Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Daha yüksek kan şekeri konsantrasyonu ile insülin salınımını ölçmek için bir hiperglisemik kelepçe kullanılır. Hipoglisemik bir kelepçe, karşı düzenleyici yanıtların neden olduğu glikoz üretimini ölçmek içindir. Her iki yöntemde de aynı cerrahi prosedür kullanılır. Burada, sistemik glukoz metabolizmasını değerlendirmek için bir klemp tekniği sunuyoruz.
Diabetes mellitus (DM), pankreas β hücrelerinden yetersiz insülin salınımı (Tip1 DM) ve kas, karaciğer ve yağ dokularında insülin duyarlılığı (Tip2 DM) nedeniyle oluşur. İnsülin enjeksiyonu DM hastalarını tedavi eder, ancak yan etki olarak hipoglisemiye yol açar. Kortizol ve katekolaminler, karşı düzenleyici yanıtlar (CRR) adı verilen hipoglisemiyi iyileştirmek için karaciğerden glikoz üretimini aktive etmek için salınır. Kemirgen modelleri kullanılarak yapılan DM araştırmalarında, insülin salınımını ve CRR'yi ölçmek için sırasıyla glukoz tolerans testleri ve 2-deoksi-glukoz enjeksiyonu kullanılmıştır. Bununla birlikte, kan şekeri konsantrasyonları deneyler sırasında sürekli olarak değişir ve bu da net insülin salınımını ve CRR'yi değerlendirmede zorluklara neden olur. Bu makale, insülin ve CRR hormonlarının salınımını karşılaştırmak için bilinçli farelerde sırasıyla kan şekerinin 250 mg/dL veya 50 mg/dL'de tutulduğu bir yöntemi açıklamaktadır.
Polietilen tüp, farelerin karotis arterine ve juguler venine implante edilir ve farelerin ameliyattan sonra iyileşmesine izin verilir. Juguler ven tüpü, sabit ve değişken bir oranda insülin veya glikoz infüzyonunu sağlamak için bir şırınga pompası ile bir Hamilton şırıngasına bağlanır. Karotis arter tüpü kan toplama içindir. Hiperglisemik klemp için damar içine %30 glikoz verilir ve her 5 dakikada bir veya 10 dakikada bir arteriyel kandan kan şekeri seviyeleri ölçülür. Kan şekeri seviyesi 250 mg/dL olana kadar %30 glukoz infüzyon hızı arttırılır. İnsülin konsantrasyonlarını ölçmek için kan alınır. Hipoglisemik klemp için, 10 mU / kg / dak insülin, infüzyon hızı 50 mg / dL kan şekeri seviyesini korumak için değişken olan% 30 glikoz ile birlikte infüze edilir. Hem glikoz infüzyonu hem de kan şekeri sabit bir duruma ulaştığında karşı düzenleyici hormonları ölçmek için kan toplanır. Hem hiperglisemik hem de hipoglisemik klempler aynı cerrahi prosedüre ve deney düzeneklerine sahiptir. Bu nedenle, bu yöntem sistemik glikoz metabolizması araştırmacıları için yararlıdır.
Glikoz, hücreler için önemli bir enerji kaynağıdır ve glikoz eksikliği çeşitli semptomlara ve komplikasyonlara yol açabilir. Düşük glikoz durumunda (hipoglisemi, açlık kan şekeri seviyesinde genellikle 70 mg/dL'den az, ancak tek bir değer1 ile belirlenmemelidir), en yaygın semptomlar arasında halsizlik, kafa karışıklığı, terleme ve baş ağrısı bulunur. Ayrıca serebral fonksiyonu bozabilir ve kardiyovasküler olay ve mortalite riskini artırabilir2. Tersine, hiperglisemi, plazma glukoz konsantrasyonunun normal seviyeleri aştığı tıbbi bir durumdur (genellikle açlık kan şekeri seviyesi3'te 126 mg / dL'>). Bu, insülin üretiminde veya kullanımında bir eksiklik olan diyabetli bireylerde ortaya çıkabilir. Hiperglisemi, vücut enerji için glikoz kullanamadığında, bunun yerine yakıt için yağ asitlerini parçaladığında ortaya çıkan diyabetik ketoasidoza yol açabilir. Hiperglisemik hiperosmolar durum da mortaliteyi artırır4. Uzun süreli hiperglisemi kan damarlarına, sinirlere ve organlara zarar vererek kardiyovasküler hastalık, retinopatiler ve böbrek hastalıkları gibi çeşitli kronik komplikasyonların gelişmesine yol açabilir. Bu nedenle, kan şekeri konsantrasyonu 100 mg/dL ile 120 mg/dL arasında dar bir aralıkta tutulmalıdır.
