Ex Vivo 마우스의 포털 정맥을 통한 간 관류
Summary
이 프로토콜은 포털 정맥 관류를 통한 대사 연구를 위해 손상되지 않은 마우스 간을 절제하는 간단한 방법을 설명합니다.
Abstract
당뇨병, 전당뇨병, 비알콜성 지방간 질환(NAFLD) 및 비알콜성 지방간염(NASH)과 같은 대사성 질환이 점점 더 흔해지고 있습니다. 생체외 간 관류는 엄격하게 조절될 수 있는 영양 조건에서 핵 자기 공명(NMR)을 사용하여 간 대사를 종합적으로 분석할 수 있게 해줍니다. 실리코 시뮬레이션에서와 마찬가지로 호르몬 작용과 제약 개입의 효과를 평가하는 주로 이론적 인 수단으로 남아 있기 때문에 관류 된 간은 간 대사를 이해하기위한 가장 가치있는 테스트 베드 중 하나입니다. 이 연구들이 간 생리학에 대한 기본적인 통찰력을 안내하기 때문에 결과는 정확하고 재현 가능해야합니다. 생체외 간 관류의 재현성의 가장 큰 요인은 수술의 질이다. 따라서, 우리는 현장 NMR 실험의 맥락에서 생체외 마우스 간 관류를 수행하기 위해 조직적이고 간소화 된 방법을 도입했습니다. 우리는 또한 독특한 응용 프로그램을 설명하고 이러한 연구에서 직면 한 일반적인 문제에 대해 논의합니다. 전반적인 목적은 현장 NMR 실험의 맥락에서 간 절제술 및 관류에서 재현 가능한 결과를 얻기위한 황금 표준으로 간주되는 몇 년 동안 정제 한 기술에 대한 복잡하지 않은 가이드를 제공하는 것입니다. 자석에 대한 필드 중심까지의 거리뿐만 아니라 NMR 실험 중에 개입 할 수있는 조직의 접근성이 없기 때문에 우리의 방법은 새로운 방법입니다.
Introduction
생체 외 관류는 간 대사 연구에서 매우 중요하며, 포털 정맥을 통한 관류는 이러한 연구의 표준입니다. 간 대사를 개별적으로 연구하기 위해서는 다른 장기의 신진 대사 (즉, 전신 대사)로 인한 합병증을 피하고 호르몬 가용성 (인슐린, 글루카곤 등)을 조절하기 위해 간을 신체에서 절제해야합니다. 이 접근법은 당뇨병, NAFLD 및 NASH와 같은 질병이 간 대사에 미치는 영향뿐만 아니라 약물 작용 메커니즘을 이해하는 데 필수적 일 수 있습니다. 이 기사는 간 절제술과 관류에 대한 가이드 역할을합니다. 우리는 충분한 엄격함과 재현성으로 이러한 대사 간 연구를 수행하기위한 간소화 된 절차를 개발했습니다. 수술이 올바르게 수행되지 않으면 얻은 대사 데이터에 뚜렷한 변동성이 있습니다. 우리는 문헌 1,2,3,4,5에 기재된 바와 같이, 핵 자기 공명 (NMR) 분광계에서 계내에서 대사 연구의 맥락에서 문맥 정맥 카테터 삽입 및 간 절제술을 수행하는 조직화 된 방법을 기술한다.
현재, NMR 내의 유리 컬럼을 이용한 생체외 간 관류를 기술하는 문헌은 없다. 또한 마우스 간으로 절차를 수행하는 방법에 대한 명확한 예를 제공하는 비디오 또는 텍스트 간행물도 없으며, 특히 포털 정맥을 카테터화하고, 간을 절제하고, 간을 유리 기둥에 걸고, 매달아 놓는 방법을 보여줍니다. 유전자 변형 마우스는 간 대사를 연구하는 데 유비쿼터스로 사용되기 때문에 이것은 완전한 설명을받을 가치가있는 필수 절차입니다. 간 관류 수술은 새로운 것이 아니지만이 기사는이 절차에 관심이있는 모든 사람들을 돕기 위해이 논문에 설명 된 기술적 우수성을 보여주는 비디오와 함께 황금 표준 방법입니다. 여기에 제시된 방법은 질병 모델에서 대사 산물의 기능과 회전율을 감지하기 위해 실시간 신진 대사에 가장 잘 적용될 것입니다.
이 방법은 100cm 물 재킷 유리 컬럼을 사용하여 간이 NMR 튜브 내부의 향수에 의해 캡슐화 된 캐뉼라의 바닥에 매달릴 수있게합니다. 유리 재킷의 가열 된 물은 향수 온도를 제어하는 데 사용됩니다. 박층 산소 발생기는 pH 제어를 위해 95 % / 5 % O2 /CO2로 가압됩니다. 세 개의 개별 펌프를 사용하여 향수 컬럼 높이를 설정하여 간에 일정한 압력을 제공합니다. 유량은 일정한 압력의 적용 이상으로 제어되지 않습니다(그림 1). 간이 적절하게 기능하고 있는지 확인하기 위해 산소 측정은 유속과 함께 수행됩니다. 우리의 손에,이 전제 조건의 세트는 간 대사 기능의 평가를위한 매우 반복 가능한 NMR 실험으로 이어집니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 수술 절차는 도전적이며 재현 가능한 결과를 얻기 위해 광범위한 연습이 필요합니다. 이소플루란과 캐리어 가스는 가능한 한 많은 수술 절차를 통해 동물의 생존력을 유지하기 위해 필요에 따라 조정되어야합니다. 환경, 시간, 나이, 체중 및 기타 여러 요인이 마취에 영향을 미칩니다. 체중,식이 요법, 생쥐의 긴장 및 나이는 지방 축적이 포털 정맥을 시각화하는 것을 방해 할 수 있으므로 수술?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 국립 보건원 (R01-DK105346, P41-GM122698, 5U2C-DK119889)의 기금으로 지원되었습니다. 이 작업의 일부는 국립 과학 재단 협력 협약 No.에 의해 지원되는 국립 고 자기장 연구소의 고급 자기 공명 이미징 및 분광법 (AMRIS) 시설의 McKnight Brain Institute에서 수행되었습니다. DMR-1644779 및 플로리다 주.
