Study of the barrier properties of the rat colon under the action of tumor necrosis alpha-factor

Abstract

Барьерная функция толстой кишки обеспечивается избирательной проницаемостью колоноцитов и плотными контактами между соседними эпителиальными клетками. Хорошо выраженные барьерные свойства толстой кишки предотвращают возможное проникновение вредных веществ и патогенов из просвета кишки во внутреннюю среду организма. Патологии толстой кишки, такие как колоректальный рак и воспалительные заболевания, сопровождаются нарушением её барьерной функции. Одной из возможных причин такого нарушения может быть действие провоспалительных цитокинов, в частности фактора некроза опухолей-α (TNF-α), продуцируемого клетками иммунной системы и эпителиальными клетками толстой кишки. Известно, что концентрация TNF-α при воспалительных заболеваниях кишечника повышена в просвете кишки. Клетки растущей опухоли могут продуцировать TNF-α в разных направлениях, в том числе непосредственно в просвет кишки. Однако эффекты действия TNF-α с апикальной стороны эпителия до настоящего времени не исследованы. Толстая кишка обладает гетерогенностью морфофункциональных свойств. Регуляторное действие TNF-α на барьерную функцию ее проксимального и дистального отделов может быть не одинаковым. Однако эффекты действия TNF-α на барьерные свойства разных отделов толстой кишки до сих пор не изучены. Целью работы было исследование барьерных свойств проксимального и дистального отделов толстой кишки крыс при действии TNF-α in vivo с апикальной стороны эпителия. Опыты проводили на изолированной петле толстой кишки наркотизированных Золетилом крыс Вистар. В контрольной группе толстую кишку заполняли раствором Кребса-Рингера, в экспериментальной группе – раствором TNF-α. Растворы выдерживали в просвете кишки четыре часа, после чего декапитировали животных с помощью гильотины, выделяли толстую кишку, разделяли ее на сегменты, которые устанавливали в камеры Уссинга. Анализировали электрофизиологические показатели проницаемости - трансэпителиальное сопротивление и ток короткого замыкания - и парацеллюлярную проницаемость для флуоресцеина натрия. TNF-α достоверно увеличивал ток короткого замыкания в дистальном отделе толстой кишки и повышал парацеллюлярную проницаемость ее проксимального и дистального отделов. Таким образом, при действии с апикальной стороны эпителия TNF-α снижал барьерные свойства толстой кишки, оказывая более выраженное действие на проницаемость ее дистального отдела.

The colon barrier function is provided by the selective permeability of colonocytes and tight junctions between adjacent epithelial cells. The well-pronounced barrier properties of the colon prevent the possible penetration of harmful substances and pathogens from the intestinal lumen into the internal environment of the body. Colon pathologies, such as colorectal cancer and inflammatory bowel diseases, are accompanied by a decrease of the colon barrier function. One of the possible causes of such a disorder may be the action of proinflammatory cytokines, in particular, tumor necrosis factor-α (TNF-α), produced by the immune system cells and the colon epithelial cells. It is known that the concentration of TNF-α in the intestinal lumen increases in inflammatory bowel diseases. Cells of the growing tumor can produce TNF-α in different directions, including directly into the intestinal lumen. However, the effects of TNF-α on the apical side of the epithelium have not been studied. The large intestine has heterogeneity of morpho-functional properties. The regulatory effect of TNF-α on the barrier function of proximal and distal colon may not be the same. However, the effects of TNF-α on the barrier properties of different parts of the colon have not yet been studied. The aim of this work was to study the barrier properties of the proximal and distal parts of the colon of rats under the action of TNF-α in vivo from the apical side of the epithelium. The experiments were carried out on an isolated colon loop of Wistar rats anesthetized with Zoletil. In the control group, the intestine was filled with Krebs-Ringer's solution, in the experimental group - with TNF-α solution. The solutions were kept in the colon lumen for four hours, then the animals were decapitated using a guillotine, the colon was isolated and divided into segments, which were placed in the Ussing chambers. The electrophysiological parameters of permeability - transepithelial resistance and short-circuit current - and paracellular permeability for sodium fluorescein were analyzed. TNF-α significantly increased the short-circuit current in the distal colon and the paracellular permeability of the proximal and distal colon. Thus, when exposed to the apical side of the epithelium, TNF-α reduced the barrier properties of the colon, exerting a more pronounced effect on the permeability of the distal colon.