Модели хронического Питательные инфузии у крыс
Summary
Протокол для хронических инфузии глюкозы и Intralipid у крыс описана. Эта модель может быть использована для изучения влияния на избыток питательных функции органов и физиологических параметров.
Abstract
Хроническое воздействие чрезмерного уровня питательных веществ постулировано, чтобы повлиять на функции нескольких органов и тканей и вносить свой вклад в развитие многих осложнений, связанных с ожирением и метаболическим синдромом, в том числе диабета типа 2. Для изучения механизмов, посредством которых чрезмерные уровни глюкозы и жирных кислот влияет на панкреатических бета-клеток и секрецию инсулина, мы создали модель хронического питательных инфузии у крыс. Процедура состоит из катетеризации правую яремную вену и левую сонную артерию под наркозом, позволяющий 7-дневный период восстановления; соединительный катетеров к насосам с использованием поворотной и противовеса система, которая позволяет животному свободно перемещаться в клетке, и инфузии глюкоза и / или Интралипид (соевое масло, которое генерирует смеси, содержащей приблизительно 80% unsaturated/20% насыщенных жирных кислот при инфузии с гепарином) в течение 72 часов. Эта модель предлагает несколько выгодноео.э.р., включая возможность тонко модулировать целевые уровни циркулирующего глюкозы и жирных кислот; возможность совместного влить фармакологических соединений, и относительно короткий промежуток времени, в отличие от диетического моделей. Он может быть использован для изучения механизмов питательных индуцированной дисфункции в различных органах и для проверки эффективности лекарственных средств в данном контексте.
Introduction
Хронически повышенные уровни глюкозы и липидов в кровотоке было предложено внести свой вклад в патогенез сахарного диабета 2 типа путем изменения функции некоторых органов участвуют в поддержании гомеостаза глюкозы, включая, но не ограничиваясь этим, панкреатических бета-клеток (обзор в 1). Glucotoxicity гипотеза предполагает, что хроническая гипергликемия усугубляет бета-клеточный дефект, которые привели к гипергликемии, в первую очередь, создавая тем самым порочный круг и способствует ухудшению контроля уровня глюкозы крови в 2 типа больных сахарным диабетом. Кроме того, glucolipotoxicity гипотеза предполагает, что сопутствующее высотах глюкозы и липидов, как это часто наблюдается при диабете 2 типа, являются вредными для бета клетки.
Расшифровка клеточные и молекулярные механизмы вредного воздействия хронически повышенным питательных веществ на панкреатических бета-клеток является ключом к understandiнг патогенезе сахарного диабета 2 типа 1. В связи с этим, большое количество исследований рассмотрены механизмы хронической питательных избыток естественных бывший в изолированных островков Лангерганса или в пробирке в клональных, секретирующих инсулин клеточных линий. Тем не менее, перевод данные, полученные в этих модельных систем на весь организм является сложной, в частности, из-за концентрации жирных кислот, используемых в культивируемых клетках островков или редко соответствуют уровни циркулирующего в непосредственной близости от бета-клеток в естественных условиях 2. С другой стороны, механизмы бета-клеток отказ в ответ на питательный избыток были исследованы на моделях грызунов диабета, примером которых диабетическое жирных крыс Zucker 3,4, песчанки Psammomys оЬезиз 5 и высоким содержанием жиров, ФРС мыши 6. Эти модели, однако, характеризуются внутренней метаболических нарушений и не так легко поддаются манипуляции глюкозы в кровии / или уровней липидов в более контролируемых и менее хроническое обстановке. Для того, чтобы изменить циркулирующие уровни питательных веществ в сроки дней в противном случае нормальных животных, мы разработали модель хронического инфузии у нормальных крыс, что позволяет нам изучить влияние липидов и глюкозы, отдельно или в комбинации, на физиологические параметры и функции 7,8.
Protocol
Representative Results
Discussion
Хотя в ряде предыдущих исследований использовали хронических вливания глюкозы (например, 10-15) или липиды (например, 16,17) у грызунов, по нашим данным комбинированной инфузии обоих видов топлива сообщалось только у мышей 18. Модели хронического инфузия, представ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работа выполнена при поддержке Национального института здоровья (R01DK58096 Винсенту Poitout). Винсент Poitout заведует кафедрой исследований в Канаде Диабет и панкреатических бета-клеток. Бадер Zarrouki получил пост-докторские стипендии от Merck и Eli Lilly. Ghislaine FONTES была поддержана пост-докторские стипендии от Канадской Ассоциации Диабета.
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).
