Semplice monitoraggio continuo del glucosio in topi che si muovono liberamente
Summary
Qui, descriviamo un metodo semplice per impiantare un monitor glicemico continuo commerciale progettato per i pazienti sui topi e forniamo gli script per analizzare i risultati.
Abstract
I topi sono un organismo modello comune utilizzato per studiare malattie metaboliche come il diabete mellito. I livelli di glucosio sono tipicamente misurati dal sanguinamento della coda, che richiede la manipolazione dei topi, provoca stress e non fornisce dati sui topi che si comportano liberamente durante il ciclo oscuro. La misurazione continua del glucosio nei topi richiede l’inserimento di una sonda nell’arco aortico del topo, nonché un sistema di telemetria specializzato. Questo metodo impegnativo e costoso non è stato adottato dalla maggior parte dei laboratori. Qui, presentiamo un semplice protocollo che prevede l’utilizzo di monitor glicemici continui disponibili in commercio utilizzati da milioni di pazienti per misurare continuamente il glucosio nei topi come parte della ricerca di base. La sonda sensibile al glucosio viene inserita nello spazio sottocutaneo nella parte posteriore del topo attraverso una piccola incisione sulla pelle e viene tenuta in posizione saldamente usando un paio di punti di sutura. Il dispositivo viene suturato sulla pelle del topo per garantire che rimanga in posizione. Il dispositivo può misurare i livelli di glucosio per un massimo di 2 settimane e invia i dati a un ricevitore vicino senza alcuna necessità di maneggiare i topi. Vengono forniti script per l’analisi dei dati di base dei livelli di glucosio registrati. Questo metodo, dalla chirurgia all’analisi computazionale, è economico e potenzialmente molto utile nella ricerca metabolica.
Introduction
Il diabete mellito (DM) è una malattia devastante caratterizzata da alti livelli di glucosio nel sangue. Il DM di tipo 1 può essere il risultato di un attacco autoimmune sulle cellule beta produttrici di insulina nel pancreas. Il DM di tipo 2 e il DM gestazionale, d’altra parte, sono caratterizzati da un fallimento delle cellule beta nel secernere insulina sufficiente in risposta a un aumento dei livelli di glucosio1. Il topo è un organismo modello comune utilizzato per studiare il DM poiché ha una fisiologia simile e i suoi normali livelli di glucosio sono vicini a quelli degli esseri umani. Inoltre, ceppi murini specifici possono sviluppare DM a causa di mutazioni nelle vie di segnalazione chiave o in seguito all’esposizione a diete specifiche, che consente la modellazione della malattia 2,3,4.
La glicemia viene comunemente misurata nei topi utilizzando glucometri progettati per i pazienti estraendo una piccola goccia di sangue (1-2 μL) dalla punta della coda del topo. Questo metodo provoca stress e richiede la manipolazione del topo, che influisce sui livelli di glucosio e vieta la misurazione dei livelli di glucosio nel sangue nei topi che si comportano liberamente o quando il ricercatore non è vicino a5. Il sanguinamento dei topi può causare stress ai topi vicini, in particolare ai topi della stessa gabbia la cui glicemia non è stata ancora misurata, influenzando così i risultati. I topi rispondono in modo diverso a seconda del conduttore e la persona che misura il glucosio può influenzare i livelli di glucosio dei topi. Queste insidie richiedono un’attenta progettazione sperimentale e sono alla base di alcune incongruenze tra gli esperimenti.
È possibile misurare il glucosio in topi che si muovono liberamente senza sanguinamento impiantando sensori di glucosio nell’arco aortico dei topi utilizzando la telemetria all’avanguardia6. Le misurazioni risultanti sono molto buone e possono essere sostenute per un lungo periodo, ma è difficile impiantare questi sensori e il sistema di telemetria è costoso, portando a un’adozione moderata di questa metodologia e nessuna adozione in laboratori non specializzati. Negli ultimi anni sono stati sviluppati sensori sottocutanei o altri sensori di glucosio adattati alle dimensioni dei topi e alla loro fisiologia, ma anche questi richiedono esperti altamente qualificati e in alcuni casi sono costosi 6,7,8,9,10.
I monitor glicemici continui commerciali (CGM) originariamente sviluppati per monitorare i livelli di glucosio dei pazienti con DM offrono un’altra opzione per misurare il glucosio nei topi che si muovono liberamente, con costi inferiori e requisiti di competenza tecnica rispetto alle sonde impiantate. Tali sonde sono state utilizzate nella ricerca di base da alcuni laboratori 5,11,12,13,14,15 compresi i nostri colleghi che hanno usato questo protocollo 16. Questi dispositivi includono in genere un sensore, un dispositivo di montaggio, un ricevitore e un’applicazione software. Il sensore ha una cannula che guida il glucosensore enzimatico, nastro adesivo, una fonte di energia, memoria a breve termine e un modulo di comunicazione wireless che memorizza e invia i dati al ricevitore. Il ricevitore può mostrare i livelli di glucosio attuali e invia i dati a un server; Questo ricevitore può essere un cellulare. L’applicazione software fornisce dati per il paziente e il team di assistenza medica sulla glicemia del paziente. Nei pazienti, il sensore viene collegato facilmente utilizzando il dispositivo di montaggio. La cannula viene inserita per via sottocutanea premendo il dispositivo di montaggio contro la pelle e il sensore rimane in posizione con l’aiuto del nastro adesivo.
Questo è un protocollo dettagliato per adattare un dispositivo CGM commerciale per misurare i livelli di glucosio nei topi. Questo protocollo descrive come inserire chirurgicamente il sensore di glucosio e collegarlo al mouse. Vengono forniti script per l’analisi e la visualizzazione dei dati di base. Vengono fornite le potenziali insidie, la risoluzione dei problemi e gli esempi di risultati standard. Il protocollo seguente è specifico per un determinato CGM, ma può essere facilmente adattato ad altri tipi di CGM commerciali non appena diventano disponibili.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo protocollo offre un metodo semplice ed economico per monitorare i livelli di glucosio nei topi che non richiede microchirurgia impegnativa e non comporta sanguinamento o manipolazione dei topi. Il metodo è facile da implementare in ogni struttura e non causa mortalità, dolore o eccessivo disagio ai topi. Il passaggio più critico nel protocollo è l’inserimento della cannula del sensore di glucosio sotto la pelle del topo. L’aggiunta di alcuni punti di sutura consente alla cannula di rimanere in posizione per un…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Dvir Mintz DVM e il personale veterinario e zootecnico della struttura per animali, nonché i membri del nostro gruppo, per le fruttuose discussioni. Questo studio è stato supportato da una sovvenzione della Israel Science Foundation 1541/21 assegnata a D.B.Z. D.B.Z. è una facoltà STEM di Zuckerman.
Materials
| 2% Chlorhexidine Gluconate and 70% Isopropyl Alcohol | 3M | ID 7000136290 | |
| 5% Dextrose and 0.45% Sodium Chloride Injection, USP | Braun | L6120 | |
| Castroviejo needle holder | FST | 12061-02 | |
| Extra Fine Bonn scissors | FST | 14084-08 | |
| FreeStyle Libre 1 reader | Abbott | ART27543 | |
| FreeStyle Libre sensor | Abbott | ART36687 | |
| FreeStyle Libre sensor applicator | Abbott | ART36787 | |
| Gauze pads | Sion medical | PC912017 | |
| Graefe Forceps | FST | 11052-10 | |
| Hair Removal Cream | Veet | 3116523 | |
| High-fat high-sucrose diet | Envigo Teklad diets | TD.08811 | |
| Isoflurane, USP Terrell | Piramal | 26675-46-7 | |
| Meloxicam 5 mg/mL | Chanelle Pharma | 08749/5024 | |
| MiniARCO Clipper kit | Moser | CL8787-KIT | |
| PROLENE Polypropylene Suture 5-0 | Ethicon | 8725H | |
| Puralube Opthalmic Ointment | Perrigo | 574402511 | |
| Q-tips | B.H.W | 271676 | |
| SomnoSuite Low-Flow Anesthesia System | Kent Scientific | SOMNO |
Referências
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