Method Article
מאמר זה מתאר כיצד להרכיב מכשיר שניתן להשתמש בו לאיסוף חלב מעכברי מעבדה. מכשיר זה זול, נייד ומאפשר איסוף של 0.1-0.5 מ"ל חלב על ידי אדם מיומן אחד. פרוטוקול חליבה מפורט כלול גם כן.
מודלים של מכרסמים נמצאים בשימוש נרחב בביולוגיה מאז תחילת המאה ה-20 כדי לחקור פיזיולוגיה בסיסית ומנגנונים ביוכימיים. במחקר הנקה והתפתחות יילודים, יש צורך לדגום חלב כדי לקבוע את ההרכב וכיצד החלב עשוי להיות מושפע ממניפולציות ניסיוניות, ובכך להשפיע על התפתחות היילוד. איסוף נוזלים ביולוגיים בכמויות מספיקות ממכרסמים קטנים יכול להיות קשה. מספר מחקרים הדגימו טכניקות שונות להשגת חלב מעכברים. עם זאת, טכניקות אלו דורשות לרוב לפחות שני אנשי צוות מיומנים, מה שעשוי להיות מאתגר במקרים מסוימים.
כאן, אנו מדגימים טכניקת דגימת חלב שונה המבוססת על שיטה שפורסמה בשנת 2009. בשיטה זולה וקלה להרכבה, אדם מיומן אחד יכול להשיג באופן שגרתי 0.1-0.5 מ"ל חלב מסכר בהרדמה תוך פחות מ-10 דקות. באמצעות שיטה זו, אספנו מספיק חלב ביום השני לאחר הלידה (PD2) וביום ה-10 לאחר הלידה (PD10). מדדנו את מרכיבי המאקרו-נוטריינטים של החלב והשווינו אותם עם הספרות הקיימת כדי לאמת את שיטת האיסוף שלנו.
רשמנו כי ב-PD2, חלבון חלב היה בממוצע 70.1 ±-5.2 גרם/ליטר, שומן חלב היה 174.4 ±-7.1 גרם/ליטר, ולקטוז חלב היה 12.3 ±-0.6 גרם/ליטר. ב-PD10, בעוד שלקטוז חלב וחלבון נשארו בריכוזים דומים ל-PD2, שומן החלב היה גבוה יותר באופן משמעותי (224.4 ±-17.1 גרם/ליטר). ראינו גם שהשפע היחסי של חלבוני חלב בודדים משתנה בין PD2 ל-PD10. ליתר דיוק, αS1-קזאין וחלבון חומצי מי גבינה היו גבוהים יותר, ואילו β-קזאין היה נמוך יותר ב-PD10 בהשוואה ל-PD2. בסך הכל, אנו מדגימים טכניקה יעילה של אדם אחד לדגימת חלב מעכברים באמצעות מכשיר שניתן להרכיב בקלות עם ציוד מעבדה נפוץ.
רפואה השוואתית מתייחסת לרעיון שבני אדם ובעלי חיים אחרים חולקים קווי דמיון באנטומיה ובפיזיולוגיה; לפיכך, מידע שנלמד ממין אחד יכול לשמש לחקר מסלולים דומיםב-1,2 השני. מאז תחילת המאהה-20, מכרסמים, במיוחד עכברים וחולדות, נמצאים בשימוש נרחב במחקר ביו-רפואי בשל מניפולציה גנטית קלה יחסית לפיתוח מודלים של מחלות 1,2. בנוסף, הם קטנים יחסית; לפיכך נדרשים פחות משאבים לתחזוקת מושבות בהשוואה למודלים אחרים של יונקים שאינם מכרסמים2. עם זאת, מידות הגוף הקטנות שלהן מגיעות גם עם אתגרים. לא ניתן לבצע הליכים מסוימים בקלות על עכברים. לדוגמה, ניתן לבצע את טכניקת ההבדל העורקי בחולדות 3,4,5, אך היא יכולה להיות מאתגרת בעכברים מכיוון שכלי הדם הקטנים שלהם יכולים להיקרע בקלות 6,7. כמות הרקמה שניתן לדגום מעכבר מוגבלת גם היא. לדוגמה, בעכברים מניקות, רקמת השומן הקרביים פוחתת משמעותית בגודל 8,9 ובמקרים מסוימים, לכמויות כמעט בלתי ניתנות לזיהוי. בנוסף, גם דגימת הנוזל הביולוגי מעכברים מוגבלת בכמות; בהתאם לטכניקה, נפח הדם שנדגם עשוי להשתנות אך הואתמיד מוגבל במקצת, מה שמגביל את מספר הניתוחים שניתן לבצע.
