स्वतंत्र रूप से चलने वाले चूहों में सरल निरंतर ग्लूकोज निगरानी
Summary
यहां, हम चूहों पर रोगियों के लिए डिज़ाइन किए गए वाणिज्यिक निरंतर ग्लूकोज मॉनिटर को प्रत्यारोपित करने के लिए एक सरल विधि का वर्णन करते हैं और परिणामों का विश्लेषण करने के लिए स्क्रिप्ट प्रदान करते हैं।
Abstract
चूहे एक सामान्य मॉडल जीव हैं जिनका उपयोग मधुमेह मेलेटस जैसे चयापचय रोगों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। ग्लूकोज के स्तर को आमतौर पर पूंछ-रक्तस्राव द्वारा मापा जाता है, जिसके लिए चूहों को संभालने की आवश्यकता होती है, तनाव का कारण बनता है, और अंधेरे चक्र के दौरान चूहों को स्वतंत्र रूप से व्यवहार करने पर डेटा प्रदान नहीं करता है। चूहों में अत्याधुनिक निरंतर ग्लूकोज माप के लिए माउस के महाधमनी आर्क में एक जांच डालने की आवश्यकता होती है, साथ ही एक विशेष टेलीमेट्री सिस्टम भी। इस चुनौतीपूर्ण और महंगे तरीके को ज्यादातर प्रयोगशालाओं ने नहीं अपनाया है। यहां, हम एक सरल प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं जिसमें बुनियादी शोध के एक भाग के रूप में चूहों में लगातार ग्लूकोज को मापने के लिए लाखों रोगियों द्वारा उपयोग किए जाने वाले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध निरंतर ग्लूकोज मॉनिटर का उपयोग शामिल है। ग्लूकोज-सेंसिंग प्रोब को त्वचा पर एक छोटे से चीरे के माध्यम से माउस के पीछे चमड़े के नीचे की जगह में डाला जाता है और कुछ सीवन का उपयोग करके कसकर रखा जाता है। डिवाइस को माउस की त्वचा पर झुकाया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह जगह पर बना रहे। डिवाइस 2 सप्ताह तक ग्लूकोज के स्तर को माप सकता है और चूहों को संभालने की आवश्यकता के बिना पास के रिसीवर को डेटा भेजता है। दर्ज किए गए ग्लूकोज के स्तर के बुनियादी डेटा विश्लेषण के लिए स्क्रिप्ट प्रदान की जाती हैं। यह विधि, सर्जरी से कम्प्यूटेशनल विश्लेषण तक, लागत प्रभावी है और चयापचय अनुसंधान में संभावित रूप से बहुत उपयोगी है।
Introduction
मधुमेह मेलेटस (डीएम) एक विनाशकारी बीमारी है जो उच्च रक्त शर्करा के स्तर की विशेषता है। टाइप 1 डीएम अग्न्याशय में इंसुलिन उत्पादक बीटा कोशिकाओं पर एक ऑटोइम्यून हमले का परिणाम हो सकता है। दूसरी ओर, टाइप 2 डीएम और गर्भकालीन डीएम, ग्लूकोज के स्तर में वृद्धि के जवाबमें पर्याप्त इंसुलिन का स्राव करने के लिए बीटा कोशिकाओं की विफलता की विशेषता है। माउस डीएम का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य मॉडल जीव है क्योंकि इसमें समान शरीर विज्ञान है, और इसका सामान्य ग्लूकोज स्तर मनुष्यों के करीब है। इसके अलावा, विशिष्ट माउस उपभेद प्रमुख सिग्नलिंग मार्गों में उत्परिवर्तन या विशिष्ट आहार के संपर्क के बाद डीएम विकसित कर सकते हैं, जो रोग मॉडलिंग 2,3,4 को सक्षम बनाता है।
रक्त शर्करा को आमतौर पर चूहों में चूहों में मापा जाता है जो चूहों के लिए डिज़ाइन किए गए ग्लूकोमीटर का उपयोग करके माउस की पूंछ की नोक से रक्त की एक छोटी बूंद (1-2 μL) निकालते हैं। यह विधि तनाव का कारण बनती है और माउस को संभालने की आवश्यकता होती है, जो ग्लूकोज के स्तर को प्रभावित करता है और स्वतंत्र रूप से व्यवहार करने वाले चूहों में रक्त शर्करा के स्तर के माप को प्रतिबंधित करता है या जब शोधकर्ता5 के करीब नहीं होता है। चूहों के रक्तस्राव से आस-पास के चूहों को तनाव हो सकता है, विशेष रूप से उसी पिंजरे के चूहों के लिए जिनके ग्लाइकेमिया को अभी तक मापा नहीं गया है, इस प्रकार परिणामों को प्रभावित करता है। चूहे हैंडलर के आधार पर अलग-अलग प्रतिक्रिया देते हैं, और ग्लूकोज को मापने वाला व्यक्ति चूहों के ग्लूकोज के स्तर को प्रभावित कर सकता है। ये नुकसान सावधानीपूर्वक प्रयोगात्मक डिजाइन की मांग करते हैं और प्रयोगों के बीच कुछ विसंगतियों को रेखांकित करते हैं।
