제브라피시에서 장기간 고혈당증을 생산하는 포도당에 대체 침수
Summary
이 프로토콜은 비침습적으로 최대 8 주 동안 얼룩말 피시의 고혈당을 유도합니다. 이 프로토콜을 사용하여 고혈당증의 부작용에 대한 심층적인 연구가 이루어질 수 있습니다.
Abstract
Zebrafish(Danio rerio)는만성 고혈당증의 효과를 조사하는 훌륭한 모델이며, 유형 II 당뇨병 멜리투스 (T2DM)의 특징입니다. 이 대체 침지 프로토콜은 최대 8 주 동안 고혈당증을 유도하는 비침습적, 단계별 방법입니다. 성인 얼룩말 물고기는 설탕 (포도당)과 물에 각각 24 시간 동안 번갈아 노출됩니다. 제브라피쉬는 2주 동안 1% 포도당 용액에서 치료를 시작하고, 2주 동안 2% 용액을, 그리고 마지막으로 남은 4주 동안 3%의 용액을 치료합니다. 수처리(스트레스) 및 매니톨 처리(삼투성) 대조군과 비교하여 포도당 처리 된 제브라피쉬는 혈당 수치가 현저히 높습니다. 포도당 처리된 얼룩말fish는 4 주 및 8 주 고혈당증이 모두 달성 될 수 있음을 시사, 대조군의 3 배의 혈당 수치를 보여줍니다. 지속적인 고혈당증은 증가 된 글리아 피동 산성 단백질 (GFAP) 및 망막및 생리적 반응 감소의 증가 핵 인자 카파 B (NF-kB) 수준과 연관되었다, 뿐만 아니라 이 프로토콜을 시사 하는 인지 적자 질병 합병증을 모델링 하는 데 사용할 수 있습니다.
Introduction
제브라피쉬(다리오리리오)는질병과 인지1을모두 연구하기 위해 널리 사용되는 동물 모델이 되고 있다. 초기 발달 단계를 통해 유전 조작 및 배아 투명성의 용이성, 알려진 유전 적 기초로 인간 질병을 연구 할 수있는 주요 후보만들기. 예를 들어, 제브라피쉬는 홀트-오람 증후군, 심근병증, 구종구성 신장질환, 근이영양증 및 당뇨병 멜리투스(DM)를 연구하는 데 사용되어왔다 1. 또한, 제브라피쉬 모델은 종의 작은 크기, 유지 보수의 용이성, 높은 fecundity2,3때문에 이상적입니다.
제브라피시 췌장은 해부학적으로나 기능적으로 포유류 췌장4와유사하다. 따라서, 크기, 높은 fecundity 및 유사한 내분비 구조의 독특한 특성은 제브라피쉬를 DM 관련 합병증을 연구하기에 적합한 후보로 만듭니다. 제브라피시에서는, DM의 특징인 장기간 고혈당증을 유도하는 데 사용되는 두 가지 실험 방법이 있다: 포도당의 유입(모델링 타입 2) 및 인슐린 분비의 중단(modeling Type 1)5,6. 실험적으로, 인슐린 분비를 중지하기 위하여는, 췌장 β 세포는 연쇄토조토신 (STZ) 또는 알록산 주사를 사용하여 화학적으로 파괴될 수 있습니다. STZ는 설치류 및 제브라피시에 성공적으로 사용되어 망막병증7,8,9,인지 장애10,사지 재생11과관련된 합병증을 초래한다. 그러나, 제브라피시에서, β 세포는 치료 후 재생, 당뇨병 조건을 유지하기 위해 필요한 STZ의 “부스터 주사”를 일으키는12. 또는, 제브라피시의 췌장은6을제거할 수 있다. 이들은 모두 매우 침습적인 절차, 여러 주사 로 인해, 그리고 광범위 한 복구 시간.
반대로, 고혈당증은 외인성 포도당에 노출을 통해 비침습적으로 유도될 수 있다. 본 프로토콜에서,물고기는 24시간5,13또는 2주14,15,16에대해 지속적으로 고농축 포도당 용액에 침수된다. 외인성 포도당은 경피적으로, 섭취에 의해, 및/또는 아가미를 가로질러 올려진 혈당 수치를 초래합니다. 이 비침습적 기술은 인슐린 수준을 직접 조작하지 않기 때문에, 그것은 타입-2 DM을 유도하기 위하여 주장할 수 없습니다. 그러나, 타입-2 DM의 주요 현상의 한개인 고혈당증에 의해 유도된 합병증을 검사하기 위하여 이용될 수 있습니다.
최근에는 제브라피쉬 돌연변이pdx1-/-인간에서 타입-2 DM의 유전적 원인에 연결된 유전자인 췌장 및 십이지장 동종박스 1 유전자를 조작하여 개발되었다. 이 돌연변이를 사용하여, 연구원은 췌장 발달 중단, 높은 혈당을 복제하고, 고혈당 유도 당뇨병 망막증17,18을연구할 수 있었습니다.
이 논문에서는 교대침 침지 프로토콜을 사용하는 비침습적 고혈당 유도 방법을 설명합니다. 이 프로토콜은 후속 합병증이 관찰된 최대 8주 동안 고혈당 상태를 유지합니다. 간단히 말해서, 성인 얼룩말fish는 24 시간 동안 설탕 용액에 넣고 24 시간 동안 물 용액을 넣습니다. 외부 포도당 솔루션에 지속적인 몰입과는 달리 설탕과 물 사이의 교대로 당뇨병에서 혈당의 상승과 하락을 모방합니다. 번갈아 가는 포도당 프로토콜은 제브라피시가 높은 외부 포도당 조건을 보상할 수 없을 만큼 더 긴 기간 동안 고혈당증을 유도할 수 있게 합니다. 원칙의 증거로, 우리는 이 프로토콜을 사용하여 유도된 고혈당증이 망막 화학 및 생리학을 변경한다는 것을 보여주는 데이터를 제공합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
당뇨병은 전국적인 문제입니다. 연구에 따르면 2030년까지 약 4억 명이 당뇨병을 앓고 있습니다. 설치류 모델에서, 타입-2 DM은 유전 조작을 사용하여 공부됩니다. 쥐에서는, 주커 당뇨성 지방쥐 (ZDF), 그리고 오츠카 롱 에반스 도쿠시마 지방 쥐 (OLETF), 타입-2 DM10의효력에 대한 자세한 정보를 제공하고 있습니다. 또한, 고지방 식단은 고혈당증을 유도하기 위해 설치류에 사용되어 왔?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는이 프로토콜의 개발에 대한 VPC, CJR 및 MCP를 인정하고 싶습니다. EMM은 이 연구를 수행하기 위해 미국 예술 과학 대학원 학생 지원 대학에서 재정 지원을 받았습니다. 이 작품은 또한 미국 대학 교수 멜론 상과 예술 과학의 미국 대학 대학을 통해 자금에 의해 지원되었다 (모두 VPC에).
Materials
| Airline Tubing | petsmart | 5291863 | This can be used in the tank to circulate air |
| Airpump | petsmart | 5094984 | This can be used in the tank to circulate air |
| Airstones | petsmart | 5149683 | This can be used in the tank to circulate air |
| D-glucose | Sigma | G8270-5KG | |
| D-mannitol | Acros Organics | AC125340050 | |
| Freestyle Lite Meter | Amazon | B01LMOMLTU | |
| Freestyle Lite Strips | Amazon | B074ZN3H2Z | |
| Net | petsmart | 5175115 | |
| Tanks | Amazon | B0002APZO4 |
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