Method Article
В этой статье описано, как собрать устройство, которое можно использовать для сбора молока от лабораторных мышей. Это устройство является недорогим, портативным и позволяет собирать 0,1–0,5 мл молока одним обученным человеком. Также включен подробный протокол доения.
Модели грызунов широко используются в биологии с начала 20-го века для изучения базовой физиологии и биохимических механизмов. В исследованиях лактации и неонатального развития существует необходимость в отборе проб молока для определения состава и того, как экспериментальные манипуляции могут повлиять на молоко, тем самым влияя на развитие новорожденных. Сбор биожидкостей в достаточном количестве у мелких грызунов может быть затруднен. В нескольких исследованиях были продемонстрированы различные методы получения молока от мышей. Тем не менее, эти методы часто требуют как минимум двух обученных сотрудников, что в некоторых случаях может быть сложной задачей.
В этой статье мы демонстрируем модифицированную технику отбора проб молока, основанную на методе, опубликованном в 2009 году. С помощью этого доступного и простого в сборке метода один обученный человек может получить 0,1–0,5 мл молока из матери под анестезией менее чем за 10 минут. Используя этот метод, мы собрали достаточное количество молока на 2-й день после родов (PD2) и на 10-й день после родов (PD10). Мы измерили компоненты молочных макронутриентов и сравнили их с существующей литературой, чтобы проверить наш метод сбора.
Мы зафиксировали, что на PD2 молочный белок в среднем составлял 70,1 ± 5,2 г/л, молочный жир составлял 174,4 ± 7,1 г/л, а молочная лактоза составляла 12,3 ± 0,6 г/л. На PD10, в то время как молочная лактоза и белок оставались в тех же концентрациях, что и на PD2, молочный жир был значительно выше (224,4 ± 17,1 г/л). Мы также заметили, что относительное содержание отдельных молочных белков варьировало в диапазоне от PD2 до PD10. В частности, αS1-казеин и кислый белок сыворотки были выше, в то время как β-казеин был ниже PD10 по сравнению с PD2. В целом, мы демонстрируем эффективную технику отбора проб молока у мышей с помощью одного человека с помощью устройства, которое может быть легко собрано с помощью широко используемого лабораторного оборудования.
Сравнительная медицина относится к идее о том, что люди и другие животные имеют сходство в анатомии и физиологии; Таким образом, информация, полученная от одного вида, может быть использована для изучения аналогичных путей у другого 1,2. С начала 20-го века грызуны, особенно мыши и крысы, широко используются в биомедицинских исследованиях из-за относительно простых генетических манипуляций дляразработки моделей заболеваний. Кроме того, они относительно небольшие; Таким образом, для поддержания колоний требуется меньше ресурсов по сравнениюс другими моделями млекопитающих, не относящимися к грызунам. Тем не менее, их небольшие размеры тела также сопряжены с проблемами. Некоторые процедуры не могут быть легко выполнены на мышах. Например, артериовенозная разностная техника может быть выполнена на крысах 3,4,5, но она может быть сложной задачей для мышей, так как их мелкие кровеносные сосуды могут легко разорваться. Количество ткани, которое может быть взято у мыши, также ограничено. Например, у кормящих мышей висцеральная жировая ткань значительно уменьшается в размере 8,9 и в некоторых случаях до почти неопределяемых количеств. Кроме того, отбор проб биожидкости у мышей также ограничен по количеству; В зависимости от методики объем образца крови может варьироваться, новсегда несколько ограничен7, что ограничивает количество анализов, которые могут быть выполнены.
В исследованиях лактации и неонатального развития существует необходимость в отборе проб молока для оценки состава и надоев. В исследованиях, проведенных на мышах, из-за ограниченного объема молока образцы часто объединяют с нескольких матерей для получения достаточного количествамолока. В ряде исследований продемонстрированы методы сбора достаточных аналитических объемов молока от одной мыши 11,12,13. Эти методы, однако, обычно требуют двух обученных сотрудников11,12: один для удержания животного во время ручного сцеживания молока, а другой для сбора молока с помощью пипетки; или они требуют оборудования и инструментов, которые не всегда доступны в лаборатории. Здесь мы демонстрируем модификацию техники, разработанной ДеПетерсом и Хови14. Устройство, используемое в этой процедуре, может быть легко собрано с помощью оборудования, имеющегося в лаборатории, или легко приобретено у обычных поставщиков. Используя это устройство, один человек может получить 0,1–0,5 мл мышиного молока менее чем за 10 минут для использования в большинстве анализов. Мы собрали молоко на 2-й день после родов (PD2, ранняя лактация) и на 10-й день после родов (PD10, пик лактации) и измерили содержание макронутриентов в молоке для валидации метода.
Все процедуры по уходу за животными и экспериментальные процедуры соответствовали федеральным рекомендациям и получили одобрение Комитета по уходу за животными и их использованию в учреждении Университета Рутгерса. Самки мышей (фон C57BL/6) спаривались в возрасте 8 недель. Их кормили стандартным племенным кормом ad libitum и содержали в регулярном цикле свет:темнота 12:12 часов. День доставки засчитывался как 1-й день после доставки (PD1). На PD2 (ранняя лактация) и PD10 (пик лактации) образцы молока отбирали, как описано ниже.
1. Сборка доильного аппарата
Рисунок 1: Доильное устройство. (A) Доильное устройство с вакуумным насосом, прикрепленное к игле для подкожных инъекций 18 G с помощью трубки из ПВХ. Игла проходит через пробку перегородки, которая прикреплена к сборной трубке микроцентрифуги. Перевернутый наконечник пипетки P-200, который используется для забора молока из соски, вводится через отверстие в пробке перегородки. (B) Схема поперечного сечения доильного аппарата. (C) Доение плотины с использованием описанного метода. (D) Репрезентативная аликвота (0,3 мл) молока, собранного у матери на пике лактации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
2. Отделение матери от щенков
3. Обезболивание плотины
4. Сбор молока
5. Восстановление матери после сбора молока
6. Анализ молока
Используя эту методику, мы успешно отбираем достаточное количество проб молока в разное время в течение 21-дневного лактации. Днем родов мы считаем послеродовой день 1 (PD1), и в данной работе мы брали образцы молока на PD2 (ранняя лактация) и PD10 (пиковая лактация), n = 4 каждый. Мы комфортно получали 0,1–0,5 мл молока от каждой матери (рис. 1D). Чтобы проверить этот метод, мы измерили валовой состав макронутриентов в этих образцах молока и сравнили различия между молоком, собранным в начале и на пике лактации, с помощью t-критерия Стьюдента.
Установлено, что концентрация лактозы в молоке в среднем составляла 12,3 ± 0,6 г/л на PD2 и 12,0 ± 0,9 г/л на PD10 (табл. 1). Процент молочного жира составил 26,0 ± 1,0% и 33,4 ± 2,5% на PD2 и PD10 соответственно. Концентрация жиров составила 174,4 ± 7,1 г/л на PD2 и значительно выше, 224,4 ± 17,1 г/л на PD10 (табл. 1). Среднее содержание белка составляло 70,1 ± 5,2 г/л на PD2 и 75,1 ± 2,6 г/л на PD10 (табл. 1). Хотя общее содержание молочного белка не отличалось между PD2 и PD10, относительное содержание отдельного молочного белка отличалось. В частности, αS1-казеин и кислый белок сыворотки были выше в молоке PD10, чем в молоке PD2 (p < 0,05), в то время как β-казеин (p < 0,05) показал более высокую концентрацию в PD2, чем в PD10 (рис. 2).
Рисунок 2: Анализ молочного белка. (A) Анализ молока, собранного в PD2 и PD10, с окрашиванием в синий цвет Coomassie. Идентификацию белка проводили, как описано ранее14. (B) Отдельные белковые сигналы анализировали в ImageJ и нормализовали до окрашенного общего белка. Результаты были выражены в виде среднего значения со стандартными полосами погрешностей и отдельными точками данных в виде точек. Среднее содержание каждого белка на PD2 и PD10 сравнивали с помощью двухстороннего t-критерия Стьюдента. *p < 0,05, n = 4. Сокращения: PAGE = электрофорез в полиакриламидном геле; PDn = день доставки n. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Средний | СЭМ | p-значение | ||
Лактоза (г/л) | ПД2 | 12.3 | 0.6 | 0.75 |
ПД10 | 12.0 | 0.9 | ||
Жир (г/л) | ПД2 | 174.4 | 7.1 | 0.04 |
ПД10 | 224.4 | 17.1 | ||
Белок (г/л) | ПД2 | 70.1 | 5.2 | 0.42 |
ПД10 | 75.1 | 2.6 |
Таблица 1: Макронутриентный состав молока, собранного на PD2 и PD10. Результаты, выраженные в виде средней и стандартной ошибки среднего значения (SEM), были проанализированы для изучения влияния дня лактации на состав молока с использованием двухстороннего t-критерия Стьюдента, n = 4.
Мы продемонстрировали модифицированную технику доения, которую может выполнять один человек с помощью устройства, которое легко собирается и переносится. Традиционно молоко грызунов собирают с помощью капиллярных трубок 10,17, стеклянных пипеток Пастера12 или микропипеток11. Эти методы требуют, чтобы один человек сдерживал плотину и вручную сцеживал молоко, а другой собирал молоко. Иногда это может быть непросто, особенно когда отбор проб молока происходит в выходные или праздничные дни. Собранное этими методами молоко необходимо переложить в стерильные пробирки для хранения. Поскольку молоко грызунов имеет относительно высокое содержание жира (как показано здесь и в других исследованиях20,21) и, следовательно, вязкое, процесс передачи молока, вероятно, приводит к потере объема молока, ограничивая его количество для анализов. Описанное здесь устройство может быть собрано менее чем за 5 минут с помощью инструментов, доступных в лаборатории. Он может быть легко использован одним человеком для отбора проб достаточного объема молока в течение 10 минут. Подход к непрерывному щадящему отсасыванию, связанный с этим методом, снижает проблему потери пробы из-за перекачки, поскольку молоко постоянно втягивается прямо в сборную трубу. Сведение к минимуму потерь проб особенно важно при сборе молока уже на PD2, поскольку известно, что на этой стадии надои молока относительнонизкие. Более того, одно и то же устройство и протокол были использованы для успешного сбора молока от другой линии мышей (фон FVB/N), что позволяет предположить, что этот метод, вероятно, одинаково хорошо работает для всех линий мышей.
В этом исследовании мы также наблюдали, что время разделения может отличаться в зависимости от стадии лактации. В предыдущих исследованиях сообщалось, что матери должны быть отделены от своих детенышей по крайней мере за 2 ч до 16 ч до сбора молока для получения достаточного объема молока11,13. При использовании этого метода мы обнаружили, что отделение матерей от их детенышей на 2 ч в начале лактации (PD2) и всего на 30–45 мин в пик лактации (PD10) было достаточным для получения адекватного объема молока. Поскольку матери требуется дополнительное время для восстановления после анестезии, минимизация продолжительности отделения не только сокращает время отбора проб, но и уменьшает потенциальное воздействие, которое оно может оказать на самку и ее детенышей.
Кроме того, мы обнаружили, что сбор молока уже на уровне PD2 может негативно повлиять на последующий рост детенышей из-за длительного времени разделения и восстановления матери, что приводит к периоду недостаточного кормления. Этого не наблюдалось при отборе проб молока на пике лактации (PD10). Поэтому, если исследователь заинтересован в отборе проб молока в разные моменты времени в течение 21-дневного периода лактации, рекомендуется отбирать пробу молока ранней лактации у отдельного набора матерей. Сбор молока, однако, может быть выполнен на одной и той же самке несколько раз во время пика и поздней лактации для лонгитюдных исследований.
В качестве альтернативы исследователи могут выбрать другие анестетики, чтобы свести к минимуму время восстановления плотины. Например, ингаляция изофлурана может помочь сократить время восстановления, поскольку животные обычно быстро восстанавливаются после прекращения приема изофлурана22. Хотя такой выбор анестезии выполняется многими13,23, сообщается, что ингаляция изофлурана может негативно сказаться на объеме собранногомолока13. Кроме того, ингаляция изофлурана требует соответствующего оборудования для обеспечения точного контроля дозы. Исследования влияния анестетиков, таких как кетамин/ксилазин и изофлуран, на лактацию и состав молока, а также их потенциальной передачи в грудное молоко ограничены 24,25,26. В связи с этим рекомендуется тщательно выполнять интерпретацию данных при сравнении исследований с использованием различных вариантов анестезии. Другой альтернативой является проба молока без анестезии, как описывают другие исследователи 14,27,28,29. Эта процедура, однако, потенциально может вызвать чрезмерную нагрузку на плотину и потребовать дополнительного человека для сдерживания животного.
Это исследование также показало, что анализ макронутриентов может быть выполнен с использованием образцов молока, при этом излишек остается для большего количества процедур, таких как омиксный анализ. Уровни лактозы, белка и жира в молоке были измерены и сравнены с опубликованными данными для валидации описанного метода. Концентрация лактозы в молоке составляла ~1,2% от молочного компонента, что аналогично таковому показателю у мышей на контрольной диете, о котором сообщалось в других исследованиях 30,31,32. Было подтверждено, что мышиное молоко имеет высокий процент жира, колеблющийся от 26% до 33%, как сообщалось ранее20,30. Общая концентрация белка, о которой сообщалось здесь, была аналогична той, о которой сообщали Chen et al.30, но ниже, чем в других исследованиях31,32. Что касается изменений от ранней до пиковой лактации, мы обнаружили, что уровни лактозы и белка оставались относительно постоянными, но процент молочного жира увеличивался от ранней до пиковой лактации. Это не согласуется с Ragueneau32, но расхождение может быть связано с различиями в размере выборки. Несмотря на то, что общая концентрация белка была одинаковой между ранней и пиковой лактацией, мы обнаружили, что индивидуальное содержание белка (αS1-казеин, β-казеин и сывороточный кислый белок) варьировалось, предположительно отражая изменения в потребностях новорожденных на разных стадиях развития.
Хотя этот метод не позволяет количественно оценить производство молока, это можно рассчитать с помощью индекса производительности (IOP), предложенного Фальконером в 1947-33 годах. Выработка молока во многом зависит от размера помета и дня отбора проб. Этот индекс может быть использован в качестве измерения производства молока с учетом разницы в размерах помета. Например, весь помет может быть взвешен по PD10 (когда материнка отделяется для отбора проб молока). Затем ВГД матери рассчитывается путем деления веса ее помета на средний вес пометов того же размера на PD10. В заключение мы демонстрируем эффективный метод отбора проб молока у лабораторных мышей с помощью одного человека с использованием устройства, которое может быть легко собрано с помощью относительно недорогого и легкодоступного оборудования. Этот метод позволяет стабильно собирать достаточное количество молока для большинства анализов.
У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.
Эта работа была поддержана NJAES Hatch Project 14190 и 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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены