Évaluation de la production de glucose hépatique dans un modèle murin du syndrome des ovaires polykystiques

Summary

Cette étude décrit la mesure directe de la production hépatique de glucose dans un modèle murin du syndrome des ovaires polykystiques en utilisant un traceur de glucose isotopique stable via la veine caudale à jeun et riche en glucose en tandem.

Abstract

Le syndrome des ovaires polykystiques (SOPK) est une maladie courante qui entraîne des troubles du métabolisme du glucose, tels que la résistance à l’insuline et l’intolérance au glucose. Le métabolisme du glucose dérégulé est une manifestation importante de la maladie et est la clé de sa pathogenèse. Par conséquent, les études impliquant une évaluation du métabolisme du glucose dans le SOPK sont de la plus haute importance. Très peu d’études ont quantifié la production hépatique de glucose directement dans les modèles SOPK à l’aide de traceurs de glucose non radioactifs. Dans cette étude, nous discutons des instructions étape par étape pour la quantification du taux de production hépatique de glucose dans un modèle murin SOPK en mesurant l’enrichissement M + 2 du [6,6-2H2]glucose, un traceur de glucose isotopique stable, par chromatographie en phase gazeuse – spectrométrie de masse (SMGC). Cette procédure implique la création d’une solution de traceur de glucose isotopique stable, l’utilisation de la mise en place d’un cathéter veineux de la queue et la perfusion du traceur de glucose à jeun et riche en glucose chez la même souris en tandem. L’enrichissement du [6,6-2H2]glucose est mesuré à l’aide du dérivé du pentaacétate dans le SMGC. Cette technique peut être appliquée à une grande variété d’études impliquant une mesure directe du taux de production hépatique de glucose.

Introduction

Le syndrome des ovaires polykystiques (SOPK) est un trouble fréquent chez 12 % à 20 % des femmes en âge de ^procréer1,2. Il s’agit d’une maladie complexe entraînant des phénotypes variables impliquant des ovaires polykystiques, des règles irrégulières et des preuves cliniques ou de laboratoire d’hyperandrogénémie, et elle est généralement diagnostiquée lorsqu’une femme répond à deux des trois ^critères3. Un aspect prédominant du SOPK, et un facteur clé de sa pathogenèse, est les dérangements métaboliques que l’on trouve chez les femmes atteintes de la maladie. Les femmes atteintes du SOPK ont une incidence plus élevée de résistance à l’insuline, d’intolérance au glucose, d’obésité et de syndrome ^{métabolique3,4,5,6}. La résistance à l’insuline n’est pas seulement une manifestation de la maladie, mais on pense qu’elle contribue à sa pathogenèse en potentialisant l’action de l’hormone lutéinisante dans l’ovaire, entraînant ainsi une augmentation de la production d’androgènes7,8. On pense que la résistance à l’insuline a plusieurs origines possibles, mais des études suggèrent qu’elle pourrait être due à des schémas anormaux de signalisation des récepteurs de l’insuline9,10. Des études ont évalué la résistance à l’insuline chez les patients atteints du SOPK en utilisant la technique de référence de la pince hyperinsulinémique-euglycémique11,12,13,14,15. Les femmes atteintes du SOPK, indépendamment de l’IMC, ont des niveaux plus élevés de résistance à l’insuline que les témoins. Le contrôle de l’insuline sur la production de glucose est altéré dans les troubles de la résistance à l’insuline conduisant à une production excessive de glucose. Par exemple, les patients diabétiques ont des taux accrus de gluconéogenèse et une altération de la suppression de la glycogénolyse16. En outre, une altération de la suppression de la production de glucose a été observée chez des rats ^{diabétiques17}. Bien que les études sur les pinces puissent donner une mesure de la résistance à l’insuline, peu d’études sur le SOPK se concentrent sur la mesure directe de la production de glucose à jeun et en état d’alimentation. Cela nécessite l’utilisation d’une perfusion de traceur de glucose isotopique non radioactif et la mesure par spectrométrie de masse.

Les modèles animaux ont été largement utilisés dans la recherche sur le SOPK. Des modèles murins de SOPK maigre et de type obèse ont été créés en administrant des androgènes avant la naissance, prépubère ou ^{post-puberté18}. Les modèles de SOPK des rongeurs démontrent également des différences métaboliques par rapport à leurs témoins respectifs. Des données antérieures de notre laboratoire ont démontré des tests de tolérance au glucose anormaux (GTT) dans des modèles murins du SOPK (maigres et obèses), conformes à la littérature sur le ^{SOPK humain19}. L’utilisation d’un modèle animal maigre et obèse permet d’approfondir les recherches sur les différences métaboliques. Plus précisément, ce modèle permet d’évaluer le taux de production de glucose directement à l’aide de traceurs de glucose isotopiques. L’un des traceurs de glucose isotopiques stables les plus couramment utilisés est le glucose [_6,6-2H2]. L’enrichissement en glucose [_6,6-2H2] peut être mesuré à l’aide d’un dérivé de pentaacétate comme décrit ^{précédemment20}.

