17001401, Bio-Rad, USA).

Cistanche tubulosa

DAO aktivitetsmåling

Diaminoxidaseaktivitet af forskellige vævshomogenater og inhibering af methopren og tacrin blev målt som beskrevet [58]. Frosne vævsprøver blev lyseret i 20 mM K-phosphatbuffer (pH 7,2) under anvendelse af lyseringsrør på en Precellys 24. Den samlede proteinkoncentration blev bestemt ved hjælp af QuantiPro BCA Assay Kit, og 500 µg totale proteinekstrakter af forskellige væv blev inkuberet i 120 minutter med ortho-aminobenzaldehyd (oABA) og enten ddH2O eller 200 µM cadaverin (CAD). Delta-1-piperidin, autocykliseringsproduktet af CAD efter deaminering med DAO, kondenserer med oABA og danner en fluorofor, som kan måles ved EX440/30 og EM620/40 nm. Til bestemmelse af DAO-inhibering blev rhDAO præinkuberet med methopren og tacrin ved forskellige koncentrationer i 30 minutter og målt som beskrevet ovenfor.

Til bestemmelse af DAO-aktivitet blev vævshomogenater med en proteinkoncentration på 200 µg/ml blandet med HRP (slutkoncentration 1,2 µg/ml, P6782, Sigma-Aldrich, Østrig) og aminoguanidin (slutkoncentration 10 µM, 396494, Sigma-Aldrich , Østrig) eller K-phosphatbuffer (pH 7,2) blev tilsat og inkuberet i 15 minutter ved 37 grader. Amplex red™ (slutkoncentration 100 µM, A12222, Thermo Scientific, USA) blev tilsat, og reaktioner blev startet via tilsætning af 200 µM slutkoncentration af putrescin (51799, Sigma-Aldrich, Østrig). Kaliumphosphatbuffer (pH 7,2) blev anvendt som en negativ kontrol. Prøver blev inkuberet ved 37 grader og målt hvert 10. minut i 120 minutter under anvendelse af EX550 og EM590 nm. Det DAO-specifikke signal blev beregnet ved at trække prøver med aminoguanidin, en potent og irreversibel DAO-hæmmer, fra prøver med K-phosphatbuffer.

Til plasma-DAO-aktivitetsmålinger i mus, der modtog iv Rhoda, blev der anvendt et hybridassay under anvendelse af et monoklonalt antistof fra hybridomcellelinjeklonen anti-DAO 8/119 leveret af prof. Quaroni (Cornell University, Ithaca, NY), og Amplex red™. Højproteinbindende sorte fluorescensplader (475.515, Thermo Scientific Nunc, Danmark) blev coatet med 100 µl 5 µg/ml anti-DAO 8/119 i 50 mM carbonat-bicarbonatbuffer ( C3041, Sigma-Aldrich, Østrig), inkuberet natten over ved 4 grader og efterfølgende blokeret med 120 µl 1 procent BSA (A4503, Sigma-Aldrich, Østrig) i 50 minutter ved stuetemperatur. Efter blokering af 100 µl plasmaprøver og standarder blev tidligere fortyndet 1:10 i PBS tilsat og inkuberet i 1 time ved stuetemperatur. Derefter blev 90 µl peberrodsperoxidase (slutkoncentration 1,2 µg/ml) og Amplex red™ (slutkoncentration 100 µM) i PBS med 0,1 procent BSA tilsat, og reaktioner blev startet ved at tilsætte 10 µl putrescin (slutkoncentration 200 µM) eller PBS. Fluorescens blev målt ved 37 grader hvert 5. minut i 120 minutter under anvendelse af EX550 og EM590 nm. Vaskeopløsningen var 0,1 procent Tween-20 (P1379, Sigma-Aldrich, Østrig) i PBS. En standardkurve på 3-30 ng/ml rhDAO blev fremstillet i museplasma. Alle målinger blev udført i to eksemplarer.

