Vivo glikoz metabolizması farelerde Oral glukoz tolerans testi (OGTT) ve insülin tolerans testi (ITT) kullanarak yüksek yağlı diyet beslenen incelenmesi
Summary
Geçerli makalenin üretimi ve yüksek yağlı diyet beslenen farelerin metabolik karakterizasyonu diyet kaynaklı insülin direnci ve obezite bir model olarak açıklar. Daha fazla oral glukoz tolerans testi ve glukoz metabolizma vivo içindetüm vücut değişikliklere izleme insülin tolerans testi gerçekleştirmek için detaylı iletişim kuralları bulunmaktadır.
Abstract
Obezite en önemli tek risk faktörü tip 2 diyabet, insülin uyarılmış glikoz alımı ve Brüt dekompansasyon sistemik glikoz metabolizmasının bir direnç ile karakterize bir hastalık patogenezinde temsil eder. Önlemek ve diyabet tedavisinde yeni yaklaşımlar acilen ihtiyaç vardır glikoz metabolizmasının anlamada önemli ilerlemeye rağmen onun yönetmelikte sağlık ve hastalık moleküler mekanizmaları altında soruşturma, kalır. Sistemik enerji durumu korumak için türetilmiş glikoz hücresel anabolik işlemler asıl regülatör beslenen devlet sırasında hizmet vermektedir ve böylece kan şekeri dengeleri insülin pankreas salgısı uyarır diyet düzeyleri. Kronik overfeeding Tetikleyicileri meta-periferik insülin reseptör ilişkili değişikliklere yol açan inflamasyon, sinyal ve böylece glikoz insülin-aracılı bertaraf karşı hassasiyetini azaltır. Bu olaylar sonuçta bir azalma yanı sıra yükselmiş açlık şekeri ve insülin düzeyleri glikoz toleransı, sırayla insülin direnci önemli göstergeleri olarak hizmet neden. Burada, üretimi ve yüksek yağlı diyet (HFD) metabolik karakterizasyonu için bir iletişim kuralı mevcut-diyet kaynaklı insülin direnci sık kullanılan bir model olarak fareler beslenir. Zaman içinde bir sözlü olarak yönetilen glikoz yük ve insülin salgısı periferik elden izler oral glukoz tolerans testi (OGTT), ayrıntılı olarak gösterilmektedir. Ayrıca, biz tüm vücut insülin eylem izlemek insülin tolerans testi (ITT) için bir iletişim kuralı mevcut. Birlikte, bu yöntemleri ve aşağı akım uygulamaları genel metabolik fenotip farelerin özellikle değişiklikler glikoz metabolizması değerlendirmek için de karakterize etmek için güçlü araçlar temsil eder. İnsülin direnci, diyabet ve obezite daha iyi de patogenezinde etkileri tedavi müdahaleler test olarak anlaşılması için geniş araştırma alanında özellikle yararlı olabilirler.
Introduction
Gelişmiş dünyada obezite ve diyabet fiziksel hareketsizlik ve işlenmiş gıda, aşırı tüketiminin hızlı kentleşme, sanayileşme gibi Küreselleşme tarafından tahrik edilmektedir etkileri nedeniyle salgın boyutlara ulaştı. Her ne kadar araştırma hiperlipidemi ve ateroskleroz, kazanmıştır gibi gibi önem son yıllarda, insülin direnci ve ‘s komorbiditeler, sağlığı ve hastalıkları metabolizma düzenleyen karmaşık biyolojik mekanizmaları eksik olarak kalır anlaşılır ve hala önlemek ve bu hastalıkları1tedavi yeni tedavi yöntemleri için acil bir ihtiyaç.
İnsülin ve onun counter-regulatory hormon glukagon hücresel enerji temini ve macronutrient denge, böylece de sağlamak uygun sistemik kan şekeri konsantrasyonları2asıl düzenleyiciler hizmet vermektedir. İken diğer macronutrients, humoral faktörler gibi sinirsel giriş daha fazla bu yanıtı değiştirmek glikoz kendisi pankreas β-hücreleri tarafından insülin salgılanması ana Bitikilerin biri olarak davranır. İnsülin anabolik işlemler Federal devletin aşırı kan şekeri Difüzyon kas ve yağ hücrelerinin içine kolaylaştırmak ve daha fazla Glikoliz yanı sıra protein veya yağ asidi sentezi, sırasıyla etkinleştirme sonuç olarak tetikler. Ayrıca, insülin hepatik glikoz çıkış gluconeogenesis engelleyerek bastırır. Kronik aşırı enerji tüketimi ve meta-inflamasyon Hiperinsülinemi ve insülin reseptör ifade hem de değişiklikler böylece Engelli sonuçlanan aşağı akım sinyal yolları içinde aşağı düzenleme nedeniyle periferik insülin direnci yol glikoz insülin-aracılı elden çıkarma gibi yetersiz hepatik glukoz üretimi3,4,5,6inhibisyonu için duyarlılık.
