אפיון המצב המטבולי ב אנושיות פרימטים עם מבחן העמסת סוכר תוך ורידי
Summary
מטרת פרוטוקול זה היא להציג שיטה סטנדרטית לבצע בדיקות סבילות לגלוקוז תוך ורידים (IVGTTs) להעריך שליטה הגליקמית בקרב פרימטים לא אנושיים ולהעריך המצב המטבולי שלהם בריאים dysmetabolic.
Abstract
המבחן הסביל לגלוקוז תוך ורידים (IVGTT) ממלא תפקיד מרכזי באפיון של הומאוסטזיס הגלוקוז. כאשר הוא נלקח יחד עם פרופילים ביוכימיות בסרום, כולל רמות הגלוקוז בדם בשתי הפד וצם המדינה, HbA1c, רמות אינסולין, ההיסטוריה הרפואית של דיאטה, הרכב הגוף, ומצב משקל הגוף, הערכת השליטה הגליקמית נורמלי נורמלי יכול להתבצע . פרשנות של IVGTT נעשתה באמצעות מדידה של שינויים ברמות הגלוקוז והאינסולין לאורך זמן ביחס לאתגר דקסטרוז. רכיבים קריטיים כדי להיחשב הם: רמות גלוקוז השיא והאינסולין הגיעו ביחס T0 (סוף עירוי גלוקוז), שיעור סיקול גלוקוז K נגזר מן המדרון של פינוי גלוקוז המהיר ב -20 הדקות הראשונות (T1 עד T20), הזמן לחזור בסיס גלוקוז, ואת השטח מתחת לעקומה (AUC). אמצעים אלה IVGTT יציגו שינויים אופייניים כמו מהלכי הומאוסטזיס הגלוקוז חולץ בריאמצב מטבולי חולה OA 5. בזאת אנו נתאר את האפיון של פרימטים לא אנושיים (רזוס ו Cynomolgus קופי), שהן במודל החיה הרלוונטי ביותר של סוכרת הסוג II (T2D) בבני אדם ואת IVGTT ופרופילים קליניים של בעלי חיים אלה מתוך רזה בריא, כדי dysmetabolic השמן, ו T2D המדינה 8, 10, 11.
Introduction
IVGTT הוא assay פונקציונלי נוח המשמש באופן שגרתי כדי לקבוע את הפונקציה β-cell בבני אדם בבית מדינות מטבוליים שונים 5, 7. במודלים של בעלי חיים T2D, הוא מוכר גם כלי לאפיין חיות שמראים התקדמות מחלה מטבולית מ בריא למצב 8 hyperglycemic dysmetabolic, 9. המודל החי הקרוב של T2D מודגם פרימטים לא אנושיים (NHPs), מתוכם קופי רזוס ו cynomolgus הם דוגמאות בולטות. חיות אלה לפתח T2D טבעי עם אותו גורמי הסיכון של גיל והשמנה לתרום שכיחותה כמו אצל בני אדם 10. יתר על כן, קיימת התקדמות מחלה דומה והפתולוגיה לבלב מראה פיקדונות עמילואיד ככל שהמחלה מתקדמת dysmetabolic 11.
כאן אנו מדווחים על השיטה הסטנדרטית שלנו של ביצוע IVGTT ב NHPs כחלק אפיון המושבה שלנו של המצב המטבולי אצל בעלי חיים אלה. שיטה זו היאקל לבצע ביחס אחר, זמן רב יותר וטכניקות יקרות 2. IVGTT שימושי לאפיון מושבה גדולה של חיות במהירות ולעתים קרובות. כאשר נלקחו בחשבון עם רמת המוגלובין מסוכרר (HbA1c), ההיסטוריה צריכת דיאטה ומזון של בעלי החיים, כמו גם מסת השומן ו גוף הרזה האחוז שלהם, IVGTT מספיקה בדרך כלל לאפיון מעמד חילוף החומרים של בעלי חיים והתקדמות לכיוון סוכרת גלויה 6 , 8.
HbA1C מייצג את רמת גליקמי הממוצעת לאורך תקופת החיים של תאי דם אדומים, מתן מדד אמין של רמות גלוקוז במהלך ששת השבועות הקודמים עד שלושה חודשים. כאשר נמדד על פי דגימת דם בסיס הצמה של IVGTT, ערך זה מספק חלון לתוך שליטה הגליקמית בחודשי בין הליכים. אם החיה מ שהועברה dysmetabolic כדי סוכרתית מאז IVGTT האחרון שלהם, ערך HbA1C גבוה בהרבה מהערך הקודם שלהם שיצביעשהמעבר החל זמן קצר לאחר IVGTT האחרון שלהם, ואילו, ערך HbA1C הקרוב לשווי הקודם שלהם היה מציין כי הם שהעבירו רק לאחרונה. באופן כללי, קופי רזוס, HbA1C מעריך יותר מ -6% נחשבים נורמלים, ומעידי שליטה הגליקמית עניה 10, 23.
רמות גליקמי יש לפרש בהקשר של התנהגות ובריאות כללית של החיה כולה. קופי סוכרתי – כמו בני אדם – תערוכת hyperphagia, פולידיפסיה, ומשתן. דיור של חיות קבוצה מספק אתגרים משמעותיים מדיד אינדיקטורים אלה ואת הטיפול היחיד הנדרשים dysmetabolic וקופים סוכרתיים. אנו ממליצים דיור החיות בנפרד על מנת טיפול אישי יותר יכול להינתן, וסמנים התנהגותיים של בריאות של הקוף יותר בקלות להיות במעקב 8. בנוסף, קופי סוכרת יפגין הרזיה, כמו גם פרופיל שומנים גבוה (גדלכולסטרול, hypertriglyceridemia) ומוטרד מטבוליזם מינרלים בכימיה בסרום. חשוב למדוד סמנים של תפקוד כבד כליות בכימיה סרום, כמו נזק לאיברים אלה הן בדרך כלל סיבוכים לקדם הפרעת / סוכרת מטבולית, ועלול להיות שותף הקובעים גליקמי, שומנים וחוסר איזון מינרלים 9, 11, 18, 24 .
בעת השימוש בשיטה זו, הערכים ההסטוריים המופקים מרובים, אפיונים תכופים לאורך חיי קוף הם בעלי ערך מסוים. אם נהלים אחרים, כגון מהדק גלוקוז או עירוי גלוקוז מדורג (GGI), יש צורך להעריך את הבריאות של בעלי החיים באופן מלא, זה נפוץ על אפיון ראשוני כאשר ההיסטוריה שלהם אינה זמינה. עם זאת, פעם בסיס כבר נקבע, חזר IVGTTs של בתדירות של אחת לשלושה חודשים מספיקים בדרך כלל למעקב אחר ההתקדמות של חיה. הדבר חשוב במיוחד כאשר החיות לומדות לתוך מחקרים רבים ברחבישנה קלנדרית מבוסס על המצב המטבולי שלהם. בעוד בריאותם יכולה להישאר יציבה יחסית במשך שנים בכל פעם, כאשר את המצב המטבולי של חיה מחמירה, עלייה דרמטית התנגדות לאינסולין חוסר סבילות לגלוקוז יכולה להתרחש במהירות רבה. ערכי HbA1C לאפשר אינטרפולציה חלק מהירידה או שיפור של מצב הבריאות של החיה בין תיאמו תורים בהפרש של שלושה חודשים. מסיבה זו, שיטה זו היא אידיאלית לאפיון בעלי החיים המשמשים מרובים, מחקרים ארוכי טווח במהלך תוחלת החיים הטבעית שלהם.
Protocol
Representative Results
Discussion
IVGTT מעריך את היכולת של שחרור אינסולין מגורה גלוקוז על ידי עירוי דקסטרוז יחיד המבוסס על משקל גוף 5, 12, 13. מתוך assay, הגלוקוז בדם בצום ורמת אינסולין מושג, והוא מאפשר הערכה של יכולתו של בעל החיים לשחרר אינסולין ולהחזיר את רמת גלוקוז הגבוהה לקראת בסיס. זה מספק למשתמש מיד…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות תמיכה חזקה של צוות טיפול בבעלי חיים DHMRI CLAS, מנהל מתקן מר דניאל פרלטה הווטרינר המטפל ד"ר Glicerio איגנסיו, DVM MRCVS.
Materials
| Allegra X-15R Centrifuge | plasma: 4C @3000 rpm for 10 min | ||
| Sorvall ST16R Centrifuge | serum: 22C @3000 rpm for 10 min | ||
| Thermo Scientific -86C Freezer, Forma 88000 Series | Model: 88500A | ||
| Dextrose 50% (D50) | Webster | 07-8008986 | I.V. glucose infusate |
| 3mL Luer Lock Syringe | Midwest Veterinary Suppy | serial blood draws | |
| 5ml Luer Lock Syringe | Midwest Veterinary Suppy | heparinized saline flush | |
| 10mL Luer Lock Syringe | Midwest Veterinary Suppy | delivery of I.V. D50 | |
| Gauze sponges 2×2 | Midwest Veterinary Suppy | 366.23000.4 | Used Dry, w/ %70 Alcohol, and 2% Chlorohex Solution |
| 4 ml serum separator tubes | Midwest Veterinary Supply | 366.45000.4 | blood collection tube for superchem panel |
| K2EDTA, 2mL | VWR | 95057-239 | blood collection tubes |
| Aprotinin, 100mg | Sigma | A1153-100MG | blood collection tube protease additive |
| 22g x 1" Catheters | Midwest Veterinary Suppy | 193.75250.2 | I.V. catheter |
| Injection Plug W/ Cap | Midwest Veterinary Suppy | 001.11500.2 | %50 dextrose infusion port |
| Porus Tape, 1/2" x 10yd | Midwest Veterinary Suppy | 001.85000.2 | maintain adherance of catheters and hep. Locks |
| Chlorhexidine Solution 2% | Midwest Veterinary Suppy | 193.08855.3 | prep catheter site |
| 70% Ethanol | VWR | 71001-654 | prep catheter site |
| tourniquet | Webster | 07-8003432 | |
| 3 way stopcock | Midwest Veterinary Supply | 366.28510.4 | hep. lock |
| 37" extension set | Webster | 07-8454200 | hep. lock |
| Exel 50-60cc LL Syringes | Midwest Veterinary Suppy | 001.12250.2 | Heparinized saline flush |
| 250 ml bag 0.9% saline | Webster | 07-8365593 | flush |
| 1,000 U Heparin, 10 ml | Webster | 07-883-4916 | |
| Ketamine, (Ketaset) 100mg/mL | Fort Dodge | (AV ordered) | |
| Precision Xtra glucose test strips 50/bx | Abbott (American Diabetes Wholesale) | 9381599728K7 | test baseline/ T3 blood glucose levels |
| Masimo Rad 57 | DRE | 6052057V | pulse-oximeter |
| Pavia rectal thermometer | Patterson | 07-8391335 | |
| Precision Xtra Glucometer | Abbott | 9381599728K7 | Handheld glucometer |
Referências
- Bergman, R., Phillips, L., Cobelli, C. Physiologic evaluation of factors controlling glucose tolerance in man. J. Clin. Invest. 68, 1456-1457 (1981).
- Bergman, R., Prager, R., Volund, A., Olefsky, J. M. Equivalence of the insulin sensitivity index in man derived by the minimal model and the euglycemic glucose clamp. J. Clin. Invest. 79, 790-800 (1987).
- Hovorka, R., et al. Partitioning glucose distribution/transport, disposal, and endogenous production during IVGTT. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 282, E992-E1007 (2002).
- Salinari, S., Guidone, C., Bertuzzi, A., Manco, M., Asnaghi, S., Mingrone, G. First-phase insulin secretion restoration and differential response to glucose load depending on the route of administration in type 2 diabetic subjects after beriatric surgery. Diabetes Care. 32 (3), 375-380 (2009).
- Roden, M. . Clinical Diabetes Research: Methods and Techniques. , (2007).
- Cobelli, C., Pacini, G. Insulin secretion and hepatic extraction in humans by minimal modeling of c-peptide and insulin kinetics. Diabetes. 37, 223-231 (1988).
- Lorenzo, C., et al. Disposition index, glucose effectiveness, and conversion to type 2 diabetes: the insulin resistance atherosclerosis study. Diabetes Care. 33, 2098-2103 (2010).
- Hansen, B. C. Investigation and treatment of type 2 diabetes in nonhuman primates. Methods Mol Biol. 933, 177-185 (2012).
- Hansen, B. C., Bodkin, N. L. Standardization of IVGTT. Importance of method used to calculate glucose disappearance. Diabetes Care. 16 (5), 847 (1993).
- Hardwood, J. H., Listrani, P., Wagner, J. D. Nonhuman primates and other animal models in diabetes research. J Diabetes Sci Tech. 3, 503-514 (2012).
- De Koning, E. J., Bodkin, N. L., Hansen, B. C., Clark, A. Diabetes mellitus in Macaca mulatta monkeys is characterized by islet amyloidosis and reduction in beta-cell population. Diabetologia. 36, 378-384 (1993).
- Letiexhe, M. R., Scheen, A. J., Gerard, P. L., Desaive, C., Lefebvre, P. J. Insulin secretion, clearance and action before and after gastroplasty in severely obese subjects. Int J Obes Relat Metab Disord. 18, 295-300 (1994).
- Letiexhe, M. R., Scheen, A. J., Gerard, P. L., Desaive, C., Lefebvre, P. J. Postgastroplasty recovery of ideal body weight normalizes glucose and insulin metabolism in obese women. J Clin Endocrinol Metab. 80, 364-369 (1995).
- Kim, S. H., Abbasi, F., Chu, J. W., McLaughlin, T. L., Lamendola, C., Polonsky, K. S., Reaven, G. M. Rosiglitazone reduces glucose-stimulated insulin secretion rate and increases insulin clearance in nondiabetic, insulin-resistant individuals. Diabetes. 54, 2447-2452 (2005).
- Toffolo, G., Breda, E., Cavaghan, M. K., Ehrmann, D. A., Polonsky, K. S., Cobelli, C. Quantitative indexes of beta-cell function during graded up and down glucose infusion from C-peptide minimal models. Am J Physiol Endocrinol Metab. 280, E2-E10 (2001).
- Wang, X., et al. Quantification of beta-cell insulin secretory function using a graded glucose-infusion with C-peptide deconvolution in dysmetabolic, and diabetic cynomolgus monkeys. Diabetology and Metabolic Syn. 5, 40 (2013).
- Xiao, Y. F., Wang, B., Wang, X., Du, F., Benzinou, M., Wang, Y. X. Xylazine-induced reduction of tissue sensitivity to insulin leads to acute hyperglycemia in diabetic and normoglycemic monkeys. Anesthesiology. 13 (33), (2013).
- Porte, D., Kahn, S. β-cell dysfunction and failure in type 2 diabetes potential mechanisms. Diabetes. 50, S160-S163 (2001).
- DeFronzo, R. A., Tobin, J. D., Andres, R. Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance. American Journal of Physiology. 237 (3), G214-G223 (1979).
- Ferrannini, E., Gastaldelli, A., Miyazaki, Y., Matsuda, M., Mari, A., DeFronzo, R. A. β-cell function in subjects spanning the range from normal glucose tolerance to overt diabetes: a new analysis. J Clin Endocrinol Metab. 90 (1), 493-500 (2005).
- Vaughan, K. L., Szarowicz, M. D., Herbert, R. L., Mattison, J. A. Comparison of anesthesia protocols for intravenous glucose tolerance testing in rhesus monkeys. J Med Primatol. 43, 162-168 (2014).
- Kemnitz, J. W., Kraemer, G. W. Assessment of glucoregulation in rhesus monkeys sedated with ketamine. American Journal of Primatology. 3, 201-210 (1982).
- Dutton, C. J., Parvin, C. A., Gronowski, A. M. Measurement of glycated hemoglobin percentages for use in the diagnosis and monitoring of diabetes mellitus in nonhuman primates. Am J Vet Res. 64, 562-568 (2003).
- Rai, V., Iyer, U., Mani, I., Mani, U. V. Serum biochemical changes in insulin dependent and non-insulin dependent diabetes mellitus and their role in the development of secondary complications. Int J Diab Dev Countries. 17, 33-37 (1997).
- Shirasaki, Y., Yoshioka, N., Kanazawa, K., Maekawa, T., Horikawa, T., Hayashi, T. Effect of physical restraint on glucose tolerance in cynomolgus monkeys. J Med Primatol. 42, 165-168 (2013).