Histaminmålinger

Citratplasma indeholdende 10 µM diminazen-aceturat (D7770, Sigma-Aldrich, Østrig) blev brugt til at måle histaminkoncentrationer under anvendelse af det histamin homogene tidsopløste fluorescens (HTRF) dynamiske kit (62HTMDPET, Cisbio, Frankrig). Sættet blev brugt i henhold til instruktionerne fra producenten. En histaminstandardkurve i poolet plasma af C57Bl/6J-mus blev anvendt til kvantificering. Alle histaminkoncentrationer refererer til histaminbasen, og alle målinger blev udført i to eksemplarer.

Statistisk analyse

Statistiske analyser blev udført ved hjælp af GraphPad Prism Version 8.4.0. (GraphPad Software Inc. San Diego). Statistisk signifikans for forskelle i DAO-aktivitet i vævshomogenater blev beregnet ved hjælp af en ANOVA med gentagne foranstaltninger med Geisser-Greenhouse-korrektion. Arealet under kurverne (AUC) fra individuelle kropstemperaturmålinger og kliniske resultater under et eksperiment blev sammenlignet ved hjælp af tosidede, uparrede t-test uden Welchs korrektion. Plasmahistaminkoncentrationer mellem grupper blev sammenlignet med en tovejs ANOVA. Til sammenligning af plasmahistaminkoncentrationer efter sc udfordringen mellem mus med forskellige genotyper, med og uden akut nyreskade og modtager enten DAO eller buffer, blev data grupperet i intervaller for at tage højde for manglende værdier i individuelle undergrupper (genotyper: 5, 1{{ 14}}, 20, 30, 40, 45, 60 min; akut nyreskade: 0, 10-15, 20-30, 40-45 og 60 min; DAO: 0, 10, 30 og 45 min). En tosidet, uparret t-test blev brugt til at teste for forskelle i plasmakreatininkoncentrationer fra mus behandlet med og uden 100 mg/kg folinsyre. Statistisk signifikans blev defineret som p<0.05 in all tests.

Cistanche ekstrakt

Konklusion

DAO KO-mus kunne i det væsentlige ikke skelnes fra WT-mus ved brug af eksogene orale og subkutane histamin-udfordringer. Inddragelsen af ​​HNMT i inaktiveringen af ​​histamin, der fører til reducerede symptomer-topologi, er i bedste fald moderat, men resultater fra farmakologisk hæmning kan betragtes som foreløbige. Data ved hjælp af inhibering af HNMT med methopren viste en tendens i retning af involvering af endogen DAO i histamininaktivering. Nyrerne er involveret i den hurtige udvinding af histamin fra kredsløbet, men de syv gange forhøjede 509 diaminoxidase knockout-mus er ikke overfølsomme over for oralt eller subkutant administreret... 1 3 histaminkoncentrationer blev ikke oversat til en overdreven fænotype målt ved hjælp af central temperatur tab som fænotypisk aflæsning. Brugen af ​​rekombinant human eller mus DAO kan understøtte eller hjælpe med at afvise involveringen af ​​histamin i forskellige dyremodeller med mistanke om mastcelledegranulering ledsaget af hurtig og massiv histaminfrigivelse eller med øget induktion af histidin-decarboxylase-enzymet efterfulgt af frigivelse af frisksyntetiseret histamin over timer. At opdrætte en ægte dobbelt KO-mus med inaktive kopier af både DAO- og HNMT-genet, hvis det er levedygtigt, kan være værd at studere. Enkelte KO-mus af enten DAO eller HNMT viser ikke indlysende fænotyper. [upublicerede data, 31] Tilsvarende kan test af involvering af de to vigtigste histamintransportører, OCT2 og OCT3, i histamin-inducerede fænotypiske ændringer give os mulighed for at opnå en bedre forståelse af mekanismerne bag udviklingen af ​​histamin-medierede symptomer hos gnavere og derfor potentielt også hos mennesker. På trods af en betydelig forskningsindsats i mere end 100 år siden dens opdagelse, har vi stadig et stykke vej tilbage, før vi får en sand forståelse af histaminkatabolisme.