Hayvan modelleri geniş bir hastalık genetik, beslenme veya deneysel indüksiyon ile insülin direnci ve diyabet gibi onun eşlik eden hastalıklar7 çeşitli formları moleküler mekanizmaları incelemek için mükemmel araçlar olmak kanıtlanmıştır . Bir ilk örnek hızlı kilo alımı nedeniyle artan besin alımını birlikte insülin direnci8‘, kaynaklanan düşük metabolik verimlilik ile karakterizedir yaygın olarak kullanılan ve iyi kurulmuş HFD kaynaklı fare modeli olduğunu 9. hayvan modelleri ve insanlar, açlık kan şekeri ve insülin düzeyleri, bir ayrıcalık hem de glikoz yönetim Engelli bir hoşgörü yanı sıra diğer sistemik değişiklik glukoz ve insülin direnci sık kullanılan göstergeler vardır metabolizma. İzleme kan şekeri ve insülin düzeyleri Bazal devlet veya stimülasyon sonra bu nedenle kolayca erişilebilir veriler vardır.
Mevcut iletişim kuralı HFD beslenen farelerin yanı sıra iki sık kullanılan yöntem, oral glukoz tolerans testi (OGTT) ve insülin direnci testi (ITT), metabolik fenotip karakterize etmek ve incelemek için yararlı olan nesil özetliyor değişiklikler glikoz metabolizması. OGTT bir sözlü olarak yönetilen glikoz yük ve insülin salgısı zaman içinde atılması değerlendiriyor ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Ayrıca, kan glikoz konsantrasyonu insülin yanıt bir bolus olarak izleyerek tüm vücut insülin-eylem araştırmak için ITT kuralları konusunda yönergeler sağlar. Bu makalede açıklanan protokoller köklü ve birden fazla çalışmalar10,11,12‘ kullanılmıştır. Başarı artırmak için yardımcı olabilir hafif değişiklikler yanı sıra deneysel tasarım ve veri analizi, aynı zamanda yararlı ipuçları potansiyel tuzaklar önlemek için yönergeler sağlar. Burada açıklanan protokoller tüm vücut glikoz metabolizması ve insülin direnci gibi onun ilişkili bozukluklar genetik, farmakolojik, diyet ve diğer çevresel faktörler etkisini araştırmak için çok güçlü araçlar olabilir. Glikoz veya insülin ile stimülasyon yanı sıra, diğer bileşikler çeşitli bireysel araştırma amacına bağlı olarak uyarılması için kullanılabilir. Bu yazının kapsamı, ancak dışında diğer birçok aşağı akım uygulama üzerinde çizilmiş kan örnekleri, glukoz ve insülin (örneğin, lipid ve lipoprotein profilleri) dışındaki kan değerleri çözümlemesi gibi detaylı yanı sıra gerçekleştirilen metabolik işaretleri (örneğin, nicel gerçek zamanlı Polimeraz zincir tepkimesi (PCR), Western blot analizi ve Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) tarafından) analizi. Daha fazla Akış Sitometresi ve floresan aktif hücre sıralama (FACS) transcriptomic, proteomik ve metabolomic yaklaşımlar Ayrıca hedeflenmemiş analiz için kullanılan süre ayrı tek hücre popülasyonlarının, etkileri araştırmak için uygulanabilir.
