Intracerebroventrikuläre Abgabe von mikrobiellen Metaboliten aus dem Darm in frei beweglichen Mäusen

Zusammenfassung

Aus dem Darm stammende mikrobielle Metaboliten haben vielfältige Wirkungen, die zu komplexem Verhalten bei Tieren führen. Unser Ziel ist es, eine Schritt-für-Schritt-Methode bereitzustellen, um die Auswirkungen von mikrobiellen Metaboliten aus dem Darm im Gehirn über die intrazerrebroventrikuläre Verabreichung über eine Führungskanüle zu beschreiben.

Zusammenfassung

Der Einfluss der Darmmikrobiota und ihrer Metaboliten auf die Physiologie und das Verhalten des Wirts wurde in diesem Jahrzehnt umfassend untersucht. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Darmmikrobiota-abgeleitete Metaboliten hirnvermittelte physiologische Funktionen durch komplizierte Darm-Hirn-Bahnen im Wirt modulieren. Kurzkettige Fettsäuren (SCFAs) sind die wichtigsten bakteriellen Metaboliten, die während der Ballaststofffermentation durch das Darmmikrobiom produziert werden. Sekretierte SCFAs aus dem Darm können an mehreren Stellen in der Peripherie wirken und die Immun-, endokrinen und neuronalen Reaktionen aufgrund der großen Verteilung von SCFAs-Rezeptoren beeinflussen. Daher ist es schwierig, die zentralen und peripheren Wirkungen von SCFAs durch orale und intraperitoneale Verabreichung von SCFAs zu unterscheiden. Dieser Artikel stellt eine videobasierte Methode vor, um die funktionelle Rolle von SCFAs im Gehirn über eine Führungskanüle in frei beweglichen Mäusen zu hinterfragen. Die Menge und Art der SCFAs im Gehirn kann durch Kontrolle des Infusionsvolumens und der Infusionsrate eingestellt werden. Diese Methode kann Wissenschaftlern eine Möglichkeit bieten, die Rolle von Darmmetaboliten im Gehirn zu schätzen.

Einleitung

Der menschliche Magen-Darm-Trakt beherbergt verschiedene Mikroorganismen, die auf den Wirt ^1,2,3 einwirken. Diese Darmbakterien können Darmmetaboliten während ihrer Verwendung von Nahrungsbestandteilen absondern, die vom Wirt verbraucht^{werden 4,5}. Interessanterweise können die Darmmetaboliten, die nicht in der Peripherie metabolisiert werden, über den Kreislauf zu anderen Organen transportiert^{werden 6}. Bemerkenswert ist, dass diese sezernierten Metaboliten als Mediatoren für die Darm-H....

Protokoll

Alle Versuchsprotokolle und die Pflege der Tiere wurden vom National Cheng Kung University (NCKU) Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) genehmigt.

1. Vorbereitung für das Versuchstier

1. Besorgen Sie sich 6-8 Wochen alte männliche Wildtyp-Mäuse C57BL/6JNarl von einem Händler.
2. Unterbringung der Mäuse in einem Standard-Mäusekäfig mit Standard-Mausfutter und sterilisiertem Wasser ad libitum.
   HINWEIS: Die Unterbringungsbedingungen für das Laboratory Animal Center der NCKU sind 22 ± 1 °C Temperatur, 55% ± 10% Luftfeuchtigkeit und ein 13 h / 11 h Hell-Dunkel-Zyklus.

Ergebnisse

Die Maus wurde 1 Woche nach der Erholung von der Implantation der Führungskanüle mit SCFAs infundiert, um die Bewegungsaktivität in einem neuartigen Käfig zu bewerten. Die Maus wurde in einen neuartigen Käfig gesetzt und in den ersten 5 Minuten mit 2.100 nL SCFAs oder ACSF (Lieferrate von 7 nL / s) in das Gehirn durch die kommerzielle Führungskanüle infundiert, die in den lateralen Ventrikel des Gehirns implantiert wurde. Die Bewegungsaktivität in einem neuartigen Käfig wurde für weitere 30 Minuten nach der Inf.......

Diskussion

Darm-abgeleitete Metaboliten wurden ohne großen präzisen Mechanismus mit hirnvermittelten Erkrankungen in Verbindung gebracht, teilweise aufgrund ihrer multiplen Bindungsstellen im Körper ^6,12,24. Frühere Berichte deuteten darauf hin, dass SCFAs als Liganden für G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, epigenetische Regulatoren und Quellen für die Energieproduktion an mehreren Stellen im Körper dienen könnten

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Material
Advil Liqui-Gels Solubilized Ibuprofen A2:D41	Pfizer	n/a
Alexa Fluor 488 donkey anti-rabbit	ThermoFisher Scientific	A-21206
Anti-Fluorescent Gold (rabbit polyclonal)	Millipore	AB153-I
Bottle Top Vacuum Filter, 500 mL, 0.22 μm, PES, Sterile	NEST	121921LA01
CaCl2	Sigma-Aldrich	C1016	ACSF: 0.14 g/L
Chlorhexidine scrub 2%	Phoenix	NDC 57319-611-09
Chlorhexidine solution	Phoenix	NDC 57319-599-09
Commercial dummy	RWD Life Science	62004	Single_OD 0.20 mm/ M3.5/G = 0.5 mm
Commercial guide cannul	RWD Life Science	62104	Single_OD 0.41 mm-27G/ M3.5/C = 2.5 mm
Commercial injector	RWD Life Science	62204	Single_OD 0.21 mm-33G/ Mates with M3.5/C = 3.5 mm/G = 0.5 mm
D-(+)-Glucose	Sigma-Aldrich	G8270	ACSF: 0.61 g/L
Dental acrylic	HYGENIC	n/a
Fixing screws	RWD Life Science	62521
Fluoroshield mounting medium with DAPI	Abcam	AB104139
Horse serum	ThermoFisher Scientific	16050130
Insulin syringes	BBraun	XG-LBB-9151133S-1BX	1 mL
Isoflurane	Panion & BF biotech	DG-4900-250D
KCl	Sigma-Aldrich	P3911	ACSF: 0.19 g/L
Ketoprofen	Swiss Pharmaceutical	n/a
Lidocaine	AstraZeneca	n/a
Low melting point agarose	Invitrogen	16520
MgCl2	Sigma-Aldrich	M8266	ACSF: 0.19 g/L
Microscope cover slips	MARIENFELD	101242
Microscope slides	ThermoFisher Scientific	4951PLUS-001E
Mineral oil light, white NF	Macron Fine Chemicals	MA-6358-04
NaCl	Sigma-Aldrich	S9888	ACSF: 7.46 g/L
NaH2PO4	Sigma-Aldrich	S8282	ACSF: 0.18 g/L
NaHCO3	Sigma-Aldrich	S5761	ACSF: 1.76 g/L
n-butyl cyanoacrylate adhesive (tissue adhesive glue)	3M	1469SB	3M Vetbond
Neural tracer	Santa Cruz	SC-358883	FluoroGold
Paraformaldehyde	Sigma-Aldrich	P6148
Polyethylene tube	RWD Life Science	62329	OD 1.50, I.D 0.50 mm and OD 1.09, I.D 0.38 mm
Puralube Vet (eye) Ointment	Dechra	12920060
Sodium acetate	Sigma-Aldrich	S2889	SCFAs: 13.5 mM
Sodium azide	Sigma-Aldrich	S2002
Sodium butyrate	Sigma-Aldrich	B5887	SCFAs: 8 mM
Sodium propionate	Sigma-Aldrich	P1880	SCFAs: 5.18 mM
Stainless guide cannula	Chun Ta stainless steel enterprise CO., LTD.	n/a	OD 0.63 mm; Local vendor
Stainless injector	Chun Ta stainless steel enterprise CO., LTD.	n/a	OD 0.3 mm; dummy is made from injector; local vendor
Superglue	Krazy Glue	KG94548R
Triton X-100	Merck	1.08603.1000
Equipment
Cannula holder	RWD Life Science	B485-68217
Ceiling camera	FOSCAM	R2
Digital stereotaxic instruments	Stoelting	51730D
Dissecting microscope	INNOVIEW	SEM-HT/TW
Glass Bead Sterilizer	RWD Life Science	RS1501
Heating pad	Stoelting	53800M
Leica microscope	Leica	DM2500
Micro Dissecting Forceps	ROBOZ	RS-5136	Serrated, Slight Curve; Extra Delicate; 0.5mm Tip Width; 4" Length
Micro Dissecting Scissors	ROBOZ	RS-5918	4.5" Angled Sharp
Microinjection controller	World Precision Instruments (WPI)	MICRO2T	SMARTouch Controller
Microinjection syringe pump	World Precision Instruments (WPI)	UMP3T-1	UltraMicroPump3
Microliter syringe	Hamilton	80014	10 µL
Optical Fiber Cold Light with double Fiber	Step	LGY-150	Local vendor
Pet trimmer	WAHL	09962-2018
Vaporiser for Isoflurane	Step	AS-01	Local vendor
Vibratome	Leica	VT1000S
Software
Animal behavior video tracking software	Noldus	EthoVision	Version: 15.0.1416
Leica Application Suite X software	Leica	LASX	Version: 3.7.2.22383