Referencer

1. Boehm T, Ristl R, Joseph S, et al. Metabolom- og lipidomforstyrrelser under en alvorlig mastcelleaktiveringshændelse hos en patient med indolent systemisk mastocytose. J Allergy Clin Immunol. 2021. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.03.043. 2. Packard KA, Khan MM. Virkninger af histamin på Th1/Th

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

3. Hesterberg R, Sattler J, Lorenz W, et al. Histaminindhold, diaminoxidaseaktivitet og histaminmethyltransferaseaktivitet i humant væv: fakta eller fiktion? Agents handlinger. 1984;14:325– 34. https://doi.org/10.1007/BF01973821.

4. Dyer J, Warren K, Merlin S, et al. Måling af plasmahistamin: beskrivelse af en forbedret metode og normale værdier. 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. Plasmahistamin og klinisk tolerance over for infunderet histamin hos normale, atopiske og nældefeber. Agents handlinger. 1991;32:359-65. https://doi.org/10. 1007/BF01980899.

6. Liu J, Wang L, Hu W, et al. Udvikling af en UHPLC-MS/MS-metode til bestemmelse af plasmahistamin i forskellige pattedyrarter. J Chromatogr B. 2014;971:35–42. https:// doi.org/10.1016/j.jchromb.2014.08.043.

7. Xu Y, Kang T, Dou D, et al. Evaluering og optimering af dyremodel for anafylaktoid reaktion induceret af injektioner. Asian Pac J Allergy Immunol. 2015;33:330–8. https://doi.org/ 10.12932/AP0619.33.4.2015.

8. Maintz L, Novak N. Histamin og histaminintolerance. 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. Histamin provokation af kliniske kranspulsårer spasmer: implikationer vedrørende patogenesen af ​​variant angina 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. Regulering af immunrespons og inflammation af histamin- og histaminreceptorer. 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. Rollen af ​​histamin H1 og H4 receptorer i allergisk inflammation: søgen efter nye antihistaminer. Nat Rev Drug Discov. 2008;7:41-53. https://doi.org/10.1038/nrd2465.

12. Pericin C, Thomann P. Sammenligning af den akutte toksicitet af clioquinol, histamin og chloroform i forskellige musestammer. I: Chambers PL, Günzel P, redaktører. Mekanisme for toksisk virkning på nogle målorganer. Berlin: Springer; 1979. s. 371-3.

13. Lamanna C, Ross HE. Forholdet mellem dødelig toksisk dosis og musens kropsvægt. 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. Insektstiksudfordringen hos 138 patienter: sammenhæng mellem klinisk sværhedsgrad af anafylaksi og mastcelleaktivering. 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 fortrængning af vasoaktive mediatorer fra plasmaproteiner: en mulig mekanisme for pseudo-allergiske reaktioner på neuromuskulært blokerende lægemidler. Br J Anaesth. 1992;69:508-10. https://doi.org/10.1093/bja/69.5.508.

16. Sasaki Y, Iwama R, Sato T, et al. Estimering af glomerulær filtrationshastighed i bevidste mus ved hjælp af en forenklet ligning. Physiol Rep. 2014;2:e12135. https://doi.org/10.14814/phy2.12135.

17. Helander CG, Lindell SE, Westling H. Renal fjernelse af C14-mærket histamin fra blodet hos mennesker. Scand J Clin Lab Undersøgelse. 1965. https://doi.org/10.1080/00365516509083360.

18. Sjaastad O, Sjaastad ÖV. Katabolisme af oralt administreret l4C-histamin hos mennesker. Acta Pharmacol Toxicol. 1974;34:33-45. https://doi.org/10.1111/j.1600-0773.1974.tb02011.x.

19. Schayer RW. Metabolismen af ​​histamin i forskellige arter. 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. Skæbnen for C14-histamin i dyrevæv. J Pharmacol Exp Ther. 1964;144:373-9.

21. Rose B, Browne JSL. Fordelingen og forsvindingshastigheden af ​​intravenøst ​​injiceret histamin i rotten. Am J Physiol. 1938;124:412–20. https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1938.124.2. 412.

22. Koepsell H, Lips K, Volk C. Polyspecifikke organiske kationtransportører: struktur, funktion, fysiologiske roller og biofarmaceutiske implikationer. Pharm Res. 2007;24:1227-51. https://doi.org/ 10.1007/s11095-007-9254-z.

