نموذج من تسريب المغذيات المزمنة في الفئران
Summary
يوصف بروتوكول للدفعات المزمن من الجلوكوز وIntralipid في الفئران. هذا النموذج يمكن استخدامه لدراسة تأثير المغذيات الزائدة على وظيفة الجهاز والمعلمات الفسيولوجية.
Abstract
فإنه يفترض التعرض المزمن لمستويات مفرطة من المغذيات تؤثر على وظيفة من عدة أعضاء وأنسجة والإسهام في تطوير العديد من المضاعفات المرتبطة بالسمنة ومتلازمة التمثيل الغذائي، بما في ذلك السكري من النوع 2. لدراسة الآليات التي مستويات مفرطة من الجلوكوز والأحماض الدهنية تؤثر على البنكرياس خلايا بيتا وإفراز الأنسولين، أنشأنا نموذجا ضخ المواد الغذائية المزمنة في الفئران. يتكون هذا الإجراء من القسطرة في الوريد الوداجي الأيمن والشريان السباتي الأيسر تحت التخدير العام، والسماح فترة النقاهة لمدة 7 أيام؛ ربط القسطرة إلى مضخات باستخدام قطب ونظام موازنة التي تمكن الحيوان من التحرك بحرية في القفص، وغرس الجلوكوز و / أو Intralipid (مستحلب زيت فول الصويا الذي يولد خليط من ما يقرب من 80٪ unsaturated/20٪ الأحماض الدهنية المشبعة عندما غرست مع الهيبارين) لمدة 72 ساعة. هذا النموذج يقدم عدة ADVANTAغيس، بما في ذلك إمكانية لتعديل ناعما المستويات المستهدفة لتعميم الجلوكوز والأحماض الدهنية، وخيار المشاركة في ضخ المركبات الدوائية، والإطار الزمني قصير نسبيا بالمقارنة مع النماذج الغذائية. ويمكن استخدامه لدراسة آليات الخلل الناجم عن المغذيات في مجموعة متنوعة من الأجهزة واختبار فعالية الأدوية في هذا السياق.
Introduction
وقد اقترحت مستويات مرتفعة مزمنة من الجلوكوز والدهون في الدورة الدموية إلى المساهمة في التسبب في مرض السكري نوع 2 عن طريق تغيير وظيفة من عدة أجهزة المتورطين في الحفاظ على توازن الجلوكوز بما في ذلك، ولكن ليس على سبيل الحصر، والبنكرياس خلايا بيتا (مراجعة في 1). وتذهب فرضية أن glucotoxicity ارتفاع السكر في الدم المزمن يؤدي إلى تفاقم الخلل خلايا بيتا التي أدت إلى ارتفاع السكر في الدم في المقام الأول، وبالتالي خلق حلقة مفرغة، والمساهمة في تدهور السيطرة على مستويات الجلوكوز في نوع 2 مرضى السكري. وعلى نحو مماثل، يقترح فرضية glucolipotoxicity أن الارتفاعات ما يصاحب ذلك من مستويات الجلوكوز والدهون، وغالبا ما لوحظ في مرض السكري من النوع 2، تضر خلايا بيتا.
فك رموز الآليات الخلوية والجزيئية من الآثار الضارة من المواد الغذائية مرتفعة بشكل مزمن في البنكرياس وظيفة خلايا بيتا هو المفتاح لunderstandiنانوغرام من التسبب في مرض السكري من النوع 2 1. تحقيقا لهذه الغاية، وعدد كبير من الدراسات التي بحثت آليات المغذيات الزائدة المزمنة فيفو السابقين في الجزر المعزولة لانجرهانز في المختبر أو في النسيلي، خطوط الخلايا إفراز الانسولين. ومع ذلك، وترجمة النتائج التي تم الحصول عليها في هذه النظم نموذج للكائن الحي كله المعقدة، ولا سيما لأن تركيزات الأحماض الدهنية المستخدمة في الخلايا المستزرعة أو الجزر نادرا ما تتطابق مع مستويات تداولها في المنطقة المجاورة للخلايا بيتا في الجسم الحي 2. من ناحية أخرى، وقد تم فحص آليات فشل خلايا بيتا في استجابة لزيادة المغذيات في نماذج القوارض من مرض السكري، كما يتضح من زوكر السكري الفئران الدهنية 3،4، ويربوع Psammomys obesus (5) وعالية من الدهون نظام غذائي بنك الاحتياطي الفيدرالي الماوس 6. هذه النماذج، ومع ذلك، تتميز حالات الشذوذ الأيضي الجوهرية وليست قابلة بسهولة للتلاعب من الجلوكوز في الدمو / أو مستويات الدهون في وضع أكثر سيطرة وأقل المزمنة. لتكون قادرة على تغيير تعميم مستويات المغذيات في إطار زمني من الأيام في الحيوانات العادية خلاف ذلك، قمنا بتطوير نموذج التسريب المزمنة في الفئران العادية والتي تمكننا من دراسة آثار الدهون والجلوكوز، وحده أو في الجمع، وعلى المعلمات الفسيولوجية وظيفة 7،8.
Protocol
Representative Results
Discussion
ورغم أن عددا من الدراسات السابقة قد استخدمت الحقن المزمن من الجلوكوز (مثلا 10-15) أو الدهون (مثل 16،17) في القوارض، على حد علمنا قد فقط تم الإبلاغ عن ضخ المؤتلفة لكل من الوقود في الفئران 18. نموذج التسريب المزمنة المقدمة هنا تقدم العديد من المزايا…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (R01DK58096 إلى فنسنت Poitout). فنسنت Poitout يحمل كرسي أبحاث كندا في مرض السكري والبنكرياس وظيفة خلايا بيتا. تلقى بدر Zarrouki زمالات ما بعد الدكتوراه من شركة ميرك وايلي ليلي. كان مدعوما من قبل FONTES Ghislaine زمالة ما بعد الدكتوراه من الرابطة الكندية للسكري.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Saline 0.9% | BD | JB1324 | |
| Dextrose 70% | McKesson | ||
| Intralipid 20% | Fresenius Kabi | JB6023 | |
| Metricide (Glutaraldehyde 2.6%) | Metrex | 11-1401 | |
| Heparin Sodium 10,000 USP u/ml | PPC | ||
| Carprofen | Metacam | ||
| Glycopyrrolate | Sandoz | ||
| Isoflurane | Abbott | ||
| Chlohexidine 2% | |||
| Alcohol 70% | |||
| Iodine | |||
| PE-50 | BD | 427411 | |
| CO-EX T22 | Instech Solomon | BCOEX-T22 | |
| Connector 22G | Instech Solomon | SC22/15 | |
| Swivel 22G | Instech Solomon | 375/22PS | |
| Y-Connector 22G | Instech Solomon | ||
| Counterbalance and arm | Instech Solomon | CM375BP | |
| 23 G blunted needles | Instech Solomon | LS23 | |
| 23 G canulation pins | Instech Solomon | SP23/12 | |
| Tethers (12 inch) | Lomir | RT12D | |
| Infusion jackets | Lomir | RJ01, RJ02, RJ03, RJ04 | |
| (SM-XL) | |||
| Tether attachment piece | Lomir | RS T1 | |
| 60 ml syringe | BD | 309653 | |
| 1 ml syringe | BD | 309602 |
References
- Poitout, V., Robertson, R. P. Glucolipotoxicity: fuel excess and beta-cell dysfunction. Endocr. Rev. 29, 351-366 (2008).
- Poitout, V., et al. Glucolipotoxicity of the pancreatic beta cell. Biochim. Biophys. Acta. 1801, 289-298 (2010).
- Unger, R. H. Minireview: weapons of lean body mass destruction: the role of ectopic lipids in the metabolic syndrome. Endocrinology. 144, 5159-5165 (2003).
- Harmon, J. S., Gleason, C. E., Tanaka, Y., Poitout, V., Robertson, R. P. Antecedent hyperglycemia, not hyperlipidemia, is associated with increased islet triacylglycerol content and decreased insulin gene mRNA level in Zucker diabetic fatty rats. Diabetes. 50, 2481-2486 (2001).
- Bachar, E., Ariav, Y., Cerasi, E., Kaiser, N., Leibowitz, G. Neuronal nitric oxide synthase protects the pancreatic beta cell from glucolipotoxicity-induced endoplasmic reticulum stress and apoptosis. Diabetologia. 53, 2177-2187 (2010).
- Peyot, M. L., et al. Beta-cell failure in diet-induced obese mice stratified according to body weight gain: secretory dysfunction and altered islet lipid metabolism without steatosis or reduced beta-cell mass. Diabetes. 59, 2178-2187 (2010).
- Hagman, D. K., et al. Cyclical and alternating infusions of glucose and intralipid in rats inhibit insulin gene expression and Pdx-1 binding in islets. Diabetes. 57, 424-431 (2008).
- Fontes, G., et al. Glucolipotoxicity age-dependently impairs beta cell function in rats despite a marked increase in beta cell mass. Diabetologia. 53, 2369-2379 (2010).
- Stein, D. T., et al. Essentiality of circulating fatty acids for glucose-stimulated insulin secretion in the fasted rat. J. Clin. Invest. 97, 2728-2735 (1996).
- Leahy, J. L., Cooper, H. E., Weir, G. C. Impaired insulin secretion associated with near normoglycemia. Study in normal rats with 96-h in vivo glucose infusions. Diabetes. 36, 459-464 (1987).
- Hager, S. R., Jochen, A. L., Kalkhoff, R. K. Insulin resistance in normal rats infused with glucose for 72 h. The American Journal of Physiology. 260, 353-362 (1991).
- Laybutt, D. R., Chisholm, D. J., Kraegen, E. W. Specific adaptations in muscle and adipose tissue in response to chronic systemic glucose oversupply in rats. The American Journal of Physiology. 273, E1-E9 (1997).
- Jonas, J. C., et al. High glucose stimulates early response gene c-Myc expression in rat pancreatic beta cells. The Journal of Biological Chemistry. 276, 35375-35381 (2001).
- Tang, C., et al. Glucose-induced beta cell dysfunction in vivo in rats: link between oxidative stress and endoplasmic reticulum stress. Diabetologia. 55, 1366-1379 (2012).
- Alonso, L. C., et al. Glucose infusion in mice: a new model to induce beta-cell replication. Diabetes. 56, 1792-1801 (2007).
- Magnan, C., Gilbert, M., Kahn, B. B. Chronic free fatty acid infusion in rats results in insulin resistance but no alteration in insulin-responsive glucose transporter levels in skeletal muscle. Lipids. 31, 1141-1149 (1996).
- Goh, T. T., et al. Lipid-induced beta-cell dysfunction in vivo in models of progressive beta-cell failure. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 292, 549-560 (2007).
- Pascoe, J., et al. Free fatty acids block glucose-induced beta-cell proliferation in mice by inducing cell cycle inhibitors p16 and p18. Diabetes. 61, 632-641 (2012).
- Bell, C. G., Walley, A. J., Froguel, P. The genetics of human obesity. Nature Reviews. Genetics. 6, 221-234 (2005).
- Fontes, G., Hagman, D. K., Latour, M. G., Semache, M., Poitout, V. Lack of preservation of insulin gene expression by a glucagon-like peptide 1 agonist or a dipeptidyl peptidase 4 inhibitor in an in vivo model of glucolipotoxicity. Diabetes Res. Clin. Pract. 87, 322-328 (2010).
- Crawford, P. A., Schaffer, J. E. Metabolic stress in the myocardium: Adaptations of gene expression. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. , (2012).
- Kewalramani, G., Bilan, P. J., Klip, A. Muscle insulin resistance: assault by lipids, cytokines and local macrophages. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab Care. 13, 382-390 (2010).
- Cusi, K. Role of obesity and lipotoxicity in the development of nonalcoholic steatohepatitis: pathophysiology and clinical implications. Gastroenterology. 142, 711-725 (2012).
