דגם של עירוי מזין כרוני בחולדה
Summary
פרוטוקול לחליטות כרוניות של גלוקוז וIntralipid בחולדות מתואר. מודל זה יכול לשמש כדי לחקור את ההשפעה של עודף חומרי מזון על תפקוד איברים ופרמטרים פיסיולוגיים.
Abstract
חשיפה כרונית לרמות מופרזות של חומרים מזינים הנחה היא להשפיע על הפונקציה של מספר איברים ורקמות ולתרום להתפתחות של סיבוכים רבים הקשורות להשמנה ותסמונת המטבולית, כולל סוכרת מהסוג 2. כדי לחקור את המנגנונים שבאמצעותם רמות עודפות של גלוקוז וחומצות שומן משפיעות על התא בטא בלבלב ואת הפרשת האינסולין, הקמנו מודל עירוי תזונתי כרוני בעכברים. ההליך מורכב מcatheterizing וריד הצוואר הימני ועורק הצוואר שמאלי תחת הרדמה כללית, המאפשר תקופת החלמה של 7 ימים; חיבור צנתרים למשאבות באמצעות מערכת המאפשרת משקל נגד בעלי החיים לנוע בחופשיות בכלוב ומסתובב, ויציקה גלוקוז ו / או Intralipid (תחליב שמן סויה שיוצר תערובת של כ -80% unsaturated/20% חומצות שומן רוויים, כאשר חדורים עם הפרין) ל72 שעות. מודל זה מציע כמה AdvantaGES, כולל אפשרות דק לווסת את רמות הגלוקוז ביעד של מחזור וחומצות שומן; האפשרות לשתף להחדיר תרכובות תרופתיות, ומסגרת הזמן הקצרה יחסית, בניגוד למודלים תזונתיים. ניתן להשתמש בו כדי לבחון את המנגנונים של תפקוד הנגרם תזונתי במגוון רחב של איברים ולבדוק את היעילות של תרופות בהקשר זה.
Introduction
רמות גבוהות כרוני של גלוקוז ושומנים במחזור הדם הוצעו לתרום לפתוגנזה של סוכרת מהסוג 2 על ידי שינוי הפונקציה של מספר איברים המעורבים בשמירה על הומאוסטזיס הגלוקוז לרבות, אך לא רק, התא בטא בלבלב (הנסקרת ב 1). יוצא מתוך ההנחה שההשערה glucotoxicity היפרגליקמיה כרונית מחמירה את פגם התא בטא שהוליד היפרגליקמיה במקום הראשון, ובכך יוצרים מעגל אכזרי ותורם להידרדרות של בקרת הגלוקוז בחולי סוכרת מהסוג 2. כמו כן, מוצעת כי השערת glucolipotoxicity גבהים קשורים של רמות הגלוקוז ושומנים בדם, כפי שנצפו לעתים קרובות בסוכרת מהסוג 2, הם מזיקים לתאי בטא.
פענוח המנגנונים התאיים ומולקולריים של ההשפעות המזיקות של חומרים מזינים כרוני גבוהים על תפקוד תא בטא בלבלב הוא מפתח לunderstanding של פתוגנזה של סוכרת מהסוג 1 2. לשם כך, מספר רב של מחקרים שבחן את המנגנונים של vivo לשעבר העודף התזונתי הכרוני באיים לנגרהנס מבודדים או במבחנה בשורות תאים משובטות, אינסולין. עם זאת, התרגום של הממצאים שהתקבלו במערכות מודל אלה כדי האורגניזם כולו הוא מורכב, בפרט משום שהריכוזים של חומצות שומן המשמשות בתאים או באיים בתרבית לעתים רחוקות להתאים את הרמות במחזור בקרבת תאי הביתא בvivo 2. מצד השני, את המנגנונים של כישלון תא בטא בתגובה לעודף חומרי מזון נבדקו במודלים של מכרסמים של סוכרת, כפי שהודגם על ידי צוקר חולדת 3,4 שומן סוכרתי, הגרביל Psammomys obesus 5 ועתיר שומן הדיאטה הפד עכבר 6. מודלים אלה, לעומת זאת, מאופיינים בהפרעות מטבוליות פנימיות ולא בקלות נוחה למניפולציות של גלוקוז בדםו / או רמות שומנים בסביבה יותר מבוקרת ופחות כרונית. כדי להיות מסוגל לשנות את רמות חומרים המזינים במחזור בפרק זמן של ימים בבעלי חיים נורמלים בדרך כלל, פיתחנו מודל עירוי כרוני בחולדות נורמליות אשר מאפשר לנו לבחון את ההשפעות של שומנים וסוכר, לבד או בשילוב, על פרמטרים ותפקוד פיסיולוגיים 7,8.
Protocol
Representative Results
Discussion
למרות שמספר מחקרים קודמים הועסק חליטות כרוניות של גלוקוז (לדוגמא 10-15) או שומנים (למשל 16,17) במכרסמים, למיטב ידיעתנו העירוי המשולב של שני הדלקים דווח רק בעכברי 18. מודל העירוי הכרוני המוצג כאן מציע מספר יתרונות כדי לחקור את ההשפעות על עודפים תז?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומי לבריאות (R01DK58096 לוינסנט Poitout). וינסנט Poitout מחזיק קתדרה למחקר בקנדה בסוכרת ותפקוד תא בטא לבלב. בדר Zarrouki קיבל מלגות לפוסט דוקטורט מהמרק ואלי לילי. פונטה Ghislaine נתמכה על ידי מלגת פוסט דוקטורט מאיגוד הסוכרת הקנדית.
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 |
Riferimenti
- 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).