23. Lantoine F, Iouzalen L, Devynck MA, et al. Nitrogenoxidproduktion i humane endotelceller stimuleret af histamin kræver Ca2 plus tilstrømning. Biochem. 1998;330:695-9. https://doi.org/10.1042/ bj3300695.

24. Mikelis CM, Simaan M, Ando K, et al. RhoA og ROCK medierer histamin-induceret vaskulær lækage og anafylaktisk shock. Nat Commun. 2015;6:6725. https://doi.org/10.1038/ncomms7725.

25. Ashina K, Tsubosaka Y, Nakamura T, et al. Histamin inducerer vaskulær hyperpermeabilitet ved at øge blodgennemstrømningen og endotelbarriereafbrydelse in vivo. PLoS ONE. 2015;10:e0132367. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132367.

26. Schömig E, Lazar A, Gründemann D. Ekstraneuronale monoamintransportører og organiske kationtransportører 1 og 2: en gennemgang af transporteffektivitet. I: Sitte HH, Freissmuth M, redaktører. Neurotransmitter transportere. Berlin: Springer; 2006. s. 151-80.

27. Ohtsu H. Fremskridt i allergisignalforskning på mastceller: histamins rolle i immunologiske og kardiovaskulære sygdomme og transportsystemet af histamin i cellen. J Pharmacol Sci. 2008;106:347-53. https://doi.org/10.1254/jphs.FM0070294.

28. Karjala SA, Turnquest B, Schayer RW. Urinmetabolitter af radioaktivt histamin. J Biol Chem. 1956;219:9-12. https://doi. org/10.1016/S0021-9258(18)65762-X.

29. Schayer RW. Katabolisme af fysiologiske mængder af histamin 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 undersøgelser af histaminkatabolisme og dets hæmning. 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-methyltransferase regulerer aggression og søvn-vågen cyklus. Sci Rep. 2017;7:15899. https://doi.org/10.1038/s41598-017-16019-8.

32. McGrath AP, Hilmer KM, Collyer CA, et al. Struktur og hæmning af human diaminoxidase. Biokemi. 2009;48:9810–22. https://doi.org/10.1021/bi9014192.

33. Schwelberger HG. Analyse af væv og subcellulær lokalisering af pattedyrs diaminoxidase ved konfokal laserscanning fluorescensmikroskopi. Infamm Res. 1998;47:60-1. https://doi.org/ 10.1007/s000110050273.

34. Nishibori M, Tahara A, Sawada K, et al. Neuronal og vaskulær lokalisering af histamin N-methyltransferase i det bovine centralnervesystem. Eur J Neurosci. 2000;12:415-24. https://doi.org/ 10.1046/j.1460-9568.2000.00914.x.

35. Sjaastad ÖV. Forstærkning med aminoguanidin af fårs følsomhed over for histamin givet gennem munden. Effekt af amino-guanidin på urinudskillelsen af ​​endogent histamin. Exp Physiol. 1967;52:319-30. https://doi.org/10.1113/expphysiol.1967.sp001 918.

36. Sattler J, Häfner D, Klotter HJ, et al. Fødevareinducerede histaminer som et epidemiologisk problem: Plasmahistaminforhøjelse og hæmodynamiske ændringer efter oral histaminadministration og blokade af diaminoxidase (DAO). Agents handlinger. 1988;23:361-5. https://doi.org/10.1007/BF02142588.

37. Bowman MA, Smell OG, Peck AB, et al. Farmakokinetik af aminoguanidinadministration og virkninger på diabeteshyppigheden hos ikke-overvægtige diabetiske mus. J Pharmacol Exp Ther. 1996;279:790-4.

38. Matejovic M, Krouzecky A, Martinkova V, et al. Selektiv inducerbar nitrogenoxidsyntasehæmning under langvarig hyperdynamisk svinebakteriæmi. Chok. 2004;21:458-65. https://doi. org/10.1097/00024382-200405000-00010.

39. Alderton WK, Cooper CE, Knowles RG. Nitrogenoxidsyntaser: struktur, funktion og hæmning. Biochem J. 2001;357:593-615. https://doi.org/10.1042/bj3570593.