Kan şekeri, tek bölmeli bir modelde glikoz giriş ve çıkışı arasındaki denge tarafından düzenlenir (Şekil 1A). Glikoz girişi, gıdalardan emilen glikozu ve karaciğer, böbrekler ve ince bağırsaktan glikoz üretimini içerir. Glikoz çıkışı, dokularda glikoz alımını ve böbreklerden glikoz atılımını içerir. Hem glikoz giriş hem de çıkış miktarı endokrin hormonları tarafından düzenlenir. Örneğin, karşı düzenleyici hormonlar olarak bilinen glukagon, kortikosteron ve katekolaminler, kan şekeri seviyeleri düştüğündesalınır 5. Glikojenin parçalanmasını ve esas olarak karaciğerden glikoz sentezini uyarır; Bu süreçler sırasıyla glikojenoliz ve glukoneogenez olarak bilinir. Hiperglisemi, pankreas β hücrelerinden insülin salınımını artırır ve kaslarda, yağ dokularında ve kalpte glikoz alımını uyarır 6,7,8,9. Egzersiz, insülinden bağımsız glikoz alımını artırır10. Sempatik sinir sistemi, kaslarda ve kahverengi yağ dokusunda glikoz alımını artırır 6,11. Periferik dokularda glukoz metabolizmasını düzenleme yeteneğini ölçmek için, araştırmacılar tipik olarak glukoz tolerans testini (GTT) ve insülin tolerans testini (ITT) kullanırlar (Şekil 1B, C). GTT'de iki faktör göz önünde bulundurulmalıdır: insülin salınımı ve insülin duyarlılığı (Şekil 1B). Bununla birlikte, 120 dakikalık test sırasında glikoz konsantrasyon eğrisi her farede farklıdır ve bu da farklı miktarlarda hormon salınımını etkileyebilir. ITT'de kan şekeri hem insülin duyarlılığı hem de karşı düzenleyici hormonların salınımı ile düzenlenir. Bu nedenle, kan şekeri seviyelerinin sabit olmadığı durumlarda, GTT ve ITT'de glikoz metabolizmasının, insülin salınımının ve insülin duyarlılığının kesin anlamını belirlemek zordur.
Bu sorunların üstesinden gelmek için, kan şekerini sabit bir seviyede (veya "kelepçe") tutmak arzu edilir. Hiperglisemik kıskaçta, kan şekeri seviyelerini belirli bir seviyeye yükseltmek için kan dolaşımına glikoz verilir ve daha sonra bir süre bu seviyede tutulur. İnfüzyon glikoz miktarı, sabit bir durumu korumak için her 5-10 dakikada bir kan şekeri seviyelerinin ölçümlerine göre ayarlanır. Bu teknik, klemplenmiş bir glikoz seviyesinde insülin sekresyonunun parametrelerini anlamak için özellikle yararlıdır. Hipoglisemik kelepçe, insülin infüze ederek düşük kan şekeri seviyelerini korumak için kullanılan bir yöntemdir. Glikoz, belirli bir kan şekeri seviyesini korumak için değişken bir oranda infüze edilir. Fare hipoglisemiden kurtulamazsa, daha fazla glikoz infüze edilmelidir.
Hiperglisemik ve hipoglisemik klemplerin uygulanmasının birçok avantajı olmasına rağmen, cerrahi ve deneysel prosedürler teknik olarak zor kabul edilir. Bu nedenle, az sayıda araştırma grubu bunları yapabilmiştir. Finansal ve işgücü kısıtı olan araştırmacıların bu deneyleri daha düşük bir bütçeyle başlatmaları için bu yöntemleri tanımlamayı amaçladık.
Tüm prosedürler Kumamoto Üniversitesi'ndeki Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylandı.
NOT: Ağrının giderilmesi için ibuprofen 48 saat içme suyunda (0.11 mg/mL) ve ameliyattan 30 dakika önce buprenorfin (0.05-0.1 mg/kg i.p.) verildi. Steril koşullar, hayvanlar arasında etilen oksit ile sterilize edilmiş eldivenleri, maskeleri ve otoklavlanmış aletleri içerir. Ameliyat, 37 °C'ye ayarlanmış bir ısıtma yastığı üzerinde gerçekleştirildi ve her hayvan için yeni bir laboratuvar matı ile kaplandı. Ameliyattan önce ameliyat bölgesi betadin solüsyonu ve alkol ile temizlendi. Tüm cerrahi aletler otoklav ile sterilize edildi (en fazla iki ameliyat için). Kesi yapılmadan önce, fareler tamamen uyuşturulduklarından emin olmak için kontrol edildi. Her fare için anestezi derinliği, ameliyattan önce ve ameliyat sırasında bir ayak parmağı tutamıyla değerlendirildi. İklimlendirme süresi her seferinde 5 dakikadan fazla değildi. İlgili kurumdaki IACUC'nin talimatlarını izleyin.
1. Juguler ven ve karotis arter için tüplerin hazırlanması
2. Ameliyat
3. Kurtarma
4. Pompa sistemini kurun (hipoglisemik kelepçe için)
5. Hipoglisemik kelepçe
6. Hiperglisemik kelepçe
Hipoglisemik klemp çalışması, deneyin başlangıcında 3 saat aç kalan erkek C57BL / 6N farelerinde (8 haftalık, 25 g BW'den fazla) gerçekleştirildi (Şekil 4A, B). Başlangıç kan şekeri düzeyi 136 mg/dL (t = -15 dk) idi. 90 mg/dL'den azsa, bunun nedeni ameliyatın iyi gitmemesi veya arteriyel kateterin çok derine yerleştirilmesi veya kan pıhtılarının kan akışına girmesi olabilir. Ameliyat sonrası fare durumu, faredeki enerji metabolizmasını etkiler. ...
Burada açıklanan yöntem, pipet uçları, şırıngalar ve sıradan laboratuvarlarda bulunan diğer öğelerle yapılabilecek basit bir yöntemdir. Araştırmacıların ek tüpler ve pompalar satın almaları gerekebilse de, pahalı ekipmanlara gerek yoktur. Bu nedenle, bu kateterizasyon ve klemp protokolünün başlatılması önceki raporlaragöre daha kolaydır 12,13,14.
Kelepçe tekniği 1970 ci...
Yazarlar hiçbir çıkar çatışması beyan etmezler.
Bu çalışma, Mükemmel Genç Araştırmacılar için Lider Girişim (MEXT'ten) tarafından desteklenmiştir; Bilimsel Araştırma için Yardım Hibesi (B) (Hibe Numarası JP21H02352); Japonya Tıbbi Araştırma ve Geliştirme Ajansı (AMED-RPIME, Hibe Numarası JP21gm6510009h0001, JP22gm6510009h999901); Uehara Memorial Vakfı; Astellas Metabolik Bozukluklar Araştırma Vakfı; Suzuken Memorial Vakfı, Akiyama Yaşam Bilimleri Vakfı ve Narishige Sinirbilim Araştırma Vakfı. Ayrıca, bu makalenin bir taslağını düzenlediği için Dr. Nur Farehan Asgar'a teşekkür ederiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adhesive glue | Henkel AG & Co. KGaA | LOCTITE 454 | |
ELISA kit (C-peptide) | Morinaga Institute of Bilogical Science Inc | M1304 | Mouse C-peptide ELISA Kit |
ELISA kit (insulin) | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 633-03411 | LBIS Mouse Insulin ELISA Kit (U-type) |
Handy glucose meter | Nipro Co. | 11-777 | Free Style Freedom Lite |
Insulin (100U/ml) | Eli Lilly & Co. | 428021014 | Humulin R (100U/ml) |
Mouse | Japan SLC Inc. | C57BL/6NCrSlc | C57BL |
Suture | Natsume seisakusho | C-23S-560 No.2 | Sterilized |
Syringe Pump | Pump Systems Inc. | NE-1000 | |
Synthetic suture | VÖMEL | HR-17 | |
Tubing1 | AS ONE Corporation | 9-869-01 | LABORAN(R) Silicone Tube |
Tubing2 | Fisher Scientific | 427400 | BD Intramedic PE Tubing |
Tubing3 | IGARASHI IKA KOGYO CO., LTD. | size5 | Polyethylene tubing size5 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır