A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
מאמר זה מתאר פרוטוקול מפורט להעלאת ריכוז הגלוקוז בנוזל השדרה (CSF) של עכברים. גישה זו יכולה להיות שימושית לחקר ההשפעות של גלוקוז CSF גבוה על ניוון עצבי, קוגניציה ומטבוליזם של גלוקוז היקפי בעכברים.
סוכרת מעלה את הסיכון לירידה קוגניטיבית ופוגעת בתפקוד המוח. השאלה אם הקשר הזה בין גלוקוז גבוה לליקויים קוגניטיביים הוא סיבתי או לא נותרה חמקמקה. יתר על כן, לא ברור אם גירעונות אלה מתווכים על ידי עלייה ברמות הגלוקוז בנוזל השדרה (CSF) ו / או בדם. ישנם מעט מאוד מחקרים החוקרים את ההשפעות הישירות של רמות גלוקוז גבוהות של CSF על תפקוד מערכת העצבים המרכזית (CNS), במיוחד על למידה וזיכרון, שכן המודלים הנוכחיים של סוכרת אינם מפותחים מספיק כדי לענות על שאלות מחקר כאלה. מאמר זה מתאר שיטה לעלייה כרונית של רמות הגלוקוז ב- CSF למשך 4 שבועות על ידי החדרת גלוקוז ברציפות לחדר הצידי באמצעות מיני-משאבות אוסמוטיות בעכברים. הפרוטוקול אומת על ידי מדידת רמות הסוכר ב- CSF. פרוטוקול זה הגביר את רמות הגלוקוז ב- CSF ל~328 מ"ג / ד"ל לאחר עירוי של תמיסת גלוקוז 50% בקצב זרימה של 0.25 מיקרוליטר / שעה, בהשוואה לריכוז גלוקוז CSF של ~ 56 מ"ג / ד"ל בעכברים שקיבלו נוזל מוחי מלאכותי (aCSF). יתר על כן, פרוטוקול זה לא השפיע על רמות הגלוקוז בדם. לכן, שיטה זו יכולה לשמש כדי לקבוע את ההשפעות הישירות של גלוקוז CSF גבוה על תפקוד המוח או מסלול עצבי מסוים ללא תלות בשינויים ברמות הגלוקוז בדם. בסך הכל, הגישה המתוארת כאן תקל על פיתוח מודלים של בעלי חיים לבדיקת התפקיד של גלוקוז CSF גבוה בתיווך תכונות של מחלת אלצהיימר ו / או הפרעות נוירודגנרטיביות אחרות הקשורות לסוכרת.
גם סוכרת מסוג 1 וגם סוכרת מסוג 2 פוגעות בתפקוד המוח 1,2,3. לדוגמה, סוכרת מעלה את הסיכון לירידה קוגניטיבית והפרעות נוירודגנרטיביות, כולל מחלת אלצהיימר 3,4. יתר על כן, לאנשים עם סוכרת יש חישת גלוקוז פגומה במוח 5,6. פגם זה תורם לפתוגנזה של חוסר מודעות הקשור להיפוגליקמיה ולתגובה נגדית לא מספקת להיפוגליקמיה7,8, שיכולה להיות קטלנית אם לא תטופל מיד.
בהתחשב בכך שסוכרת מעלה את רמות הגלוקוז בדם, כמו גם בנוזל השדרה (CSF)9, חשוב לקבוע אם אחד או שני הגורמים הללו תורמים לתפקוד מוחי לקוי. האם סוכרת גורמת נזק מוחי על ידי גלוקוז CSF גבוה לבד או בשילוב עם גורמים אחרים כמו מחסור באינסולין או עמידות לאינסולין היא גם שאלה פתוחה. מודלים של בעלי חיים של סוכרת מסוג 1 וסוג 2 מראים ירידה קוגניטיבית וניוון עצבי בנוסף למאזן אנרגיה מושפע ומטבוליזם גלוקוז היקפי10,11,12,13. עם זאת, ממודלים אלה, לא ניתן לנתק את ההשפעות הסלקטיביות של גלוקוז CSF גבוה לעומת רמות גלוקוז בדם בתיווך סיבוכי סוכרת על תפקוד המוח.
פרוטוקול זה מתאר שיטות לפיתוח מודל עכברי של היפרגליצורכיה כדי לבדוק את ההשפעות של רמות גלוקוז CSF גבוהות כרוניות על תפקוד המוח, מאזן האנרגיה והומאוסטזיס גלוקוז. מודל העכבר שפותח בטכניקה זו מציג כלי למחקרים החוקרים את התפקיד האטיולוגי של הומאוסטזיס גלוקוז לא מווסת על תפקוד עצבי והתנהגותי.
לכן, הגישה המוצעת תהיה שימושית בהבנת ההשפעות הישירות של רמות גלוקוז גבוהות CSF בתנאים פתופיזיולוגיים שונים.
כל ההליכים בעכברים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת רוצ'סטר ובוצעו בהתאם להנחיות שירות בריאות הציבור האמריקאי לטיפול הומני ושימוש בחיות ניסוי. עכברים זכרים בני שישה שבועות C57BL/6J ששימשו למחקר זה התקבלו באופן מסחרי. כל בעלי החיים שוכנו בקבוצה (5 עכברים לכלוב) בחדר עם מחזור יום / לילה של 12 שעות וקיבלו גישה למזון ומים עד לליביטום. לאחר שהעכברים הושתלו עם צינורית להחדרת גלוקוז לחדר הצידי, הם שוכנו בודדים כדי למנוע נזק לשתלים מעכברים אחרים.
1. הרכבה של מיני-משאבות אוסמוטיות
2. ניתוח להשתלת משאבות אוסמוטיות
3. החלפת המיני-משאבות
הערה: מכיוון שהמיני-משאבות המשמשות במחקר זה נמשכות רק 4 שבועות, החלפת המיני-משאבות נבדקה גם כדי להאריך את משך עירוי הגלוקוז, כפי שהוא עשוי להידרש במקרה של מחקרים ארוכי טווח. זה כלל את השלבים הבאים.
4. נוהל איסוף CSF
5. בדיקת גלוקוז
6. בדיקת גלוקוז בדם
עכברים זכרים הושתלו עם צינורית שהורכבה למיני-משאבה אוסמוטית (איור 1) כדי להחדיר באופן כרוני aCSF או תמיסת גלוקוז של 50% לתוך החדרים הצדיים שלהם (איור 2). CSF נאסף 10 ימים לאחר הניתוח (איור 3) כדי לאמת את היעילות של הליך זה. התוצאות הראו עלייה ברמות הגל?...
מאמר זה מדווח על פרוטוקול מפורט להעלאת גלוקוז CSF בעכברים באמצעות מיני-משאבות אוסמוטיות המחוברות לצינורית שהושתלה בחדר הצידי. עירוי כרוני של גלוקוז במוח העכבר באמצעות הליך זה יהיה שימושי בתיאור ההשפעות של היפרגליצורכיה לטווח ארוך על קוגניציה, מטבוליזם גלוקוז מערכתי, ואיזון אנרגיה ולהבנה ...
המחברים מצהירים כי אין להם ניגוד עניינים.
המכונים הלאומיים לבריאות מעניקים DK124619 ל- KHC.
קרנות סטארט-אפ ופרס מחקר פיילוט, המחלקה לרפואה, אוניברסיטת רוצ'סטר, ניו יורק, ל- KHC.
פרס מחקר הפיילוט של מכון דל מונטה למדעי המוח, אוניברסיטת רוצ'סטר, ל- KHC.
פרס מחקר אוניברסיטאי, משרד סגן הנשיא למחקר, אוניברסיטת רוצ'סטר, ניו יורק, ל- KHC.
MUR עיצב וביצע את השיטה, ניתח תוצאות, הכין גרפים ואיורים, וכתב וערך את כתב היד. KHC הגתה ופיקחה על המחקר, ניתחה את התוצאות וכתבה וערכה את כתב היד. KHC הוא ערב לעבודה זו. כל המחברים אישרו את הגרסה הסופית של כתב היד.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22 µm syringe filter | Membrane solutions | SFPES030022S | |
1 mL sterile Syringe (Luer-lok tip) | BD | 309628 | |
1 mL TB syringe | BD | 309659 | |
100 mL Glass beaker | Fisher | N/a | |
100% Ethanol (Koptec) | DLI | UN170 | Use 70% dilution to clean the surgery area |
50 mL conical tube | Fisher | N/A | |
Allignment indicator | KOPF | 1905 | |
Alzet brain infusion kit | DURECT | Kit # 3; 0008851 | Cut tubing in the kit to 1 inch length |
Alzet osmotic pump | DURECT | 2004 | Flow rate 0.25 µL/h |
Anesthesia system | Kent Scientific | SomnoSuite | |
Betadine solution | Avrio Health | N/A | |
CaCl2 . 2H2O | Fisher | C79-500 | |
Cannula holder | KOPF | 1966 | |
Centering scope | KOPF | 1915 | |
Dental Cement Liquid | Lang Dental | REF1404 | |
Dental cement Powder | Lang Dental | REF1220-C | |
D-glucose | Sigma | G8270 | |
Electric drill | KOPF | 1911 | While drilling a hole avoid rupturing dura mater |
Eye lubricant (Optixcare) | CLC Medica | N/A | |
Glass Bead sterilizer (Germinator 500) | VWR | 101326-488 | Place instruments in sterile water to let them cool before surgery |
Glucose Assay Kit | Cayman chemical | 10009582 | |
H2O2 | Sigma | H1009-500ml | Apply 3% H2O2 on skull surface to make the cranial sutures visible. |
Hair Clipper | WAHL | N/A | |
heating pad | Heatpax | 19520483 | |
Hemostat | N/A | N/A | |
Isoflurane (Fluriso) | Zoetis | NDC1385-046-60 | |
KCl | VWR | 0395-500g | |
Magnetic stand | WPI | M1 | |
Magnifying desk lamp | Brightech | LightView Pro Flex 2 | |
Metal Spatula | N/A | N/A | |
MgCl2 . 6H2O | Fisher | BP214-500 | |
Micromanipulator (Right handed) | WPI | M3301R | |
Micromanipulator with digital display | KOPF | 1940 | |
Na2HPO4 . 7H2O | Fisher | S373-500 | |
NaCl | Sigma | S7653-5Kg | |
NaH2PO4 . H2O | Fisher | S369-500 | |
Neosporin | Johnson & Johnson | N/A | Apply topical oinment to prevent infection |
Parafilm | Bemis | DM-999 | |
Rimadyl (Carprofen) 50mg/ml | Zoetis | N/A | 5 mg/kg, subcutaneous, for analgesia |
Scalpel | N/A | N/A | |
Stereotaxic allignment system | KOPF | 1900 | |
Sterile 27 gauge needle | BD | 305109 | |
Sterile cotton tip applicators (Solon) | AMD Medicom | 56200 | |
Sterile nylon sutures (5.0) | Oasis | MV-661 | Use non-absorable suture for closing the wound |
Sterile sharp scissors | N/A | N/A | |
Sterile surgical blades | VWR | 55411-050 | |
Surgical gloves (Nitrile) | Ammex | N/A | Change gloves if there is suspision of contamination |
Tray | N/A | N/A |
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