A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פרוטוקול זה מתאר את השימוש מנתח בהרכב הגוף ומערכת חילוף החומרים בעלי חיים ניטור לאפיין הרכב הגוף ופרמטרים מטבולית בעכברים. מודל השמנת יתר הנגרמת על ידי האכלה עתירי שומן משמש כדוגמה עבור היישום של טכניקות אלה.
שינויים על הרכב הגוף (מסה שמנה או רזה), מטבולית פרמטרים כגון צריכת חמצן לכל הגוף, ההוצאה האנרגטית, וסילוק המצע, והתנהגויות כגון צריכת מזון, פעילות גופנית יכולה לספק מידע חשוב בנוגע המנגנון הבסיסי של המחלה. בהתחשב בחשיבות של הרכב הגוף וחילוף החומרים להתפתחות של השמנת יתר, sequelae הבאים שלה, זה הכרחי להפוך מידות מדויקות של פרמטרים אלה בהגדרת מחקרים קליניים. ההתקדמות הטכנולוגית במהלך העשורים האחרונים הפכו אותה אפשר להפיק אמצעים אלו דגמים מכרסמים בצורה לא פולשנית האורך והרוחב. כתוצאה מכך, אמצעי מטבולית אלה הוכיחו שימושי בעת הערכת התגובה של מניפולציות גנטיות (לדוגמה נוקאאוט או הטרנסגניים עכברים, נגיפי דפיקה למטה או ביטוי של גנים), תרופה ניסיונית/מתחם ההקרנה, תזונה, התערבויות התנהגותיות או לפעילות גופנית. במסמך זה, אנו מתארים את הפרוטוקולים למדידת הרכב הגוף ופרמטרים מטבולית באמצעות חיה ניטור המערכת בעכברים צ'או-fed וגבוה השמן דיאטה-fed.
חילוף החומרים בבסיס היבטים רבים של סלולארי רגיל, עוגב ו פיזיולוגיה לכל הגוף. כתוצאה מכך, בהגדרה של פתולוגיות שונות, שינויים ל חילוף החומרים עשוי לתרום ישירות התנאי הבסיסי או עשויים להיות מושפעים לרעה כמו תופעת לוואי של המחלה. באופן מסורתי, מחקר מטבולית ולימודי לתוך איזון האנרגיה כבר התרכזו בשדה של השמנת יתר, תנאים נלווים כגון עמידות לאינסולין, סוכרת טרום, סובלנות גלוקוז, מחלות לב וכלי דם וסוכרת. מחקר זה היא מוצדקת בהתחשב השכיחות המחריף של תנאים ברחבי העולם ואת הפרט, החברתיות, עלויות כלכליות לגרום בתנאים אלה. ככזה, הפיתוח של אסטרטגיות מניעה ו הרפוי חדש היעד השמנת-יתר היא מטרה המשך במעבדות מחקר ברחבי העולם, העכבר פרה מודלים הם בכבדות ההסתמכות על מחקרים אלו.
בעוד שקילה עכברים מספק הערכה אמינה של עלייה במשקל או אובדן, אינה מספקת פירוט של הרכיבים השונים המרכיבים את הרכב לכל הגוף (מסת שומן, מסה רזה, מים חינם כמו גם רכיבים אחרים כגון פרווה וטפרים). שקילת רפידות השמן בסיום הלימודים, ברגע העכבר המנוח מספק מדד מדויק של המחסנים שומן שונה אך רק יכולה לספק נתונים עבור נקודת זמן יחיד. כתוצאה מכך, יש לעיתים קרובות צורך לרשום מספר גדודים לחקור את התפתחות עודף משקל לאורך זמן, באופן משמעותי מדגרת בעלי חיים, זמן ועלויות. השימוש absorptiometry רנטגן כפול-אנרגיה (הצג) מספקת גישה כדי להעריך את תוכן שמנה ולא רזה רקמות הגוף ומאפשר החוקר לקבל נתונים בצורה אורכית. עם זאת, התהליך מצריך עכברים להיות מורדם1, התקפי חוזרים ונשנים של הרדמה שעשויות להשפיע ההצטברות של רקמת שומן או השפעה על היבטים אחרים של רגולציה חילוף החומרים. EchoMRI מנצל relaxometry תהודה מגנטית גרעינית כדי למדוד את מסת שומן ודל, מים חינם ומים הכולל תוכן. . זה בר השגה עקב יצירת קונטרסט בין הרכיבים רקמות שונות, עם הבדלים משך, משרעת ו התפוצה המרחבית של תדרי רדיו שנוצר מאפשר תיחום של כימות של כל סוג הרקמה. טכניקה זו יש יתרון שזה לא פולשנית, מהירה, פשוטה, לא דורש הרדמה או קרינה,, חשוב חיובי אומתה נגד ניתוח כימי2.
אחד מהשיקולים המרכזיים של השמנת יתר, מחקרים בנושא הוא משוואת מאזן האנרגיה. בעוד הצטברות שומן מורכב יותר מאשר גרידא אנרגיה (צריכת מזון) לעומת אנרגיה החוצה (ההוצאה האנרגטית), הם גורמים חיוניים כדי שניתן יהיה למדוד. ההוצאה האנרגטית היומית הוא הסכום של ארבעה מרכיבים שונים: (1) ההוצאה האנרגטית הבזליים (נח קצב חילוף החומרים); (2) הוצאות אנרגיה בגלל ההשפעה לייזר של צריכת מזון; (3) האנרגיה הדרושה עבור הומיאותרמיות; ו- (4) האנרגיה בילה על פעילות גופנית. כפי ההוצאה האנרגטית יוצר חום, מדידת חום הייצור על ידי חיה (המכונה calorimetry ישירה) ניתן להשתמש כדי להעריך את ההוצאה האנרגטית. לחלופין, מדידה של השראה של שפג תוקפם ריכוזי O2 ו CO2, מתן אפשרות לקביעת צריכת2 O לכל הגוף וייצור2 CO, יכול להיות מנוצל כמו דרך למדוד באופן עקיף (indirect calorimetry) חום הייצור, כתוצאה מכך לחשב את ההוצאה האנרגטית. צריכת המזון עלייה או ירידה בהוצאות האנרגיה predispose עכברים על עלייה במשקל, תצפיות על שינויים בפרמטרים אלו יכול לספק מידע שימושי של מנגנון סביר פעולה מסוימת דגמים של השמנת יתר. פרמטר מטבוליות הקשורות עניין הוא היחס החילוף הנשימתי (RER), מצביע על חלקם של סובסטרט/דלק (קרי, פחמימות או שומן) אשר נמצא בתהליך חילוף החומרים, מנוצל כדי לייצר אנרגיה. כתוצאה מכך, מדידה של צריכת המזון (האנרגיה הנצרכת) בשילוב עם פעילות גופנית רמות O צריכת2 , ה-RER, ההוצאה האנרגטית יכול לספק הבנה רחבה של פרופיל מטבולי של אורגניזם. אחת השיטות לאיסוף נתונים כאלה היא להשתמש חיית מעבדה מקיף פיקוח על המערכת (צדפות), אשר מבוססת על שיטת calorimetry עקיף כדי למדוד את ההוצאה האנרגטית יש את היכולות שנוספו קביעת רמות פעילות גופנית (קרן הפסקות), צריכת המזון באמצעות סולמות שולבו לתא המדידה.
ב פרוטוקול זה אנו מספקים תיאור ישר קדימה של השימוש של מנתח בהרכב הגוף כדי להעריך את הרכב הגוף בעכברים ובבני מערכת ניטור מטבולית בעלי חיים כדי למדוד את ההיבטים של חילוף החומרים. שיקולים ומגבלות על טכניקות אלה יידונו כמו גם שיטות הציע ניתוח, פרשנות וייצוג נתונים.
