Zelftoediening van geneesmiddelen in muismodellen van voeding en obesitas

Summary

Het algemene doel van deze procedure is om een methode voor zelftoediening van geneesmiddelen te beschrijven die kan worden gebruikt in muismodellen van voeding en obesitas.

Abstract

Preklinische studies bij muizen vertrouwen vaak op invasieve protocollen, zoals injecties of orale gavage, om medicijnen af te leveren. Deze stressvolle toedieningsroutes hebben significante effecten op belangrijke metabolische parameters, waaronder voedselinname en lichaamsgewicht. Hoewel een aantrekkelijke optie om dit te omzeilen is om het medicijn in knaagdiervoer te maken of op te lossen in water, hebben deze benaderingen ook beperkingen omdat ze gedurende langere tijd worden beïnvloed door medicijnstabiliteit bij kamertemperatuur, de oplosbaarheid van het medicijn in water en dat de dosering sterk afhankelijk is van de timing van voedsel- of waterinname. De constante beschikbaarheid van het geneesmiddel beperkt ook de translationele relevantie voor de manier waarop geneesmiddelen aan patiënten worden toegediend. Om deze beperkingen te overwinnen, kunnen medicijnen worden gemengd met zeer smakelijk voedsel, zoals pindakaas, waardoor muizen zelf verbindingen kunnen toedienen. Muizen consumeren het medicijn /pindakaaskorrel betrouwbaar en reproduceerbaar in een kort tijdsbestek. Deze aanpak vergemakkelijkt een leveringsbenadering met minimale stress in vergelijking met een injectie of gavage. Dit protocol toont de aanpak van medicijnvoorbereiding, dierlijke acclimatisatie tot placebo-levering en medicijnafgifte. De implicaties van deze aanpak worden besproken in studies met betrekking tot de timing van de toediening van geneesmiddelen en het circadiane ritme.

Introduction

Het doel van deze methode is om medicijnen bij muizen te leveren via een niet-invasieve, minimaal stressvolle procedure. Preklinische studies bij muizen vertrouwen vaak op stressvolle, invasieve routes van toediening van geneesmiddelen die aanzienlijke effecten kunnen hebben op metabole parameters. Repetitieve dagelijkse orale gavage kan bijvoorbeeld de calorie-inname en gewichtstoename bij muizen aanzienlijk verminderen¹. Bovendien kan orale gavage technisch uitdagend zijn en kan het verwondingen veroorzaken. Als alternatief kunnen muizen zelf verbindingen toedienen die in hun voedsel worden gemengd of opgelost in hun drinkwater ². Deze aanpak heeft echter een grote beperking, namelijk dat het afhankelijk is van de natuurlijke circadiane timing van voedsel- of waterinname. Bovendien kan medicijnstabiliteit of oplosbaarheid in water grote problemen zijn wanneer chronisch op deze manier wordt geleverd. Om deze beperkingen te overwinnen, kunnen medicijnen worden gemengd met zeer smakelijk voedsel, zoals koekjesdeeg ^3,gelei ^4,5 of pindakaas ⁶ om zelftoediening bij muizen op een bepaald tijdstip aan te moedigen. Deze aanpak heeft het voordeel dat het de levering van geneesmiddelen met minimale stress kan worden vergemakkelijkt in vergelijking met een injectie of dagelijkse gavage¹. Deze procedure kan worden aangepast om een breed scala aan medicijnen aan muizen te leveren. Dit protocol demonstreert het proces van medicijnbereiding, training, gevolgd door medicijnafgifte in zeer smakelijk voedsel. Als voorbeeld, deze methode wordt gebruikt om het antipsychoticum risperidon toe te dienen aan C57BL/6J vrouwelijke muizen. Risperidon is bekend om krachtige hyperfagische en gewichtstoename effecten te hebben bij patiënten ⁷ die goed gemodelleerd is bij knaagdieren ^6,8. Dit toedieningssysteem vergemakkelijkt een zeer translationeel model dat kan worden gebruikt om een breed scala aan geneesmiddelen en hun effecten op trajecten die de voedselinname en het lichaamsgewicht reguleren te bestuderen ⁹.

Protocol

Alle procedures met betrekking tot dieronderwerpen zijn goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van de Universiteit van Californië, San Diego. 1. Het maken van de drug-pindakaas pellet Bereken de hoeveelheid medicijn die nodig is om de gewenste dosis medicijn in een pellet pindakaas te maken en schaal naar de grootte van de batch die nodig is voor een experiment. Belangrijk is dat pellets op -80 °C kunnen worden bewaard, afhankelijk van de stabilite…

Representative Results

In het hier gepresenteerde voorbeeld werd pindakaas gebruikt om dagelijks 14 dagen risperidon aan muizen te leveren. Deze studie toont aan dat de chronische toediening van risperidon via deze methode een zeer reproduceerbare toename van voedselinname en lichaamsgewicht mogelijk maakt in vergelijking met controle (figuur 1a, b). Bovendien resulteert deze toedieningsmethode in zeer consistente gegevens in vergelijking met alternatieve, meer stressvo…

Discussion

Bij het uitvoeren van dit protocol is het belangrijk om consistent te zijn met de nauwkeurigheid van de metingen van voedselinname en lichaamsgewicht en de timing van toediening van geneesmiddelen tijdens het onderzoek. Hoewel deze zelftoedieningsmethode een aanzienlijke trainingsfase vereist, is dit vooral belangrijk om de muizen te wennen aan de nieuwigheid van de pindakaas en ervoor te zorgen dat muizen het medicijn op het gegeven moment consumeren. Eenmaal vastgesteld, biedt het ook een grote experimentele flexibilit…

Materials

C57B6/J mice	Jackson Labs, Sacramento, CA, USA	664
corticosterone pellet mold	Ted Pella Inc, Redding, CA, USA	106A
Mouse igloo	VWR, Visalia, CA, USA	89067-850	cage enrichment
peanut butter	Jif Peanut Butter, Orrville, OH, USA		Creamy peanut butter
pestle and mortar	VWR, Visalia, CA, USA	470148-960
risperidone	Patriot Pharmaceuticals, Horsham, PA, USA	50458-593-50
rodent chow	LabDiet, St. Louis, MO, USA	5001
weigh boat	VWR, Visalia, CA, USA	10803-148
weighing scale	Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland	MS104TS
Wypall paper X60	Kimberly-Clark, Corinth, MS, USA	34865-05	absorbent paper bedding