במחקר הנקה והתפתחות יילודים, יש צורך לדגום חלב כדי להעריך את ההרכב ואת תפוקת החלב. במחקרים שבוצעו בעכברים, עקב נפח חלב מוגבל, דגימות נאספות לעתים קרובות מכמה סכרים כדי להניב כמות מספקת10. מספר מחקרים מדגימים טכניקות לאיסוף כמויות אנליטיות מספיקות של חלב מעכבר בודד 11,12,13. שיטות אלה, לעומת זאת, דורשות בדרך כלל שני אנשי צוות מיומנים11,12: אחד להחזיק את החיה תוך כדי שאיבת חלב ידנית ואחד לאסוף חלב עם פיפטה; או שהם דורשים ציוד וכלים שאינם זמינים במעבדה. כאן, אנו מדגימים שינוי של טכניקה שתוכננה על ידי DePetersו-Hovey 14. ניתן להרכיב את המכשיר המשמש בהליך זה בקלות עם ציוד הזמין במעבדה או לרכוש בקלות מספקים נפוצים. באמצעות מכשיר זה, אדם אחד יכול להשיג באופן שגרתי 0.1-0.5 מ"ל חלב עכבר בפחות מ-10 דקות לשימוש ברוב הניתוחים. אספנו חלב ביום השני לאחר הלידה (PD2, הנקה מוקדמת) וביום ה-10 לאחר הלידה (PD10, שיא הנקה) ומדדנו את המאקרו-נוטריינטים של החלב כדי לאמת את השיטה.
כל הליכי הטיפול והניסוי בבעלי חיים פעלו בהתאם להנחיות הפדרליות וקיבלו אישור מהוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת ראטגרס. עכברים נקבות (רקע C57BL/6) הזדווגו בגיל 8 שבועות. הם הוזנו במגדל סטנדרטי של צ'או אד ליביטום והוחזקו במחזור רגיל של 12:12 שעות אור: חושך. יום המסירה נספר כיום 1 לאחר המסירה (PD1). ב-PD2 (הנקה מוקדמת) ו-PD10 (שיא הנקה), נדגם חלב כמתואר להלן.
1. הרכבת מכשיר חליבה
איור 1: מכשיר החליבה. (א) מכשיר חליבה עם משאבת ואקום המחוברת למחט היפודרמית 18 גרם באמצעות צינורות PVC. המחט עוברת דרך פקק מחיצה המחובר לצינור איסוף מיקרוצנטריפוגה. קצה פיפטה P-200 הפוך, המשמש לשאיבת חלב מפטמה, מוחדר דרך פתח של פקק המחיצה. (B) תרשים חתך של מכשיר החליבה. (ג) סכר שנחלב בשיטה המתוארת. (D) כמות מייצגת (0.3 מ"ל) של חלב שנאסף מסכר בשיא ההנקה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
2. הפרדת הסכר מגורים
3. הרדמת הסכר
4. איסוף חלב
5. התאוששות הסכר לאחר איסוף חלב
6. ניתוח חלב
באמצעות טכניקה זו, דגמנו בהצלחה מספיק חלב בזמנים שונים במהלך 21 יום הנקה. אנו מחשיבים את יום הלידה ליום 1 לאחר הלידה (PD1), ובעבודה זו דגמנו חלב על PD2 (הנקה מוקדמת) ו-PD10 (שיא הנקה), n = 4 כל אחד. השגנו בנוחות 0.1-0.5 מ"ל חלב מכל סכר (איור 1D). כדי לאמת שיטה זו, מדדנו את ההרכב הגולמי של דגימות החלב הללו והשווינו את ההבדלים בין חלב שנאסף בתחילת ההנקה לשיא ההנקה באמצעות מבחן t של סטודנט.
מצאנו שריכוז הלקטוז בחלב היה בממוצע 12.3 ± 0.6 גרם לליטר ב-PD2 ו-12.0 ±-0.9 גרם לליטר ב-PD10 (טבלה 1). אחוז השומן בחלב היה 26.0 ±-1.0% ו-33.4 ±-2.5% ב-PD2 ו-PD10, בהתאמה. ריכוז השומן היה 174.4 ±-7.1 גרם/ליטר ב-PD2 וגבוה משמעותית, 224.4 ±-17.1 גרם/ליטר ב-PD10 (טבלה 1). תכולת החלבון הממוצעת הייתה 70.1 ±-5.2 גרם/ליטר ב-PD2 ו-75.1 ±-2.6 גרם/ליטר ב-PD10 (טבלה 1). למרות שתכולת חלבון החלב הכוללת לא הייתה שונה בין PD2 ל-PD10, השפע היחסי של חלבון חלב בודד היה שונה. באופן ספציפי, αS1-קזאין וחלבון חומצי מי גבינה היו גבוהים יותר בחלב PD10 מאשר בחלב PD2 (p < 0.05), בעוד ש-β-קזאין (p < 0.05) הראו שכיחות גבוהה יותר ב-PD2 מאשר PD10 (איור 2).
איור 2: ניתוח חלבון חלב. (A) ניתוח PAGE מוכתם כחול של Coomassie של חלב שנאסף ב-PD2 ו-PD10. זיהוי החלבון נעשה כמתואר קודם לכן14. (B) אותות חלבון בודדים נותחו ב-ImageJ ונורמלו לחלבון הכולל המוכתם. התוצאות בוטאו כממוצע עם קווי שגיאה סטנדרטיים ונקודות נתונים בודדות כנקודות. השכיחות הממוצעת של כל חלבון ב-PD2 ו-PD10 הושוותה באמצעות מבחן Student's t דו-זנבי. *p < 0.05, n = 4. קיצורים: PAGE = אלקטרופורזה של ג'ל פוליאקרילאמיד; PDn = יום לאחר המסירה n. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
ממוצע | SEM | ערך p | ||
לקטוז (גרם/ליטר) | PD2 | 12.3 | 0.6 | 0.75 |
PD10 | 12.0 | 0.9 | ||
שומן (גרם/ליטר) | PD2 | 174.4 | 7.1 | 0.04 |
PD10 | 224.4 | 17.1 | ||
חלבון (גרם/ליטר) | PD2 | 70.1 | 5.2 | 0.42 |
PD10 | 75.1 | 2.6 |
טבלה 1: הרכב מקרו-נוטריינטים של חלב שנאסף ב-PD2 ו-PD10. התוצאות, שהתבטאו כממוצע וטעות התקן של הממוצע (SEM), נותחו כדי לבחון את ההשפעות של יום ההנקה על הרכב החלב באמצעות מבחן t של סטודנט דו-זנבי, n = 4.
הדגמנו טכניקת חליבה מותאמת שיכולה להתבצע על ידי אדם אחד באמצעות מכשיר שניתן להרכיב ונייד בקלות. באופן מסורתי, חלב מכרסמים נאסף באמצעות צינורות נימיים10,17, פיפטות פסטר מזכוכית12 או מיקרופיפטות11. שיטות אלה דורשות מאדם אחד לרסן את הסכר ולשאוב חלב באופן ידני ואחר לאסוף חלב. לפעמים זה יכול להיות מאתגר, במיוחד כאשר דגימת חלב מתרחשת בסופי שבוע או חגים. חלב שנאסף בשיטות אלה חייב להיות מועבר לצינורות אחסון סטריליים. מכיוון שחלב מכרסמים עשיר יחסית בשומן (כפי שמוצג כאן ובמחקרים אחרים20,21), ולכן צמיג, תהליך העברת החלב מביא ככל הנראה לאובדן נפח החלב, מה שמגביל את כמויות הניתוח. ניתן להרכיב את המכשיר המתואר כאן תוך פחות מחמש דקות עם כלים הזמינים במעבדה. אדם אחד יכול להשתמש בו בקלות כדי לדגום נפח חלב מספיק תוך 10 דקות. גישת היניקה העדינה המתמשכת הקשורה לשיטה זו מקלה על נושא אובדן הדגימה עקב העברה, מכיוון שחלב נמשך כל הזמן ישר לתוך צינור איסוף. מזעור אובדן הדגימה חשוב במיוחד בעת איסוף חלב כבר ב-PD2 מכיוון שתפוקת החלב ידועה כנמוכה יחסית בשלבזה 10. יתר על כן, אותו מכשיר ופרוטוקול שימשו לאיסוף מוצלח של חלב מזן עכבר אחר (רקע FVB/N), מה שמצביע על כך ששיטה זו ככל הנראה עובדת באותה מידה על פני זני עכברים.
במחקר זה, ראינו גם שזמן ההפרדה עשוי להשתנות בהתאם לשלב ההנקה. מחקרים קודמים מדווחים כי יש להפריד את הסכרים מהגורים שלהם לפחות שעתיים ועד 16 שעות לפני איסוף החלב כדי להשיג נפח חלב מספיק11,13. כאשר השתמשנו בשיטה זו, מצאנו שהפרדת סכרים מהגורים שלהם למשך שעתיים בהנקה מוקדמת (PD2) ולמשך 30-45 דקות בלבד בשיא ההנקה (PD10) הייתה מספיקה כדי להשיג נפח מספיק של חלב. מכיוון שלוקח לסכר זמן נוסף להתאושש מההרדמה, מזעור משך ההפרדה לא רק מפחית את זמן הדגימה אלא גם מפחית את ההשפעה הפוטנציאלית שהוא עלול להוות על הסכר ועל הגורים שלה.
בנוסף, מצאנו שאיסוף חלב כבר ב-PD2 עלול להשפיע לרעה על הגדילה הבאה של הגורים עקב זמן ההפרדה וההתאוששות הארוך של הסכר, מה שמוביל לתקופה של הזנה לא מספקת. זה לא נצפה כאשר חלב נדגם בשיא ההנקה (PD10). לכן, אם חוקר מעוניין לדגום חלב בנקודות זמן שונות במהלך תקופת ההנקה של 21 יום, רצוי לדגום חלב הנקה מוקדמת ממערכת נפרדת של סכרים. איסוף חלב, לעומת זאת, יכול להתבצע על אותו סכר מספר פעמים במהלך שיא ההנקה וההנקה המאוחרת למחקרי אורך.
לחלופין, חוקרים עשויים לבחור בחומרי הרדמה אחרים כדי למזער את זמן ההחלמה של הסכר. לדוגמה, שאיפת איזופלורן עשויה לעזור להפחית את זמן ההחלמה מכיוון שבעלי חיים בדרך כלל מתאוששים במהירות עם הפסקת איזופלורן22. למרות שבחירה זו של הרדמה מבוצעת על ידירבים 13,23, דווח כי שאיפת איזופלורן עלולה להשפיע לרעה על נפח החלב שנאסף13. בנוסף, שאיפת איזופלורן דורשת מכשיר מתאים כדי להבטיח שליטה מדויקת במינון. המחקר על ההשפעות של חומרי הרדמה כגון קטמין/קסילזין ואיזופלורן על הנקה והרכב החלב והעברתם הפוטנציאלית לחלב אם מוגבל 24,25,26. לכן, מומלץ לבצע בזהירות פרשנות נתונים בעת השוואת מחקרים המשתמשים באפשרויות שונות של הרדמה. חלופה נוספת היא דגימת חלב ללא הרדמה, כפי שתוארו על ידי חוקרים אחרים 14,27,28,29. עם זאת, הליך זה עלול לגרום ללחץ עודף על הסכר ולדרוש מאדם נוסף לרסן את החיה.
מחקר זה הראה גם שניתן לבצע בדיקות מקרו-נוטריינטים באמצעות דגימות החלב, כאשר נותר עודף להליכים נוספים כגון ניתוחי אומיקס. רמות החלב, הלקטוז, החלבון והשומן נמדדו והושוו לנתונים שפורסמו כדי לאמת את השיטה המתוארת. ריכוז הלקטוז בחלב היווה ~1.2% ממרכיב החלב, הדומה לזה של עכברים בדיאטת ביקורת שדווחה במחקרים אחרים 30,31,32. חלב עכברים אושר כבעל אחוז שומן גבוה, שנע בין 26% ל-33%, כפי שדווח בעבר20,30. ריכוז החלבון הכולל שדווח כאן היה דומה לזה שדווח על ידי Chen et al.30 אך נמוך מזה שדווח במחקרים אחרים31,32. מבחינת השינויים מתחילת ההנקה לשיא, מצאנו שרמות הלקטוז והחלבון נשארו קבועות יחסית, אך אחוז השומן בחלב עלה מתחילת ההנקה לשיא. זה לא מסכים עם Ragueneau32, אבל הפער עשוי לנבוע מהבדלים בגודל המדגם. למרות שריכוז החלבון הכולל היה דומה בין הנקה מוקדמת לשיא, מצאנו ששפע החלבון הבודד (αS1-קזאין, β-קזאין וחלבון חומצי מי גבינה) השתנה, ככל הנראה משקף שינויים בצרכי היילודים בשלבי התפתחות שונים.
למרות שטכניקה זו אינה מאפשרת כימות של ייצור החלב, ניתן לחשב זאת באמצעות מדד הביצועים (IOP) שהוצע על ידי פלקונר ב-194733. ייצור החלב תלוי מאוד בגודל המלטה וביום הדגימה. מדד זה יכול לשמש כמדידה של ייצור החלב תוך התחשבות בהבדלים בגודל המלטה. לדוגמה, ניתן לשקול את כל ההמלטה על PD10 (כאשר הסכר מופרד לדגימת חלב). לאחר מכן מחושב ה-IOP של סכר על ידי חלוקת משקל ההמלטה שלה במשקל הממוצע של המלטות באותו גודל ב-PD10. לסיכום, אנו מדגימים טכניקה יעילה של אדם אחד לדגימת חלב מעכברי מעבדה באמצעות מכשיר שניתן להרכיב בקלות עם ציוד זול יחסית וזמין. טכניקה זו מאפשרת איסוף עקבי של כמויות מספיקות של חלב עבור רוב הניתוחים.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט NJAES Hatch 14190 ו-NIH R21HD 108496.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL cryogenic vials | Corning | 430658 | Preferred for early milk collection |
1 mL syringe | Exel | 26048 | |
2 mL microcentrifuge collecting tube | Fisher Scientific | 02-681-344 | Preferred for peak and late milk collection |
18 G hypodermic needle | BD PrecisionGlide | 305195 | |
27 G hypodermic needle | BD PrecisionGlide | 305109 | |
Alcohol prep wipe | Honeywell | 154818 | |
Bio-Rad Protein Assay Dye Reagent Concentrate | Bio-Rad | 5000006 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A2153 | |
Immobilon -P PVDF Membrane | Immobilon | IPVH00010 | |
Ketamine | Dechra | 1000001250 | Purchased via Veternarian Office |
Laboratory labeling tape | VWR International | 89097 | |
Lactose Assay Kit | Sigma-Aldrich | MAK487 | |
Mini Barbed polypropylene fittings | Cole-Parmer Instrument Company | 6365-90 | |
Mouse diet | Lab Diet | 5015 | |
NuPAGE Bis-Tris Mini Protein Gels, 4–12% | Invitrogen | NP0335BOX | |
Optixcare Eye Lube | Aventix | N/A | Purchased via Veternarian Office |
Oxytocin | Bimeda | 1OXY015 | Purchased via Veternarian Office |
P200 pipette tips | Gilson | F1733001 | |
PVC tubing: 1/8'' ID | VWR International | MFLX07407-75 | |
PVC tubing: 5/32'' ID | VWR International | MFLX07407-77 | |
Septum stopper | Chemglass Life Sciences | CG-3022-91 | |
Vacuum pump | Drummond Scientific Co. | P-103635 | |
Xylazine | Akorn Animal Health | NDC 59399-110-20 | Purchased via Veternarian Office |
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