Dans cette étude, notre objectif était de mesurer le taux de production de glucose hépatique à jeun et à l’état riche en glucose chez les souris SOPK en utilisant une perfusion de glucose isotopique. Ces techniques peuvent être appliquées à un large éventail d’expériences impliquant la cinétique du glucose.

Protocol

Toutes les procédures animales ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux (IACUC) du Baylor College of Medicine. 1. Préparation du [6,6-2H2]glucose Un jour avant la procédure, préparez le traceur de glucose isotopique stable dans une solution saline normale. Pour cette expérience, le glucose [6,6-2H2] a été utilisé comme traceur pour mesurer le taux d’apparition du glucose pla…

Representative Results

À l’aide d’équations de dilution isotopique décrites précédemment, le taux de glucose plasmatique total (glucoseRa) a été calculé à partir de l’enrichissement M+2 du [6,6-2H2]glucose dans des conditions à jeun et riches en glucose à l’aide du dérivé de pentaacétate21. Dans des conditions d’équilibre, on suppose que le taux d’apparition du glucose est égal au taux de disparition du glucose. Dans le groupe témoin, le glucoseRa …

Discussion

L’hyperglycémie et le métabolisme anormal du glucose / homéostasie sont des caractéristiques du SOPK. Le taux de glucose dans le sang est maintenu par une combinaison de glucose provenant de l’alimentation et de la production de glucose via la glycogénolyse et la gluconéogenèse et la glycogenèse, sous le contrôle des hormones et des enzymes. La production hépatique de glucose est supprimée par la présence d’une augmentation des taux de glucose circulants. Dans les troubles du métabolisme anorm…

Materials

0.9% sodium chloride solution	McKesson	275595
10 mL BD Luer-Lok tip syringe	VWR	75846-756	Two syringes per animal (one for isotopic glucose solution, one for glucose-rich isotopic solution)
1-inch clear transpore tape	3M	70200400169
1-inch Labeling tape	Fisher	GS07F161BA	Brand is example
5 mL syringe containing heparanized saline flush	McKesson	191-MIH-2235	One can also prepare a heparin flush solution (10 units/mL heparin in 0.9% sodium chloride)
5 mm Medipoint Goldenrod animal lancets	Fisher Scientific	NC9891620	5 mm if animal is between 2 and 6 months
Acetone	Sigma-Aldrich	650501
Advanced hot plate stirrer	VWR	97042-602	Brand is example
BD 27 gauge 0.5 inch needles	Health Warehouse	A283952
BD 30 gauge 0.5 inch needles	Medvet	305106
BD Intramedic Polyethylene (PE) tubing 0.28 mm ID x 0.61 mm	VWR	63019-004
BD Intramedic Polyethylene (PE) tubing 0.28 mm ID x 0.61 mm	VWR	63019-004
Beaker, 1000 mL			Any brand
Caging pellets
Clear VOA glass vials with closed-top cap	Fisher Scientific	05-719-120	For storage of acetone and blood draw samples
Copper toothless alligator clamp for tourniquet	Amazon		Any Brand; smooth toothless alligator clips made of solid copper
D-(+)-glucose >99.5%	Sigma-Aldrich	G8270
D-glucose (6,6-D2, 99%)	Cambridge Isotope Laboratories, Inc.	DLM-349-PK
Dow Corning silastic tubing 0.3 mm ID x 0.64 mm OD	VWR	62999-042
Magnifying glass	Amazon		Any brand; similar to LANCOSC Magnifying Glass with Light and Stand
Microbalance	Ohaus Adventurer Pro	AV264C	Any similar model with 0.0001g accuracy can be used
Nalgene bottle, 500 mL	Sigma-Aldrich	B0158-12EA	Or any Similar brand; saw in half (including lid) and cut tail-sized notch in the bottom
PHD Ultra multi-syringe pump	Harvard Apparatus	70-3024A
Plexiglass sheet			Any brand; to stabalize mouse during catheter insertion
Plexiglass sheets and dividers			Any brand; used to cage mice during infusion