Hyperglycemic क्लैंप और Hypoglycemic दबाना सचेत चूहों में
Summary
एक हाइपरग्लाइसेमिक क्लैंप का उपयोग उच्च रक्त शर्करा एकाग्रता के साथ इंसुलिन रिलीज को मापने के लिए किया जाता है। एक हाइपोग्लाइसेमिक क्लैंप काउंटर-नियामक प्रतिक्रियाओं द्वारा प्रेरित ग्लूकोज उत्पादन को मापने के लिए है। दोनों विधियां एक ही सर्जिकल प्रक्रिया का उपयोग करती हैं। यहां, हम प्रणालीगत ग्लूकोज चयापचय का आकलन करने के लिए एक क्लैंप तकनीक प्रस्तुत करते हैं।
Abstract
मधुमेह मेलेटस (डीएम) अग्नाशयी β-कोशिकाओं (टाइप 1 डीएम) से अपर्याप्त इंसुलिन रिलीज और मांसपेशियों, यकृत और वसा ऊतकों (टाइप 2 डीएम) में इंसुलिन संवेदनशीलता के कारण होता है। इंसुलिन इंजेक्शन डीएम रोगियों का इलाज करता है लेकिन साइड इफेक्ट के रूप में हाइपोग्लाइसीमिया की ओर जाता है। कोर्टिसोल और कैटेकोलामाइन को हाइपोग्लाइसीमिया को पुनर्प्राप्त करने के लिए यकृत से ग्लूकोज उत्पादन को सक्रिय करने के लिए जारी किया जाता है, जिसे काउंटर-नियामक प्रतिक्रियाएं (सीआरआर) कहा जाता है। कृंतक मॉडल का उपयोग करके डीएम अनुसंधान में, ग्लूकोज सहिष्णुता परीक्षण और 2-डीऑक्सी-ग्लूकोज इंजेक्शन का उपयोग क्रमशः इंसुलिन रिलीज और सीआरआर को मापने के लिए किया जाता है। हालांकि, प्रयोगों के दौरान रक्त शर्करा सांद्रता लगातार बदलती रहती है, जिससे शुद्ध इंसुलिन रिलीज और सीआरआर का आकलन करने में कठिनाई होती है। यह लेख एक विधि का वर्णन करता है जिसमें रक्त ग्लूकोज को क्रमशः इंसुलिन और सीआरआर हार्मोन की रिहाई की तुलना करने के लिए सचेत चूहों में 250 मिलीग्राम / डीएल या 50 मिलीग्राम / डीएल पर रखा जाता है।
पॉलीथीन टयूबिंग चूहों की मन्या धमनी और जुगुलर नस में प्रत्यारोपित किया जाता है, और चूहों सर्जरी से उबरने के लिए अनुमति दी जाती है. जुगुलर नस टयूबिंग एक निरंतर और परिवर्तनीय दर पर इंसुलिन या ग्लूकोज जलसेक को सक्षम करने के लिए एक सिरिंज पंप के साथ हैमिल्टन सिरिंज से जुड़ा हुआ है। कैरोटिड धमनी टयूबिंग रक्त संग्रह के लिए है। हाइपरग्लाइसेमिक क्लैंप के लिए, 30% ग्लूकोज नस में डाला जाता है, और रक्त शर्करा का स्तर धमनी रक्त से हर 5 मिनट या 10 मिनट में मापा जाता है। 30% ग्लूकोज की जलसेक दर तब तक बढ़ जाती है जब तक कि रक्त शर्करा का स्तर 250 मिलीग्राम / डीएल न हो जाए। इंसुलिन सांद्रता को मापने के लिए रक्त एकत्र किया जाता है। हाइपोग्लाइसेमिक क्लैंप के लिए, 10 एमयू / किग्रा / मिनट इंसुलिन को 30% ग्लूकोज के साथ संक्रमित किया जाता है, जिसकी जलसेक दर रक्त शर्करा के स्तर के 50 मिलीग्राम / डीएल को बनाए रखने के लिए परिवर्तनशील है। काउंटर-नियामक हार्मोन को मापने के लिए रक्त एकत्र किया जाता है जब ग्लूकोज जलसेक और रक्त ग्लूकोज दोनों स्थिर स्थिति में पहुंच जाते हैं। हाइपरग्लाइसेमिक और हाइपोग्लाइसेमिक क्लैंप दोनों में एक ही सर्जिकल प्रक्रिया और प्रयोगात्मक सेटअप होते हैं। इस प्रकार, यह विधि प्रणालीगत ग्लूकोज चयापचय के शोधकर्ताओं के लिए उपयोगी है।
Introduction
ग्लूकोज कोशिकाओं के लिए ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, और ग्लूकोज की कमी से विभिन्न प्रकार के लक्षण और जटिलताएं हो सकती हैं। कम ग्लूकोज की स्थिति में (हाइपोग्लाइसीमिया, आमतौर पर उपवास रक्त शर्करा के स्तर में 70 मिलीग्राम / डीएल से कम, लेकिन एक एकल मूल्य1 द्वारा निर्धारित नहीं किया जाना चाहिए), सबसे आम लक्षणों में कमजोरी, भ्रम, पसीना और सिरदर्द शामिल हैं। यह मस्तिष्क समारोह को भी बाधित कर सकता है और हृदय संबंधी घटनाओं और मृत्यु दर के जोखिम को बढ़ा सकताहै। इसके विपरीत, हाइपरग्लेसेमिया एक चिकित्सा स्थिति है जिसमें प्लाज्मा ग्लूकोज एकाग्रता सामान्य स्तर से अधिक हो जाती है (आमतौर पर उपवास रक्त शर्करास्तर 3 में 126 मिलीग्राम / डीएल >)। यह मधुमेह वाले व्यक्तियों में हो सकता है जिनके पास इंसुलिन उत्पादन या उपयोग में कमी है। हाइपरग्लेसेमिया मधुमेह केटोएसिडोसिस का कारण बन सकता है, जो तब होता है जब शरीर ऊर्जा के लिए ग्लूकोज का उपयोग नहीं कर सकता है, बल्कि ईंधन के लिए फैटी एसिड को तोड़ देता है। हाइपरग्लाइसेमिक हाइपरोस्मोलर राज्य भी मृत्यु दर बढ़ाताहै 4. लंबे समय तक हाइपरग्लेसेमिया रक्त वाहिकाओं, नसों और अंगों को नुकसान पहुंचा सकता है, जिससे हृदय रोग, रेटिनोपैथी और गुर्दे की बीमारियों जैसी कई पुरानी जटिलताओं का विकास हो सकता है। इस प्रकार, रक्त शर्करा की एकाग्रता को 100 मिलीग्राम / डीएल और 120 मिलीग्राम / डीएल के बीच एक तंग सीमा में बनाए रखा जाना चाहिए।
रक्त ग्लूकोज को एक-डिब्बे मॉडल(चित्रा 1ए)में ग्लूकोज इनपुट और आउटपुट के बीच संतुलन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ग्लूकोज इनपुट में भोजन से अवशोषित ग्लूकोज और यकृत, गुर्दे और छोटी आंत से ग्लूकोज उत्पादन शामिल है। ग्लूकोज आउटपुट में ऊतकों में ग्लूकोज तेज और गुर्दे से ग्लूकोज निपटान शामिल है। ग्लूकोज इनपुट और आउटपुट दोनों की मात्रा अंतःस्रावी हार्मोन द्वारा नियंत्रित होती है। उदाहरण के लिए, ग्लूकागन, कॉर्टिकोस्टेरोन और कैटेकोलामाइन, जिन्हें काउंटर-नियामक हार्मोन के रूप में जाना जाता है, तब जारी किए जाते हैं जब रक्त शर्करा का स्तर5 कम हो जाता है। वे ग्लाइकोजन के टूटने और ग्लूकोज के संश्लेषण को उत्तेजित करते हैं, मुख्य रूप से यकृत से; इन प्रक्रियाओं को क्रमशः ग्लाइकोजेनोलिसिस और ग्लूकोनोजेनेसिस के रूप में जाना जाता है। हाइपरग्लेसेमिया अग्नाशयी β कोशिकाओं से इंसुलिन रिलीज को बढ़ाता है और मांसपेशियों, वसा ऊतकों और हृदय 6,7,8,9में ग्लूकोज तेज को उत्तेजित करता है। व्यायाम इंसुलिन-स्वतंत्र ग्लूकोज तेजबढ़ाता है 10. सहानुभूति तंत्रिका तंत्र मांसपेशियों और भूरे रंग के वसा ऊतक 6,11 में ग्लूकोज तेज बढ़ जाती है. परिधीय ऊतकों में ग्लूकोज चयापचय को विनियमित करने की क्षमता को मापने के लिए, शोधकर्ता आमतौर पर ग्लूकोज सहिष्णुता परीक्षण (जीटीटी) और इंसुलिन सहिष्णुता परीक्षण (आईटीटी)(चित्रा 1बी,सी)का उपयोग करते हैं। जीटीटी में, दो कारकों पर विचार किया जाना चाहिए: इंसुलिन रिलीज और इंसुलिन संवेदनशीलता (चित्रा 1 बी)। हालांकि, 120 मिनट परीक्षण के दौरान ग्लूकोज एकाग्रता वक्र प्रत्येक माउस में अलग है, जो हार्मोन रिलीज के विभिन्न मात्रा को प्रभावित कर सकते हैं. आईटीटी में, रक्त शर्करा को इंसुलिन संवेदनशीलता और काउंटर-नियामक हार्मोन की रिहाई दोनों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इसलिए, जीटीटी और आईटीटी में ग्लूकोज चयापचय, इंसुलिन रिलीज और इंसुलिन संवेदनशीलता का सटीक अर्थ निर्धारित करना मुश्किल है, ऐसी स्थितियों में जहां रक्त शर्करा का स्तर स्थिर नहीं है।
