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時空間マッピングは、経口L-アルギニンサプリメントによって改善mdxジストロフィーマウスにおける地域の胃腸機能障害を明らかにする
Spatiotemporal Mapping Reveals Regional Gastrointestinal Dysfunction in mdx Dystrophic Mice Ameliorated by Oral L-arginine Supplementation.
PMID: 31715094 PMCID: PMC6955187. DOI: 10.5056/jnm19029.
抄録
背景・目的:
デュシェンヌ型筋ジストロフィー患者は、一酸化窒素産生の調節障害に起因すると考えられる消化管機能の著しい障害を呈している。神経細胞の一酸化窒素合成酵素の発現および／または活性を増加させる化合物は、GI機能障害を改善し、ジストロフィー患者のQOLを向上させる可能性がある。我々は、ビデオイメージングと時空間マッピングを用いて、ジストロフィーマウスのGI機能障害を同定し、一酸化窒素を増強するための食事介入が筋ジストロフィーにおける異常な結腸活動を緩和できるかどうかを判断した。
Background/Aims: Patients with Duchenne muscular dystrophy exhibit significant, ongoing impairments in gastrointestinal (GI) function likely resulting from dysregulated nitric oxide production. Compounds increasing neuronal nitric oxide synthase expression and/or activity could improve GI dysfunction and enhance quality of life for dystrophic patients. We used video imaging and spatiotemporal mapping to identify GI dysfunction in dystrophic mice and determine whether dietary intervention to enhance nitric oxide could alleviate aberrant colonic activity in muscular dystrophy.
方法:
4週齢の雄のC57BL/10とマウスは、無添加（コントロール）またはL-アラニン、L-アルギニン、またはL-シトルリンを補充（1g/kg/日）した特殊な食事を8週間摂取した。治療の終了時に、マウスを頸椎脱臼により犠牲にし、大腸の運動性をex vivoで時空間(ST)マッピングにより調べた。
Methods: Four-week-old male C57BL/10 and mice received a specialized diet either with no supplementation (control) or supplemented (1 g/kg/day) with L-alanine, L-arginine, or L-citrulline for 8 weeks. At the conclusion of treatment, mice were sacrificed by cervical dislocation and colon motility examined by spatiotemporal (ST) mapping ex vivo.
研究成果:
STマッピングにより、コントロールおよびL-アラニンを補充した食事を与えたマウスの中・遠位結腸における収縮数の増加が、C57BL/10マウスと比較して確認された（<0.05）。L-アルギニンまたはL-シトルリンの投与は、C57BL/10マウスと比較してマウスの遠位結腸の収縮数を減少させた（< 0.05）。
Results: ST mapping identified increased contraction number in the mid and distal colon of mice on control and L-alanine supplemented diets relative to C57BL/10 mice ( < 0.05). Administration of either L-arginine or L-citrulline attenuated contraction number in distal colons of mice relative to C57BL/10 mice.
結論:
デュシェンヌ型筋ジストロフィーにおけるGI機能障害は、生活の質に影響を与える問題として悲しくも軽視されてきた。STマッピングにより、ジストロフィーマウスの局所的なGI機能障害が同定された。GI管内の一酸化窒素シグナル伝達を増加させるための食事介入により、大腸収縮の数が減少し、安静時の大腸収縮が緩和された。これらのマウスにおける知見は、L-アルギニンが大腸の運動性を改善し、デュシェンヌ型筋ジストロフィーにおけるGI不快感の緩和、臨床治療の改善、生活の質の向上に関連する可能性があることを明らかにした。
Conclusions: GI dysfunction in Duchenne muscular dystrophy has been sadly neglected as an issue affecting quality of life. ST mapping identified regional GI dysfunction in the dystrophic mouse. Dietary interventions to increase nitric oxide signaling in the GI tract reduced the number of colonic contractions and alleviated colonic constriction at rest. These findings in mice reveal that L-arginine can improve colonic motility and has potential therapeutic relevance for alleviating GI discomfort, improving clinical care, and enhancing quality of life in Duchenne muscular dystrophy.