Materials
| 1 mL Luer-Lock Single Use Sterile Disposable Syringe | N/A | N/A | Non-specific Brand |
| 100 cm Water Jacketed Glass Column | N/A | N/A | Custom Made |
| 2-0 Silk Suture | Braintree Scientific | N/A | |
| 22 Gauge Catherter 1 in. Without Safety | Terumo | SRFF2225 | |
| 23 G 0.75 in. Hypodemeric Needles | Exel International | 26407 | |
| 27 G 1.5 in. Hypodemeric Needles | Exel International | 26426 | |
| 4×4 in. Surgical Platform | N/A | N/A | Custom Made |
| 70% Alcohol Wipe | N/A | N/A | Non-specific Brand |
| Circulating Water Bath | MS Lauda | N/A | Model no longer manufactured |
| Cotton Tip Applicator | N/A | N/A | Non-specific Brand |
| Delicate Operating Scissors; Straight; Sharp-Sharp; 30mm Blade Length; 4 3/4 " | Roboz | RS-6702 | |
| Dumont #5/45 Forceps | Fine Scientific Tools | 11251-35 | |
| Dumont #7 – Fine Forceps | Fine Scientific Tools | 11274-20 | |
| Hemostats | Fine Scientific Tools | 13015-14 | |
| Heparin Sodium Injectable 1000 units/mL | RX Generics | 71288-0402-02 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 14043-0704-06 | |
| Lidocaine HCl 2% | VEDCO Inc. | 50989-0417-12 | |
| Membrane-Thin-Layer Oxygenator | Radnoti | N/A | |
| Metzenbaum Scissors; Curved; Blunt; 27 mm Blade Length; 5 " | Roboz | RS-6013 | |
| Oxygen Meter System | Hanstech Instruments Ltd. | N/A | |
| Saline 0.9% Solution | N/A | N/A | Saline is made in lab |
| Scale | N/A | N/A | Non-specific Brand |
| Variable Speed Analog Console Pump Systems | Cole Palmer | N/A | Models are custom per application |
| Weigh boats | N/A | N/A | Non-specific Brand |
References
- Ragavan, M., McLeod, M. A., Giacalone, A. G., Merritt, M. E. Hyperpolarized Dihydroxyacetone Is a Sensitive Probe of Hepatic Gluconeogenic State. Metabolites. 11 (7), 441 (2021).
- Lumata, L. Hyperpolarized (13)C Magnetic Resonance and Its Use in Metabolic Assessment of Cultured Cells and Perfused Organs. Methods in Enzymology. 561, 561-573 (2015).
- Moreno, K. X., et al. Real-time detection of hepatic gluconeogenic and glycogenolytic states using hyperpolarized [2-13C] dihydroxyacetone. The Journal of Biological Chemistry. 289 (52), 35859-35867 (2014).
- Moreno, K. X., et al. Hyperpolarized δ-[1-13C] gluconolactone as a probe of the pentose phosphate pathway. NMR in Biomedicine. 30 (6), (2017).
- Merritt, M. E., Harrison, C., Sherry, A. D., Malloy, C. R., Burgess, S. C. Flux through hepatic pyruvate carboxylase and phosphoenolpyruvate carboxykinase detected by hyperpolarized 13C magnetic resonance. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (47), 19084-19089 (2011).
- Bailey, L. E., Ong, S. D. Krebs-Henseleit solution as a physiological buffer in perfused and superfused preparations. Journal of Pharmacological Methods. 1 (2), 171-175 (1978).
- Kolwicz, S. C., Tian, R. Assessment of Cardiac Function and Energetics in Isolated Mouse Hearts Using 31P NMR Spectroscopy. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (42), e2069 (2010).
- Hwang, G. H., et al. Protective effect of butylated hydroxylanisole against hydrogen peroxide-induced apoptosis in primary cultured mouse hepatocytes. Journal of Veterinary Science. 16 (1), 17-23 (2015).
- Bessems, M., et al. The isolated perfused rat liver: standardization of a time-honoured model. Laboratory Animals. 40 (3), 236-246 (2006).
- Beal, E. W., et al. A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (136), e57541 (2018).
- Collins, J. B., Song, J., Mahabir, R. C. Onset and duration of intradermal mixtures of bupivacaine and lidocaine with epinephrine. The Canadian Journal of Plastic Surgery. 21 (1), 51-53 (2013).
- . Medical Dictionary Available from: https://www.merriam-webster.com/medical (2022)
- Thorpe, D. R. . A Dissection in Color: The Rat (and the Sheep’s Brain). , (1968).
- Cabral, F., et al. Purification of Hepatocytes and Sinusoidal Endothelial Cells from Mouse Liver Perfusion. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (132), e56993 (2018).
- . Operations Manual Setup, Installation and Maintenance Available from: https://www.chem.ucla.edu/dept/Faculty/merchant/pdf/electrode_prep_maintenance.pdf (2006)
- . Heparin Available from: https://go.drugbank.com/drugs/DB01109 (2022)
- Overmyer, K. A., Thonusin, C., Qi, N. R., Burant, C. F., Evans, C. R. Impact of anesthesia and euthanasia on metabolomics of mammalian tissues: studies in a C57BL/6J mouse model. PloS One. 10 (2), 0117232 (2015).