40. Altura BM, Halevy S. Gavnlige og skadelige virkninger af histamin H1-- og H2-receptorantagonister i kredsløbshock. PNAS. 1978;75:2941-4. https://doi.org/10.1073/pnas.75.6.2941.

41. Thomas LL, Bochner BS, Lichtenstein LM. Inhibering af human polymorfonukleær leukocyt-afledt histaminaseaktivitet af H-2-antagonister. 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. Indflydelse af H1-- og H2--receptorantagonister på kredsløbssystemet og de endogene plasmahistaminkoncentrationer hos hunde. Agents handlinger. 1977;7:97-101. https://doi.org/10.1007/BF01964888.

43. Elmore BO, Bollinger JA, Dooley DM. Human nyre diaminoxidase: heterolog ekspression, oprensning og karakterisering. J Biol Inorg Chem. 2002;7:565-79. https://doi.org/10. 1007/s00775-001-0331-1.

44. Duch DS, Bowers SW, Nichol CA. Forhøjelse af hjernens histaminniveauer af diaminopyrimidinhæmmere af histamin N-methyltransferase. 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. Strukturelt grundlag for hæmning af histamin N-methyltransferase af forskellige lægemidler. 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. To polymorfe former for human histaminmethyltransferase: strukturelle, termiske og kinetiske sammenligninger. Struktur. 2001;9:837-49. https:// doi.org/10.1016/S0969-2126(01)00643-8.

47. Duch DS, Bacchi CJ, Edelstein MP, et al. Inhibitorer af histaminmetabolisme in vitro og in vivo: korrelationer med antitrypanosomal aktivitet. Biochem Pharmacol. 1984;33:1547-53. https:// doi.org/10.1016/0006-2952(84)90426-X.

48. Hox V, Desai A, Bandara G, et al. Østrogen øger sværhedsgraden af ​​anafylaksi hos hunmus gennem øget endothelial nitrogenoxidsyntaseekspression og nitrogenoxidproduktion. 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. Histamins og antihistaminers virkning på kropstemperaturen. 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. Optimering af lægemiddelhæmning af IgE-medieret anafylaksi hos mus. J Allergy Clin Immunol. 2021;149:671-84. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.06.022.

51. Li XM, Serebrisky D, Lee SY, et al. En murin model for jordnøddeanafylaksi: T- og B-celleresponser på et større jordnøddeallergen efterligner menneskelige reaktioner. J Allergy Clin Immunol. 2000;106:150-8. https://doi.org/10.1067/mai.2000.107395.

52. Hasegawa A, Watanabe M, Osada H, et al. Indflydelse af glukokortikoider på dags-afhængige variationer i IgE-, histamin- og blodpladeaktiverende faktor-medieret systemisk anafylaksi i forskellige musestammer. 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. Sensibilisering og desensibilisering af mus over for histamin og serotonin ved neurohumor. J Immunol. 1962;89:8-18.

54. Stallons LJ, Whitaker RM, Schnellmann RG. Undertrykt mitokondriel biogenese i folinsyre-induceret akut nyreskade og tidlig fibrose. 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. Heparin-bindende motivmutationer af human diaminoxidase muliggør udviklingen af ​​et histamin-nedbrydende biofarmaceutisk første i klassen. Elife. 2021;10:e68542. https://doi.org/10.7554/eLife. 68542.

56. Eissa N, Kermarrec L, Hussein H, et al. Egnethed af referencegener til normalisering af messenger-RNA i mus 2,4-dinitrobenzensulfonsyre (DNBS)-induceret colitis ved brug af kvantitativ realtids-PCR. Sci Rep. 2017;7:42427. https://doi.org/10. 1038/srep42427.

57. Gludovacz E, Maresch D, Bonta M, et al. Karakterisering af rekombinant human diaminoxidase (rhDAO) produceret i ovarieceller fra kinesisk hamster (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. Enkel, følsom og specifik kvantificering af diaminoxidaseaktivitet i komplekse matricer ved hjælp af nyopdagede fluoroforer afledt af naturlige substrater. Infamm Res. 2020;69:937–50. https://doi.org/10. 1007/s00011-020-01359-5.