Genel olarak, biz daha da tüm vücut metabolik değişiklikler, OGTT ve hastalık patogenezinde çalışmak için yararlı araçlar olabilir ITT çalışma için iki güçlü yaklaşım tasvir ederken bir HFD kaynaklı fare modeli oluşturmak için basit bir protokol sağlar ve insülin direnci ve şeker hastalığı gibi metabolizma ilişkili hastalıklar alanında özellikle yeni tedavilerin geliştirilmesi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Şeker hastalığı ve dünya nüfusunun ilişkili hastalıkları yüksek yaygınlığı, araştırma moleküler mekanizması, önlenmesi ve tedavisi hastalığı19adresleme için güçlü bir gereklilik vardır. Sunulan Protokolü HFD fareler, nesil metabolik araştırma yanı sıra tüm vücut metabolik değişiklikler değerlendirilmesi için güçlü araçlardır OGTT ve ITT, iletim için kullanılan güçlü bir hayvan modeli için köklü yöntem açıklanır insülin direnci gibi. Bu rapord…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma Belediye Başkanı Viyana kenti ve Österreichische Gesellschaft für Laboratoriumsmedizin und Klinische Chemie tıbbi bilimsel Fonu tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Mouse strain: C57BL/6J | The Jackson Laboratory | 664 | LFD/HFD |
| Accu Chek Performa – Glucometer | Roche | 6870228 | OGTT/ITT |
| Accu Chek Performa – Strips | Roche | 6454038 | OGTT/ITT |
| D-(+)-Glucose solution | Sigma-Aldrich | G8769 | OGTT |
| Actrapid – Insulin | Novo Nordisk | 417642 | ITT |
| Reusable Feeding Needles | Fine Science Tools | #18061-22 | OGTT; 22 gauge (-24 gauge for young mice) |
| Omnifix-Fine dosing syringes | Braun | 9161406V | OGTT/ITT |
| Sterican Insulin needle (30G x 1/3"; ø 0.30 x 13 mm) | Braun | 304000 | ITT; lean mice |
| Sterican (G 27 x 3/4"; ø 0.40 x 20 mm) | Braun | 4657705 | ITT; mice on HFD |
| 96 Well PCR Plates, non-skirted, flexible | Braintree Scientific, Inc. | SP0016 | OGTT |
| Ultrasensitive Mouse Insulin ELISA kit | Crystam Chem | 90080 | OGTT |
| Rodent Diet with 60% kcal% fat | Research Diets Inc | D12492 | mice on HFD |
| Rodent Diet with 10% kcal% fat. | Research Diets Inc | D12450B | mice on LFD |
| BRAND micro haematocrit capillary | Sigma-Aldrich | BR749321 | OGTT/ITT |
| Vaseline – creme | Riviera | P1768677 | OGTT/ITT |
Referências
- Qatanani, M., Lazar, M. A. Mechanisms of obesity-associated insulin resistance: many choices on the menu. Genes Dev. 21 (12), 1443-1455 (2007).
- Wilcox, G. Insulin and insulin resistance. Clin Biochem Rev. 26 (2), 19-39 (2005).
- Reaven, G. M. Pathophysiology of insulin resistance in human disease. Physiol Rev. 75 (3), 473-486 (1995).
- Kahn, B. B. Type 2 diabetes: when insulin secretion fails to compensate for insulin resistance. Cell. 92 (5), 593-596 (1998).
- Gregor, M. F., Hotamisligil, G. S. Inflammatory mechanisms in obesity. Annu Rev Immunol. 29, 415-445 (2011).
- Odegaard, J. I., Chawla, A. Pleiotropic actions of insulin resistance and inflammation in metabolic homeostasis. Science. 339 (6116), 172-177 (2013).
- Srinivasan, K., Ramarao, P. Animal models in type 2 diabetes research: an overview. Indian J Med Res. 125 (3), 451-472 (2007).
- Surwit, R. S., Kuhn, C. M., Cochrane, C., McCubbin, J. A., Feinglos, M. N. Diet-induced type II diabetes in C57BL/6J mice. Diabetes. 37 (9), 1163-1167 (1988).
- Winzell, M. S., Ahren, B. The high-fat diet-fed mouse: a model for studying mechanisms and treatment of impaired glucose tolerance and type 2 diabetes. Diabetes. 53, S215-S219 (2004).
- Ayala, J. E., et al. Standard operating procedures for describing and performing metabolic tests of glucose homeostasis in mice. Dis Model Mech. 3 (9-10), 525-534 (2010).
- Jais, A., et al. Heme oxygenase-1 drives metaflammation and insulin resistance in mouse and man. Cell. 158 (1), 25-40 (2014).
- Teperino, R., et al. Hedgehog partial agonism drives Warburg-like metabolism in muscle and brown fat. Cell. 151 (2), 414-426 (2012).
- Cresto, J. C., et al. Half life of injected 125I-insulin in control and ob/ob mice. Acta Physiol Lat Am. 27 (1), 7-15 (1977).
- First report of the BVA/FRAME/RSPCA/UFAW joint working group on refinement. Removal of blood from laboratory mammals and birds. Lab Anim. 27 (1), 1-22 (1993).
- McGuill, M., Rowan, A. Biological Effects of Blood Loss: Implications for Sampling Volumes and Techniques. ILAR. 31 (4), 5-18 (1989).
- Hoff, J. Methods of Blood Collection in the Mouse. Lab Animal. 29 (10), 47-53 (2000).
- Jacobson, L., Ansari, T., McGuinness, O. P. Counterregulatory deficits occur within 24 h of a single hypoglycemic episode in conscious, unrestrained, chronically cannulated mice. Am J Physiol Endocrinol Metab. 290 (4), E678-E684 (2006).