अत्याधुनिक टेलीमेट्री6 का उपयोग करके चूहों के महाधमनी चाप में ग्लूकोज सेंसर प्रत्यारोपित करके बिना रक्तस्राव के स्वतंत्र रूप से चलने वाले चूहों में ग्लूकोज को मापना संभव है। परिणामी माप बहुत अच्छे हैं और लंबे समय तक बनाए रखा जा सकता है, लेकिन इन सेंसरों को प्रत्यारोपित करना चुनौतीपूर्ण है, और टेलीमेट्री प्रणाली महंगी है, जिससे इस पद्धति को मध्यम रूप से अपनाया जाता है और गैर-विशिष्ट प्रयोगशालाओं में कोई अपनाने की आवश्यकता नहीं होती है। चमड़े के नीचे या अन्य ग्लूकोज सेंसर जो चूहों और उनके शरीर विज्ञान के आयामों के अनुरूप हैं, हाल के वर्षों में विकसित किए गए हैं, लेकिन इन्हें फिर से अत्यधिक कुशल विशेषज्ञों की आवश्यकता होती है और कुछ मामलों में महंगा 6,7,8,9,10 है।
वाणिज्यिक निरंतर ग्लूकोज मॉनिटर (सीजीएम) जो मूल रूप से डीएम रोगियों के ग्लूकोज स्तर की निगरानी के लिए विकसित किए गए थे, प्रत्यारोपित जांच की तुलना में कम लागत और तकनीकी विशेषज्ञता आवश्यकताओं के साथ स्वतंत्र रूप से चलने वाले चूहों में ग्लूकोज को मापने का एक और विकल्प प्रदान करते हैं। इस तरह की जांच का उपयोग कुछ प्रयोगशालाओं 5,11,12,13,14,15 द्वारा बुनियादी अनुसंधान में किया गया है, जिसमें हमारे सहयोगी भी शामिल हैं जिन्होंने इस प्रोटोकॉल 16 का उपयोग कियाथा। इन उपकरणों में आमतौर पर एक सेंसर, एक माउंटिंग डिवाइस, एक रिसीवर और एक सॉफ्टवेयर एप्लिकेशन शामिल होता है। सेंसर में एंजाइमेटिक ग्लूकोसेंसर, चिपकने वाला टेप, एक ऊर्जा स्रोत, अल्पकालिक मेमोरी और एक वायरलेस संचार मॉड्यूल का मार्गदर्शन करने वाला एक कैनुला है जो डेटा को स्टोर करता है और रिसीवर को भेजता है। रिसीवर वर्तमान ग्लूकोज के स्तर को दिखा सकता है और डेटा को सर्वर पर भेज सकता है; यह रिसीवर एक सेलफोन हो सकता है। सॉफ्टवेयर एप्लिकेशन रोगी के ग्लाइकेमिया पर रोगी और चिकित्सा देखभाल टीम के लिए डेटा प्रदान करता है। रोगियों में, सेंसर माउंटिंग डिवाइस का उपयोग करके आसानी से जुड़ा होता है। त्वचा के खिलाफ माउंटिंग डिवाइस को दबाकर कैनुला को चमड़े के नीचे डाला जाता है, और सेंसर चिपकने वाला टेप की मदद से जगह पर रहता है।
यह चूहों में ग्लूकोज के स्तर को मापने के लिए एक वाणिज्यिक सीजीएम डिवाइस को अनुकूलित करने के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल है। यह प्रोटोकॉल वर्णन करता है कि ग्लूकोज सेंसर को शल्य चिकित्सा से कैसे सम्मिलित करें और इसे माउस से संलग्न करें। बुनियादी डेटा विश्लेषण और डेटा विज़ुअलाइज़ेशन के लिए स्क्रिप्ट प्रदान की जाती हैं। संभावित नुकसान, समस्या निवारण और मानक परिणामों के उदाहरण प्रदान किए जाते हैं। नीचे दिया गया प्रोटोकॉल एक निश्चित सीजीएम के लिए विशिष्ट है, लेकिन आसानी से अन्य प्रकार के वाणिज्यिक सीजीएम के लिए अनुकूलित किया जा सकता है क्योंकि वे उपलब्ध हो जाते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह प्रोटोकॉल चूहों में ग्लूकोज के स्तर की निगरानी के लिए एक सरल, सस्ती विधि प्रदान करता है जिसे चुनौतीपूर्ण माइक्रोसर्जरी की आवश्यकता नहीं होती है और इसमें रक्तस्राव या चूहों को संभालना शामिल नहीं हो?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम उपयोगी चर्चा ओं के लिए डीवीर मिंट्ज़ डीवीएम और पशु सुविधा में पशु चिकित्सा और पशुपालन कर्मचारियों के साथ-साथ हमारे समूह के सदस्यों को धन्यवाद देते हैं। इस अध्ययन को इजरायल साइंस फाउंडेशन अनुदान 1541/21 द्वारा समर्थित किया गया था, जो डीबीजेड को दिया गया था।
Materials
| 2% Chlorhexidine Gluconate and 70% Isopropyl Alcohol | 3M | ID 7000136290 | |
| 5% Dextrose and 0.45% Sodium Chloride Injection, USP | Braun | L6120 | |
| Castroviejo needle holder | FST | 12061-02 | |
| Extra Fine Bonn scissors | FST | 14084-08 | |
| FreeStyle Libre 1 reader | Abbott | ART27543 | |
| FreeStyle Libre sensor | Abbott | ART36687 | |
| FreeStyle Libre sensor applicator | Abbott | ART36787 | |