इन समस्याओं को दूर करने के लिए, रक्त शर्करा को निरंतर स्तर (या “क्लैंप”) पर रखना वांछनीय है। हाइपरग्लाइसेमिक क्लैंप में, रक्त शर्करा के स्तर को एक विशिष्ट स्तर तक बढ़ाने के लिए ग्लूकोज को रक्तप्रवाह में डाला जाता है और फिर उस स्तर पर कुछ समय के लिए बनाए रखा जाता है। संक्रमित ग्लूकोज की मात्रा एक स्थिर स्थिति बनाए रखने के लिए हर 5-10 मिनट में रक्त शर्करा के स्तर के माप के आधार पर समायोजित किया जाता है। यह तकनीक एक क्लैंप ग्लूकोज स्तर पर इंसुलिन स्राव के मापदंडों को समझने के लिए विशेष रूप से उपयोगी है। हाइपोग्लाइसेमिक क्लैंप इंसुलिन को संक्रमित करके निम्न रक्त शर्करा के स्तर को बनाए रखने की एक विधि है। एक विशिष्ट रक्त शर्करा स्तर को बनाए रखने के लिए ग्लूकोज को एक चर दर पर संक्रमित किया जाता है। यदि माउस हाइपोग्लाइसीमिया से ठीक नहीं हो सकता है, तो अधिक ग्लूकोज को संक्रमित किया जाना चाहिए।
हालांकि वहाँ hyperglycemic और hypoglycemic clamps प्रदर्शन करने के लिए कई फायदे हैं, शल्य चिकित्सा और प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं तकनीकी रूप से मुश्किल माना जाता है. इस प्रकार, कुछ शोध समूह उन्हें करने में सक्षम हैं। हमने कम बजट पर इन प्रयोगों को शुरू करने के लिए वित्तीय और कार्यबल की कमी वाले शोधकर्ताओं के लिए इन तरीकों का वर्णन करने का लक्ष्य रखा है।
Protocol
Representative Results
Discussion
विधि यहाँ वर्णित एक सरल एक है कि विंदुक युक्तियों, सीरिंज, और अन्य वस्तुओं साधारण प्रयोगशालाओं में पाया के साथ किया जा सकता है. हालांकि शोधकर्ताओं को अतिरिक्त ट्यूब और पंप खरीदने की आवश्यकता हो सकती है,…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को उत्कृष्ट युवा शोधकर्ताओं (MEXT से) के लिए अग्रणी पहल द्वारा समर्थित किया गया था; वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए सहायता अनुदान (बी) (अनुदान संख्या JP21H02352); चिकित्सा अनुसंधान और विकास के लिए जापान एजेंसी (AMED-RPIME, अनुदान संख्या JP21gm6510009h0001, JP22gm6510009h999901); उहेरा मेमोरियल फाउंडेशन; चयापचय संबंधी विकारों पर अनुसंधान के लिए एस्टेलस फाउंडेशन; सुजुकेन मेमोरियल फाउंडेशन, अकियामा लाइफ साइंस फाउंडेशन, और नारिशिगे न्यूरोसाइंस रिसर्च फाउंडेशन। हम इस पांडुलिपि के मसौदे को संपादित करने के लिए नूर फरेहान असगर, पीएचडी को भी धन्यवाद देते हैं।
Materials
| Adhesive glue | Henkel AG & Co. KGaA | LOCTITE 454 | |
| ELISA kit (C-peptide) | Morinaga Institute of Bilogical Science Inc | M1304 | Mouse C-peptide ELISA Kit |
| ELISA kit (insulin) | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 633-03411 | LBIS Mouse Insulin ELISA Kit (U-type) |
| Handy glucose meter | Nipro Co. | 11-777 | Free Style Freedom Lite |
| Insulin (100U/ml) | Eli Lilly & Co. | 428021014 | Humulin R (100U/ml) |
| Mouse | Japan SLC Inc. | C57BL/6NCrSlc | C57BL |
| Suture | Natsume seisakusho | C-23S-560 No.2 | Sterilized |
| Syringe Pump | Pump Systems Inc. | NE-1000 | |
| Synthetic suture | VÖMEL | HR-17 | |
| Tubing1 | AS ONE Corporation | 9-869-01 | LABORAN(R) Silicone Tube |
| Tubing2 | Fisher Scientific | 427400 | BD Intramedic PE Tubing |
| Tubing3 | IGARASHI IKA KOGYO CO., LTD. | size5 | Polyethylene tubing size5 |
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