- Guariguata, L., et al. Global estimates of diabetes prevalence for 2013 and projections for 2035. Diabetes Res Clin Pract. 103 (2), 137-149 (2014).
- Freeman, H. C., Hugill, A., Dear, N. T., Ashcroft, F. M., Cox, R. D. Deletion of nicotinamide nucleotide transhydrogenase: a new quantitive trait locus accounting for glucose intolerance in C57BL/6J mice. Diabetes. 55 (7), 2153-2156 (2006).
- Pelleymounter, M. A., et al. Effects of the obese gene product on body weight regulation in ob/ob mice. Science. 269 (5223), 540-543 (1995).
- Chen, H., et al. Evidence that the diabetes gene encodes the leptin receptor: identification of a mutation in the leptin receptor gene in db/db mice. Cell. 84 (3), 491-495 (1996).
- Rossini, A. A., Like, A. A., Dulin, W. E., Cahill, G. F. Pancreatic beta cell toxicity by streptozotocin anomers. Diabetes. 26 (12), 1120-1124 (1977).
- Bailey, C. J., Flatt, P. R. Hormonal control of glucose homeostasis during development and ageing in mice. Metabolism. 31 (3), 238-246 (1982).
- Shi, H., et al. Sexually different actions of leptin in proopiomelanocortin neurons to regulate glucose homeostasis. Am J Physiol Endocrinol Metab. 294 (3), E630-E639 (2008).
- Collins, S., Martin, T. L., Surwit, R. S., Robidoux, J. Genetic vulnerability to diet-induced obesity in the C57BL/6J mouse: physiological and molecular characteristics. Physiol Behav. 81 (2), 243-248 (2004).
- Heijboer, A. C., et al. Sixteen hours of fasting differentially affects hepatic and muscle insulin sensitivity in mice. J Lipid Res. 46 (3), 582-588 (2005).
- Kohsaka, A., Bass, J. A sense of time: how molecular clocks organize metabolism. Trends Endocrinol Metab. 18 (1), 4-11 (2007).
- Drucker, D. J. Incretin action in the pancreas: potential promise, possible perils, and pathological pitfalls. Diabetes. 62 (10), 3316-3323 (2013).
- Andrikopoulos, S., Blair, A. R., Deluca, N., Fam, B. C., Proietto, J. Evaluating the glucose tolerance test in mice. Am J Physiol Endocrinol Metab. 295 (6), E1323-E1332 (2008).
- Ahren, B., Winzell, M. S., Pacini, G. The augmenting effect on insulin secretion by oral versus intravenous glucose is exaggerated by high-fat diet in mice. J Endocrinol. 197 (1), 181-187 (2008).
- Bowe, J. E., et al. Metabolic phenotyping guidelines: assessing glucose homeostasis in rodent models. J Endocrinol. 222 (3), G13-G25 (2014).
- Arioli, V., Rossi, E. Errors related to different techniques of intraperitoneal injection in mice. Appl Microbiol. 19 (4), 704-705 (1970).
- Miner, N. A., Koehler, J., Greenaway, L. Intraperitoneal injection of mice. Appl Microbiol. 17 (2), 250-251 (1969).
- Heikkinen, S., Argmann, C. A., Champy, M. F., Auwerx, J. Evaluation of glucose homeostasis. Curr Protoc Mol Biol. Chapter. , 23 (2007).
- Muniyappa, R., Lee, S., Chen, H., Quon, M. J. Current approaches for assessing insulin sensitivity and resistance in vivo: advantages, limitations, and appropriate usage. Am J Physiol Endocrinol Metab. 294 (1), E15-E26 (2008).
- McGuinness, O. P., Ayala, J. E., Laughlin, M. R., Wasserman, D. H. NIH experiment in centralized mouse phenotyping: the Vanderbilt experience and recommendations for evaluating glucose homeostasis in the mouse. Am J Physiol Endocrinol Metab. 297 (4), E849-E855 (2009).
- Pacini, G., Omar, B., Ahren, B. Methods and models for metabolic assessment in mice. J Diabetes Res. 2013, 986906 (2013).
- Polonsky, K. S., Rubenstein, A. H. C-peptide as a measure of the secretion and hepatic extraction of insulin. Pitfalls and limitations. Diabetes. 33 (5), 486-494 (1984).
- Hughey, C. C., Wasserman, D. H., Lee-Young, R. S., Lantier, L. Approach to assessing determinants of glucose homeostasis in the conscious mouse. Mamm Genome. 25 (9-10), 522-538 (2014).
