Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Bu makalede, farelerin beyin omurilik sıvısındaki (BOS) glikoz konsantrasyonunu arttırmak için ayrıntılı bir protokol açıklanmaktadır. Bu yaklaşım, yüksek BOS glikozunun farelerde nörodejenerasyon, biliş ve periferik glikoz metabolizması üzerindeki etkilerini incelemek için yararlı olabilir.
Diyabet bilişsel gerileme riskini artırır ve beyin fonksiyonlarını bozar. Yüksek glikoz ve bilişsel eksiklikler arasındaki bu ilişkinin nedensel olup olmadığı belirsizliğini korumaktadır. Ayrıca, bu eksikliklere beyin omurilik sıvısı (BOS) ve / veya kandaki glikoz seviyelerindeki bir artışın aracılık edip etmediği de belirsizdir. Yüksek BOS glukoz seviyelerinin merkezi sinir sistemi (CNS) fonksiyonu, özellikle öğrenme ve hafıza üzerindeki doğrudan etkilerini araştıran çok az çalışma vardır, çünkü mevcut diyabet modelleri bu tür araştırma sorularını ele almak için yeterince geliştirilmemiştir. Bu makalede, farelerde ozmotik minipompalar kullanılarak lateral ventriküle glikoz sürekli olarak infüze edilerek 4 hafta boyunca BOS glukoz seviyelerini kronik olarak arttırmak için bir yöntem açıklanmaktadır. Protokol, BOS'taki glikoz düzeyleri ölçülerek doğrulandı. Bu protokol, yapay beyin omurilik sıvısı (aCSF) alan farelerde ~ 56 mg / dL'lik bir BOS glikoz konsantrasyonuna kıyasla, 0.25 μL / s akış hızında% 50'lik bir glikoz çözeltisinin infüzyonundan sonra BOS glikoz seviyelerini ~ 328 mg / dL'ye yükseltti. Ayrıca, bu protokol kan şekeri seviyelerini etkilemedi. Bu nedenle, bu yöntem, yüksek BOS glikozunun beyin fonksiyonu veya belirli bir sinir yolu üzerindeki doğrudan etkilerini, kan şekeri seviyelerindeki değişikliklerden bağımsız olarak belirlemek için kullanılabilir. Genel olarak, burada açıklanan yaklaşım, Alzheimer hastalığının ve / veya diyabetle ilişkili diğer nörodejeneratif bozuklukların aracılık özelliklerinde yüksek BOS glikozunun rolünü test etmek için hayvan modellerinin geliştirilmesini kolaylaştıracaktır.
Hem tip 1 hem de tip 2 diyabet beyin fonksiyonlarını bozar 1,2,3. Örneğin, diyabet, Alzheimer hastalığı da dahil olmak üzere bilişsel gerileme ve nörodejeneratif bozukluklar riskini artırır 3,4. Dahası, diyabetli kişilerin beyinlerinde kusurlu glikoz algılaması vardır 5,6. Bu defekt, hipoglisemiye bağlı bilinçsizliğin patogenezine ve hipoglisemiye karşı yetersiz birkarşı-düzenleyici yanıt 7,8'e katkıda bulunur ve bu da hemen tedavi edilmezse ölümcül olabilir.
Diyabetin kandaki ve beyin omurilik sıvısındaki (BOS)9 glikoz seviyelerini arttırdığı göz önüne alındığında, bu faktörlerden birinin veya her ikisinin de bozulmuş beyin fonksiyonuna katkıda bulunup bulunmadığını belirlemek önemlidir. Diyabetin tek başına yüksek BOS glikozu ile veya insülin eksikliği veya insülin direnci gibi diğer faktörlerle kombinasyon halinde beyin hasarına neden olup olmadığı da açık bir sorudur. Tip 1 ve tip 2 diyabetin hayvan modelleri, etkilenen enerji dengesine ve periferik glikoz metabolizmasına ek olarak bilişsel gerileme ve nörodejenerasyon göstermektedir10,11,12,13. Bununla birlikte, bu modellerden, diyabetin beyin fonksiyonu üzerindeki komplikasyonlarına aracılık etmede yüksek BOS glikozunun kan şekeri seviyelerine karşı seçici etkilerini ayırmak mümkün değildir.
Bu protokol, kronik olarak yüksek BOS glukoz seviyelerinin beyin fonksiyonu, enerji dengesi ve glikoz homeostazı üzerindeki etkilerini test etmek için bir fare hiperglikorekrasi modeli geliştirme yöntemlerini açıklamaktadır. Bu teknikle geliştirilen fare modeli, düzensiz glukoz homeostazının nöral ve davranışsal fonksiyon üzerindeki etiyolojik rolünü araştıran çalışmalar için bir araç sunmaktadır.
Bu nedenle, önerilen yaklaşım, çeşitli patofizyolojik durumlarda yüksek BOS glukoz düzeylerinin doğrudan etkilerini anlamada yararlı olacaktır.
Tüm fare prosedürleri, Rochester Üniversitesi'ndeki Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylandı ve deney hayvanlarının insancıl bakımı ve kullanımı için ABD Halk Sağlığı Hizmeti kurallarına göre gerçekleştirildi. Bu çalışma için kullanılan altı haftalık C57BL / 6J erkek fareler ticari olarak elde edildi. Tüm hayvanlar, 12 saatlik gündüz / gece döngüsüne sahip bir odada grup olarak barındırıldı (kafes başına 5 fare) ve yiyecek ve su ad libitumuna erişim izni verildi. Farelere, glikozu lateral ventriküle enjekte etmek için bir kanül implante edildikten sonra, implantlara diğer farelerden herhangi bir zarar gelmesini önlemek için tek bir yerleştirildiler.
1. Ozmotik mini pompaların montajı
2. Ozmotik pompaları implante etmek için cerrahi
3. Mini pompaların değiştirilmesi
NOT: Bu çalışmada kullanılan mini pompalar sadece 4 hafta sürdüğü için, uzun süreli çalışmalarda gerekebileceği gibi, glikoz infüzyon süresini uzatmak için mini pompaların değiştirilmesi de test edilmiştir. Bu, aşağıdaki adımları içeriyordu.
4. BOS toplama prosedürü
5. Glikoz tahlili
6. Kan şekeri tahlili
Erkek farelere, aCSF veya% 50'lik bir glikoz çözeltisini lateral ventriküllerine kronik olarak infüze etmek için ozmotik bir mini pompaya monte edilmiş bir kanül (Şekil 1) implante edildi (Şekil 2). BOS, bu prosedürün etkinliğini doğrulamak için ameliyattan 10 gün sonra toplandı (Şekil 3). Sonuçlar, aCSF ile aşılanmış farelerde% 50 glikoz ile aşılanmış farelerde BOS glikoz seviyelerinde (ortalama: 56.5 mg /...
Bu makalede, lateral ventriküle implante edilen bir kanüle bağlı ozmotik minipompalar kullanılarak farelerde BOS glukozunu arttırmak için ayrıntılı bir protokol bildirilmiştir. Bu prosedürle fare beyninde glukozun kronik infüzyonu, uzun süreli hiperglikorerazinin biliş, sistemik glukoz metabolizması ve enerji dengesi üzerindeki etkilerini tanımlamada ve diyabet komplikasyonlarının patogenezini daha iyi anlamada yararlı olacaktır.
Kronik diyabet, beyin ve çevre organları...
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Ulusal Sağlık Enstitüleri, KHC'ye DK124619 hibesi verdi.
Başlangıç fonları ve pilot araştırma ödülü, Rochester Üniversitesi, Tıp Bölümü, NY, KHC'ye.
Del Monte Sinirbilim Enstitüsü Pilot Araştırma Ödülü, Rochester Üniversitesi, KHC'ye.
Üniversite Araştırma Ödülü, Araştırma Başkan Yardımcısı Ofisi, Rochester Üniversitesi, NY, KHC'ye.
MUR yöntemi tasarladı ve uyguladı, sonuçları analiz etti, grafikler ve şekiller hazırladı ve makaleyi yazdı ve düzenledi. KHC çalışmayı tasarladı ve denetledi, sonuçları analiz etti ve makaleyi yazdı ve düzenledi. KHC bu çalışmanın garantörüdür. Tüm yazarlar makalenin son halini onaylamıştır.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiDaha Fazla Makale Keşfet
This article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır