Hyperglykämische Klemme und hypoglykämische Klemme bei bewussten Mäusen

Zusammenfassung

Eine hyperglykämische Klemme wird zur Messung der Insulinfreisetzung bei anhaltend höherer Blutzuckerkonzentration verwendet. Eine hypoglykämische Klemme dient zur Messung der Glukoseproduktion, die durch gegenregulatorische Reaktionen induziert wird. Beide Methoden verwenden das gleiche chirurgische Verfahren. Hier stellen wir eine Clamp-Technik zur Beurteilung des systemischen Glukosestoffwechsels vor.

Zusammenfassung

Diabetes mellitus (DM) wird durch eine unzureichende Insulinausschüttung aus den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Typ1-DM) und eine Insulinsensitivität in Muskeln, Leber und Fettgewebe (Typ2-DM) verursacht. Die Insulininjektion behandelt DM-Patienten, führt jedoch als Nebenwirkung zu Hypoglykämie. Cortisol und Katecholamine werden freigesetzt, um die Glukoseproduktion aus der Leber zu aktivieren, um eine Hypoglykämie wiederherzustellen, die als gegenregulatorische Reaktionen (CRR) bezeichnet wird. In der DM-Forschung mit Nagetiermodellen werden Glukosetoleranztests und 2-Desoxyglukose-Injektion verwendet, um die Insulinfreisetzung bzw. CRR zu messen. Die Blutzuckerkonzentrationen ändern sich jedoch während der Experimente anhaltend, was zu Schwierigkeiten bei der Beurteilung der Nettoinsulinfreisetzung und der CRR führt. Dieser Artikel beschreibt eine Methode, bei der der Blutzucker bei bewussten Mäusen bei 250 mg/dl oder 50 mg/dl gehalten wird, um die Freisetzung von Insulin bzw. CRR-Hormonen zu vergleichen.

Polyethylenschläuche werden in die Halsschlagader und die Halsvene der Mäuse implantiert, und die Mäuse können sich von der Operation erholen. Der Jugularvenenschlauch ist mit einer Hamilton-Spritze mit einer Spritzenpumpe verbunden, um eine Insulin- oder Glukoseinfusion mit einer konstanten und variablen Rate zu ermöglichen. Der Karotisschlauch dient der Blutentnahme. Bei der hyperglykämischen Klemme werden 30% Glukose in die Vene infundiert, und der Blutzuckerspiegel wird alle 5 oder 10 Minuten aus dem arteriellen Blut gemessen. Die Infusionsrate von 30% Glukose wird erhöht, bis der Blutzuckerspiegel 250 mg/dl erreicht. Blut wird entnommen, um die Insulinkonzentration zu messen. Bei hypoglykämischer Klemme werden 10 mU/kg/min Insulin zusammen mit 30% Glukose infundiert, deren Infusionsrate variabel ist, um einen Blutzuckerspiegel von 50 mg/dl aufrechtzuerhalten. Blut wird gesammelt, um gegenregulatorische Hormone zu messen, wenn sowohl die Glukoseinfusion als auch der Blutzucker einen stabilen Zustand erreichen. Sowohl hyperglykämische als auch hypoglykämische Klemmen haben das gleiche chirurgische Verfahren und den gleichen Versuchsaufbau. Daher ist diese Methode für Forscher des systemischen Glukosestoffwechsels nützlich.

Einleitung

Glukose ist eine wichtige Energiequelle für Zellen, und ein Mangel an Glukose kann zu einer Vielzahl von Symptomen und Komplikationen führen. Bei niedrigem Glukosespiegel (Hypoglykämie, im Allgemeinen weniger als 70 mg/dl im Nüchternblutzuckerspiegel, sollte aber nicht durch einen einzigen Wert^{bestimmt werden 1}) sind die häufigsten Symptome Schwäche, Verwirrtheit, Schwitzen und Kopfschmerzen. Es kann auch die Gehirnfunktion stören und das Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse und Mortalität erhöhen². Umgekehrt ist Hyperglykämie eine Erkrankung, bei der die Plasmaglukosekonzentration die normalen Werte überschreitet (im A....

Protokoll

Alle Verfahren wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) der Universität Kumamoto genehmigt.

HINWEIS: Zur Schmerzlinderung wurde Ibuprofen 48 Stunden lang in Trinkwasser (0,11 mg/ml) und Buprenorphin (0,05-0,1 mg/kg i.p.) 30 Minuten vor der Operation verabreicht. Zu den sterilen Bedingungen gehören Handschuhe, Masken und autoklavierte Instrumente, die mit Ethylenoxid zwischen Tieren sterilisiert wurden. Die Operation wurde auf einem Heizkissen durchgeführt, das auf 37 °C eingestellt und für jedes Tier mit einer neuen Labormatte bedeckt war. Vor der Operation wurde der Operationsbereich mit einer Betadinlösung und Alkoho....

Diskussion

Die hier beschriebene Methode ist eine einfache Methode, die mit Pipettenspitzen, Spritzen und anderen Gegenständen durchgeführt werden kann, die in normalen Labors zu finden sind. Obwohl Forscher möglicherweise zusätzliche Schläuche und Pumpen kaufen müssen, werden keine teure Ausrüstung benötigt. Daher ist dieses Protokoll der Katheterisierung und Klemme im Vergleich zu früheren Berichten einfacher zu starten 12,13,14.

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Adhesive glue	Henkel AG & Co. KGaA	LOCTITE 454
ELISA kit (C-peptide)	Morinaga Institute of Bilogical Science Inc	M1304	Mouse C-peptide ELISA Kit
ELISA kit (insulin)	FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation	633-03411	LBIS Mouse Insulin ELISA Kit (U-type)
Handy glucose meter	Nipro Co.	11-777	Free Style Freedom Lite
Insulin (100U/ml)	Eli Lilly & Co.	428021014	Humulin R (100U/ml)
Mouse	Japan SLC Inc.	C57BL/6NCrSlc	C57BL
Suture	Natsume seisakusho	C-23S-560 No.2	Sterilized
Syringe Pump	Pump Systems Inc.	NE-1000
Synthetic suture	VÖMEL	HR-17
Tubing1	AS ONE Corporation	9-869-01	LABORAN(R) Silicone Tube
Tubing2	Fisher Scientific	427400	BD Intramedic PE Tubing
Tubing3	IGARASHI IKA KOGYO CO., LTD.	size5	Polyethylene tubing size5