| Gauze pads | Sion medical | PC912017 | |
| Graefe Forceps | FST | 11052-10 | |
| Hair Removal Cream | Veet | 3116523 | |
| High-fat high-sucrose diet | Envigo Teklad diets | TD.08811 | |
| Isoflurane, USP Terrell | Piramal | 26675-46-7 | |
| Meloxicam 5 mg/mL | Chanelle Pharma | 08749/5024 | |
| MiniARCO Clipper kit | Moser | CL8787-KIT | |
| PROLENE Polypropylene Suture 5-0 | Ethicon | 8725H | |
| Puralube Opthalmic Ointment | Perrigo | 574402511 | |
| Q-tips | B.H.W | 271676 | |
| SomnoSuite Low-Flow Anesthesia System | Kent Scientific | SOMNO |
Riferimenti
- Polonsky, K. S. The past 200 years in diabetes. New England Journal of Medicine. 367 (14), 1332-1340 (2012).
- Rees, D. A., Alcolado, J. C. Animal models of diabetes mellitus. Diabetic Medicine. 22 (4), 359-370 (2005).
- Pearson, J. A., Wong, F. S., Wen, L. The importance of the non-obese diabetic (NOD) mouse model in autoimmune diabetes. Journal of Autoimmunity. 66, 76-88 (2016).
- Heydemann, A. An overview of murine high fat diet as a model for Type 2 diabetes mellitus. Journal of Diabetes Research. 2016, 2902351 (2016).
- Kennard, M. R., et al. The use of mice in diabetes research: The impact of experimental protocols. Diabetic Medicine. 38 (12), 14705 (2021).
- Klueh, U., et al. Continuous glucose monitoring in normal mice and mice with prediabetes and diabetes. Diabetes Technology and Therapeutics. 8 (3), 402-412 (2006).
- Wuyts, C., Simoens, C., Pinto, S., Philippaert, K., Vennekens, R. Continuous glucose monitoring during pregnancy in healthy mice. Scientific Reports. 11, 4450 (2021).
- Korstanje, R., et al. Continuous glucose monitoring in female NOD mice reveals daily rhythms and a negative correlation with body temperature. Endocrinology. 158 (9), 2707-2712 (2017).
- Han, B. G., et al. Markers of glycemic control in the mouse: Comparisons of 6-h-and overnight-fasted blood glucoses to Hb A1c. American Journal of Physiology – Endocrinology and Metabolism. 295 (4), 981-986 (2008).
- Xie, X., et al. Reduction of measurement noise in a continuous glucose monitor by coating the sensor with a zwitterionic polymer. Nature Biomedical Engineering. 2 (12), 894-906 (2018).
- Van Der Meulen, T., et al. Urocortin3 mediates somatostatin-dependent negative feedback control of insulin secretion. Nature Medicine. 21 (7), 769-776 (2015).
- Peterson, Q. P., et al. A method for the generation of human stem cell-derived alpha cells. Nature Communications. 11, 2241 (2020).
- Klueh, U., Liu, Z., Feldman, B., Kreutzer, D. Interstitial fluid physiology as it relates to glucose monitoring technologies: Importance of Interleukin-1 and Interleukin-1 receptor antagonist in short-term glucose sensor function in vivo. Journal of Diabetes Science and Technology. 4 (5), 1073 (2010).
- Klueh, U., Antar, O., Qiao, Y., Kreutzer, D. L. Role of interleukin-1/interleukin-1 receptor antagonist family of cytokines in long-term continuous glucose monitoring in vivo. Journal of Diabetes Science and Technology. 7 (6), 1538 (2013).
- Klueh, U., Kaur, M., Qiao, Y., Kreutzer, D. L. Critical role of tissue mast cells in controlling long-term glucose sensor function in vivo. Biomaterials. 31 (16), 4540-4551 (2010).
- Kogot-Levin, A., et al. Mapping the metabolic reprogramming induced by sodium-glucose cotransporter 2 inhibition. JCI Insight. , 164296 (2023).