59. Matsumura Y, Tan EM, Vaughan JH. Overfølsomhed over for histamin og systemisk anafylaksi hos mus med farmakologisk beta-adrenerg blokade: beskyttelse med nukleotider. J Allergy Clin Immunol. 1976;58:387-94. https://doi.org/10.1016/0091- 6749(76)90119-6.

60. Hunter AJ, Murray TK, Jones JA, et al. Den kolinerge farmakologi af tetrahydroaminoacridin in vivo og 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. Ikke-transgene musemodeller af nyresygdom. Nephron. 2016;133:53–61. https://doi.org/10.1159/00044 5171.

62. Miyamoto Y, Nakano S, Kaneko M, et al. Klinisk evaluering af en ny syntetisk proteasehæmmer i åben hjertekirurgi. Effekt på plasmaserotonin og histaminfrigivelse og blodkonservering. ASAIO. 1992;38:M395-8. https://doi.org/10.1097/00002480- 199207000-00063.

63. Race onkologi - præcision onkologi. https://www.raceoncology. com/. Tilgået 23. november 2021

64. Myers JW, Von Hof DD, Kuhn JG, et al. Anafylaktoide reaktioner forbundet med bisantren-infusioner. Efterforskning af nye stoffer. 1983; 1:85-8. https://doi.org/10.1007/BF00180195.

65. Reilly MA, Schayer RW. Yderligere undersøgelser af histaminkatabolisme in vivo. Br J Pharmacol. 1971;43:349-58.

66. Malinski T, Taha Z, Grunfeld S, et al. Difusion af nitrogenoxid i aortavæggen overvåget in situ af porfyrine mikrosensorer. Biochem Biophys Res Commun. 1993;193:1076-82. https://doi. org/10.1006/bbrc.1993.1735.

67. Ginsburg M, Wajda I, Waelsch H. Transglutaminase and histamin incorporation 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. Histaminylering af glutaminrester er en ny posttranslationel modifikation impliceret i G-proteinsignalering. FEBS Lett. 2012;586:3819-24. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2012.09.027.

69. McNally W, Roth M, Young R, et al. Kvantitativ autoradiografisk helkropsbestemmelse af tacrinvævsfordeling hos rotter efter en intravenøs eller oral dosis. Pharm Res. 1989;6:924– 32. https://doi.org/10.1023/A:1015933210803.

70. Cumming P, Reiner PB, Vincent SR. Hæmning af rottehjernehistamin-N-methyltransferase af 9-amino-1,2,3,4-tetrahydroacridin (THA). Biochem Pharmacol. 1990;40:1345-50. https://doi.org/10. 1016/0006-2952(90)90402-7.

71. Cavallito JC, Nichol CA, Brenckman WD, et al. Lipidopløselige hæmmere af dihydrofolatreduktase. I. Kinetik, vævsfordeling og omfanget af metabolisme af pyrimethamin, methopren og etorphin hos rotter, hunde og mennesker. Drug Metab Dispos. 1978;6:329-37.

72. Nishibori M, Oishi R, Itoh Y, et al. 9-Amino-1, 2, 3, 4-Tetrahydroacridin er en potent hæmmer af histamin-N-methyltransferase. Jpn J Pharmacol. 1991;55:539-46. https://doi.org/10.1254/jjp.55. 539.

73. Hough LB, Khandelwal JK, Green JP. Hæmning af hjernens histaminmetabolisme af methopren. 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. Hæmning af postiskæmisk reperfusionsskade af nyren med diaminoxidase. 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. Hæmning af postiskæmisk reperfusionsskade i tyndtarmen med diaminoxidase. 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 Institut for Klinisk Farmakologi, Medical University Wien, Waehringer Guertel 18-20, 1090 Wien, Østrig

2 Institut for Neurofysiologi, Center for Hjerneforskning, Medical University Wien, Wien, Østrig

3 Institut for Bioteknologi, Universitetet for Naturressourcer og Biovidenskab, Wien, Østrig