כל הניסויים המתוארים אושרו על-ידי אלפרד רפואי מחקר חינוך התחנה חיה ועדת האתיקה (AMREP AEC), עכברים נמסרו לטיפול הומאני בקו הבריאות הלאומיים של המועצה למחקר רפואי (NHMRC) של הנחיות אוסטרליה ניסויים בבעלי חיים. בעלי החיים היו מנוהל שלהם שנקבעו דיאט ומים ad libitum ובו שכנו בסביבת טמפרטורה מבוקרת (~ 21-22 מעלות צלזיוס) עם 12 שעות אור, מחזור 12 h-כהה. בשבוע 7 עכברים זכרים הישן (על רקע C57Bl/6J) קיבלו גם דיאטה רגילה צ'או נורמלי (אנרגיה תוכן 14.3 MJ/kg, בהיקף של 76% kJ פחמימות, 5% שומן, 19% חלבון; ראה טבלה של חומרים) או עבור הקבוצה גבוהים האכלה שומן, שומן גבוהה דיאטה ((HFD) אנרגיה תוכן 19 MJ/kg, בהיקף של 36% פחמימות, 43% שומן, חלבון 21%, הזנות המומחיות של kJ) למשך 3 שבועות. משקל הגוף ומדידות בהרכב הגוף באמצעות מכשיר EchoMRI נעשו שבועי בזמן הניתוח הפיקוח מטבולית התקיים צדפות לאחר 3 שבועות של הדיאטה.
1. גוף הרכב מנתח הליך
הערה: לפעול בצורה אופטימלית, EchoMRI 4-in-1 בשימוש פרוטוקול זה צריך להיות מוכלת בתוך חדר שבו טמפרטורת האוויר יציב, לא משתנים. אידיאלי זה צריך להיות פיקוח מתמיד. הזזת של המכונה, הפרעות לשלטון יש גם להימנע במידת האפשר. אם הזרם הופרעה, יש להפעיל מחדש המערכת, אפשר לפחות 2-3 h עבור המכונה להתחמם לפני השימוש בו שוב. לפני שתתחיל, ודא שאת לובשת ציוד מגן אישי המתאים.
2. מטבולית חיה ניטור מערכת הליך
הערה: המערכת דורשת ~ 2 h כדי לחמם ולייצב. אם המחשב כבוי, זה חייב להיות דלוק כדי לאפשר את התא זרקוניה להיות מחומם כדי 725 ° C. גם אנחנו בדרך כלל מקום עכברים במנתח בהרכב הגוף לכהן יום להזנת החיה מערכת ניטור כדי למנוע בעיות עם איפוק מתח.
התוצאות ראה באיור 3 להציג שינוי אופייני בפרמטרים בהרכב הגוף בעת האכלה שומן גבוהה, כפי שהיא נמדדת באמצעות EchoMRI. ההתחלה לא היה הבדל בכל פרמטר נמדד (איור 3 א-F). עם זאת, אחרי רק 1 בשבוע של שומן גבוהה האכלה, היה עלייה משמעותית במשקל הגוף, מס...
שלבים קריטיים
הפרוטוקולים המפורטים להלן מספקים דוגמה דרכים שבה הרכב הגוף למדוד פרמטרים מטבוליים שונים בעכברים באמצעות מנתח בהרכב הגוף חיה מטבולית מערכת ניטור. בשתי הטכניקות, זה חשובה ביותר על מנת להבטיח כי המכונות עובדים בצורה אופטימלית, כדי לעשות זאת, זה הכרחי כ?...
המחברים אין לחשוף.
אנו מודים לצוות המחקר הרפואי אלפרד, צוות החינוך במחוז חיה שירותים (כמו AMREP) לסיוע שלהם, טיפול של העכברים השתמשו במחקר זה, על התמיכה של התכנית תמיכה תשתיות מבצעיות של המדינה ויקטוריאני הממשלה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4 in 1 system | EchoMRI | 4 in 1 system | Whole body composition analyser |
Canola oil test sample (COSTS) | EchoMRI | Mouse-specific (contact company for cat number) | |
Animal specimen holder | EchoMRI | 103-E56100R | |
Delimiter | EchoMRI | 600-E56100D | |
12 chamber system | Columbus Instruments | Custom built | Metabolic Caging System; includes control program |
Drierite | Fisher Scientific | 238988 | CLAMS consumable |
Calibration gas tank | Air Liquide | Mixed to order | Gas calibration (0.5% CO2, 20.5% O2, balance nitrogen). |
Normal chow diet | Specialty Feeds | Irradiated mouse and rat diet | |
High fat diet | Specialty Feeds | SF04-001 | |
Balance | Mettler Toledo | PL202-S | Balance for weighing mice |
TexQ Disinfectant spray | TexWipe | ||
Hydrogen Peroxide cleaning solution | TexWipe | TX684 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved