Method Article
Bu makale, laboratuvar farelerinden süt toplamak için kullanılabilecek bir cihazın nasıl monte edileceğini açıklamaktadır. Bu cihaz uygun fiyatlıdır, taşınabilirdir ve eğitimli bir kişi tarafından 0,1-0,5 mL süt toplanmasına izin verir. Ayrıntılı bir sağım protokolü de dahildir.
Kemirgen modelleri, temel fizyoloji ve biyokimyasal mekanizmaları incelemek için 20. yüzyılın başlarından beri biyolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Emzirme ve yenidoğan gelişimi araştırmalarında, bileşimi ve sütün deneysel manipülasyonlardan nasıl etkilenebileceğini ve böylece yenidoğan gelişimini nasıl etkileyebileceğini belirlemek için sütten numune alınmasına ihtiyaç vardır. Küçük kemirgenlerden yeterli miktarda biyosıvı toplamak zor olabilir. Birkaç çalışma, farelerden süt elde etmek için farklı teknikler göstermiştir. Bununla birlikte, bu teknikler genellikle en az iki eğitimli personel gerektirir ve bu da bazı durumlarda zorlayıcı olabilir.
Burada, 2009 yılında yayınlanan bir yönteme dayalı olarak değiştirilmiş bir süt numune alma tekniği gösterilmektedir. Bu uygun fiyatlı ve montajı kolay yöntemle, eğitimli bir kişi anestezi altında bir barajdan 10 dakikadan daha kısa sürede rutin olarak 0,1-0,5 mL süt elde edebilir. Bu yöntemi kullanarak, teslimat sonrası 2. gün (PD2) ve teslimat sonrası 10. gün (PD10) yeterli süt topladık. Toplama yöntemimizi doğrulamak için süt makro besin bileşenlerini ölçtük ve bunları mevcut literatürle karşılaştırdık.
PD2'de süt proteininin ortalama 70.1 ± 5.2 g/L, süt yağının 174.4 ± 7.1 g/L ve süt laktozunun 12.3 ± 0.6 g/L olduğunu kaydettik. PD10'da, süt laktozu ve proteini PD2 ile benzer konsantrasyonlarda kalırken, süt yağı önemli ölçüde daha yüksekti (224.4 ± 17.1 g / L). Ayrıca, bireysel süt proteinlerinin nispi bolluğunun PD2 ve PD10 arasında değiştiğini gözlemledik. Daha spesifik olarak, αS1-kazein ve peynir altı suyu asidik proteini daha yüksekken, β-kazein PD10'da PD2'ye kıyasla daha düşüktü. Genel olarak, yaygın olarak kullanılan laboratuvar ekipmanlarıyla kolayca monte edilebilen bir cihaz kullanarak farelerden süt numunesi almak için verimli bir tek kişilik teknik gösteriyoruz.
Karşılaştırmalı tıp, insanların ve diğer hayvanların anatomi ve fizyoloji açısından benzerlikleri paylaştığı fikrini ifade eder; Bu nedenle, bir türden öğrenilen bilgiler diğer 1,2'deki benzer yolları incelemek için kullanılabilir. 20.yüzyılın başlarından bu yana, kemirgenler, özellikle fareler ve sıçanlar, hastalık modellerinin geliştirilmesi için nispeten kolay genetik manipülasyon nedeniyle biyomedikal araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır 1,2. Ek olarak, nispeten küçüktürler; bu nedenle, diğer kemirgen olmayan memeli modellerine kıyasla kolonileri korumak için daha az kaynak gerekir2. Bununla birlikte, küçük vücut boyutları da zorluklarla birlikte gelir. Bazı işlemler fareler üzerinde kolayca yapılamaz. Örneğin, arteriyovenöz fark tekniği sıçanlarda 3,4,5 uygulanabilir, ancak farelerde küçük kan damarları kolayca yırtılabileceğinden 6,7 zor olabilir. Bir fareden örneklenebilecek doku miktarı da sınırlıdır. Örneğin, emziren farelerde, viseral yağ dokusu 8,9 boyutunda önemli ölçüde azalır ve bazı durumlarda neredeyse tespit edilemeyen miktarlara düşer. Ek olarak, farelerden biyosıvı örneklemesi de miktar olarak sınırlıdır; Tekniğe bağlı olarak, örneklenen kan hacmi değişebilir, ancak her zaman biraz sınırlıdır7, bu da yapılabilecek analiz sayısını kısıtlar.
Emzirme ve yenidoğan gelişimi araştırmalarında, bileşimi ve süt verimini değerlendirmek için sütten numune alınmasına ihtiyaç vardır. Farelerde yapılan çalışmalarda, sınırlı süt hacmi nedeniyle, yeterli miktarda elde etmek için numuneler genellikle birkaç barajdan toplanır10. Bir dizi çalışma, tek bir fareden yeterli miktarda analitik süt toplanması için teknikler göstermektedir 11,12,13. Bununla birlikte, bu yöntemler genellikle iki eğitimli personel gerektirir 11,12: biri sütü manuel olarak sağarken hayvanı tutmak ve diğeri sütü bir pipetle toplamak için; veya bir laboratuvarda kolayca bulunamayan ekipman ve araçlara ihtiyaç duyarlar. Burada, DePeters ve Hovey14 tarafından tasarlanan bir tekniğin modifikasyonunu gösteriyoruz. Bu prosedürde kullanılan cihaz, laboratuvarda bulunan ekipmanlarla kolayca monte edilebilir veya yaygın satıcılardan kolayca satın alınabilir. Bu cihazı kullanarak, bir kişi çoğu analiz için kullanmak üzere 10 dakikadan daha kısa bir sürede rutin olarak 0,1-0,5 mL fare sütü elde edebilir. Doğum sonrası 2. günde (PD2, erken emzirme) ve doğum sonrası 10. günde (PD10, pik laktasyon) süt topladık ve yöntemi doğrulamak için süt makro besinlerini ölçtük.
Tüm hayvan bakımı ve deneysel prosedürler federal yönergeleri takip etti ve Rutgers Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nden onay aldı. Dişi fareler (C57BL / 6 arka plan) 8 haftalıkken çiftleştirildi. Standart bir damızlık chow ad libitum ile beslendiler ve düzenli bir 12:12 h aydınlık:karanlık döngüsü altında tutuldular. Teslimat günü, teslimat sonrası 1. gün (PD1) olarak sayıldı. PD2 (erken laktasyon) ve PD10'da (pik laktasyon), süt aşağıda tarif edildiği gibi örneklendi.
1. Bir sağım cihazının montajı
Resim 1: Süt sağım cihazı. (A) PVC boru ile 18 G hipodermik iğneye bağlı bir vakum pompalı sağım cihazı. İğne, bir mikrosantrifüj toplama tüpüne bağlı bir septum durdurucudan geçer. Bir emzirden süt çekmek için kullanılan ters çevrilmiş bir P-200 pipet ucu, septum durdurucunun bir açıklığından sokulur. (B) Sağım cihazının kesit diyagramı. (C) Tarif edilen yöntem kullanılarak sağılan bir baraj. (D) En yüksek laktasyonda bir barajdan toplanan sütün temsili bir alikotu (0.3 mL). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Barajın yavrulardan ayrılması
3. Barajın anestezisi
4. Süt toplama
5. Süt toplandıktan sonra barajın geri kazanılması
6. Süt analizi
Bu tekniği kullanarak, 21 günlük bir laktasyon döneminde farklı zamanlarda yeterli sütü başarıyla örnekledik. Teslimat gününü teslimat sonrası gün 1 (PD1) olarak kabul ediyoruz ve bu çalışmada sütü PD2 (erken laktasyon) ve PD10 (pik laktasyon), her biri n = 4 olarak örnekledik. Her barajdan rahatça 0,1-0,5 mL süt elde ettik (Şekil 1D). Bu yöntemi doğrulamak için, bu süt örneklerinin brüt makro besin bileşimini ölçtük ve Student'ın t-testini kullanarak erken ve en yüksek laktasyonda toplanan süt arasındaki farkları karşılaştırdık.
Süt laktoz konsantrasyonunun PD2'de ortalama 12.3 ± 0.6 g/L ve PD10'± 12.0 0.9 g/L olduğunu bulduk (Tablo 1). Süt yağı yüzdesi PD2 ± PD10'da sırasıyla %26.0 %33.4 ± %1.5 idi. Yağ konsantrasyonu PD2'de 174.4 ± 7.1 g / L ve PD10'da 224.4 ± 17.1 g / L ile anlamlı derecede yüksekti (Tablo 1). Ortalama protein içeriği PD2'de 70.1 ± 5.2 g / L ve PD10'da 75.1 ± 2.6 g / L idi (Tablo 1). Toplam süt proteini içeriği PD2 ve PD10 arasında farklı olmasa da, bireysel süt proteininin nispi bolluğu farklıydı. Spesifik olarak, αS1-kazein ve peynir altı suyu asidik proteini PD10 sütünde PD2 sütünden daha yüksekti (p < 0.05), β-kazein (p < 0.05) PD2'de PD10'dan daha yüksek bolluk gösterdi (Şekil 2).
Şekil 2: Süt proteini analizi. (A) PD2 ve PD10'da toplanan sütün Coomassie Mavi lekeli PAGE analizi. Protein tanımlaması daha önce tarif edildiği gibi yapıldı14. (B) Bireysel protein sinyalleri ImageJ'de analiz edildi ve boyanmış toplam proteine normalize edildi. Sonuçlar, standart hata çubukları ve tek tek veri noktaları nokta olarak ortalama olarak ifade edildi. PD2 ve PD10'daki her proteinin ortalama bolluğu, iki kuyruklu bir Student t-testi kullanılarak karşılaştırıldı. *p < 0.05, n = 4 olur. Kısaltmalar: PAGE = poliakrilamid jel elektroforezi; PDn = teslimat sonrası gün n. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Ortalama | SEM | p-değeri | ||
Laktoz (g/L) | PD2 (PD2) | 12.3 | 0.6 | 0.75 |
PD10 Serisi | 12.0 | 0.9 | ||
Yağ (g/L) | PD2 (PD2) | 174.4 | 7.1 | 0.04 |
PD10 Serisi | 224.4 | 17.1 | ||
Protein (g/L) | PD2 (PD2) | 70.1 | 5.2 | 0.42 |
PD10 Serisi | 75.1 | 2.6 |
Tablo 1: PD2 ve PD10'da toplanan sütün makro besin bileşimi. Ortalamanın (SEM) ortalama ve standart hatası olarak ifade edilen sonuçlar, laktasyon gününün süt bileşimi üzerindeki etkilerini incelemek için iki kuyruklu Student t-testi, n = 4 kullanılarak analiz edildi.
Kolayca monte edilebilen ve taşınabilir bir cihaz kullanılarak bir kişi tarafından gerçekleştirilebilecek modifiye edilmiş bir sağım tekniği gösterdik. Geleneksel olarak kemirgen sütü, kılcal tüpler10,17, cam Pasteur pipetleri12 veya mikropipetler11 kullanılarak toplanır. Bu yöntemler, bir kişinin barajı dizginlemesini ve sütü manuel olarak ifade etmesini ve diğerinin sütü toplamasını gerektirir. Bu, özellikle hafta sonları veya tatil günlerinde süt örneklemesi yapıldığında bazen zor olabilir. Bu yöntemlerle toplanan sütün steril saklama tüplerine aktarılması gerekir. Kemirgen sütü yağ bakımından nispeten yüksek olduğundan (burada ve diğer çalışmalarda gösterildiği gibi20,21) ve bu nedenle viskoz olduğundan, sütün aktarılması işlemi muhtemelen süt hacmi kaybına neden olur ve bu da analizler için miktarları sınırlar. Burada açıklanan cihaz, laboratuvarda bulunan aletlerle 5 dakikadan daha kısa bir sürede monte edilebilir. 10 dakika içinde yeterli süt hacmini örneklemek için bir kişi tarafından kolayca kullanılabilir. Bu yöntemle ilişkili sürekli nazik emme yaklaşımı, sütün sürekli olarak doğrudan bir toplama tüpüne çekilmesi nedeniyle transferden kaynaklanan numune kaybı sorununu hafifletir. Numune kaybının en aza indirilmesi, PD2 gibi erken bir dönemde süt toplanırken özellikle önemlidir, çünkü bu aşamada süt veriminin nispeten düşük olduğu bilinmektedir10. Ayrıca, aynı cihaz ve protokol, başka bir fare suşundan (FVB / N arka planı) başarılı bir şekilde süt toplamak için kullanıldı, bu da bu yöntemin fare suşları arasında eşit derecede iyi çalıştığını düşündürdü.
Bu çalışmada ayrıca laktasyonun evresine bağlı olarak ayrılma zamanının farklılık gösterebileceğini de gözlemledik. Önceki çalışmalar, yeterli süt hacmi elde etmek için barajların süt toplamadan önce en az 2 saat ve 16 saate kadar yavrularından ayrılması gerektiğini bildirmektedir11,13. Bu yöntemi uygularken, erken laktasyonda (PD2) 2 saat ve pik laktasyonda (PD10) sadece 30-45 dakika boyunca barajları yavrularından ayırmanın yeterli miktarda süt elde etmek için yeterli olduğunu bulduk. Barajın anesteziden kurtulması için ek zaman aldığından, ayrılma süresini en aza indirmek sadece örnekleme süresini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda baraj ve yavruları üzerinde yaratabileceği potansiyel etkiyi de azaltır.
Ek olarak, PD2 kadar erken süt toplamanın, barajın uzun ayrılma ve toparlanma süresi nedeniyle yavruların sonraki büyümesini olumsuz etkileyebileceğini ve yetersiz besleme dönemine yol açabileceğini bulduk. Bu, en yüksek laktasyonda (PD10) süt örneklendiğinde gözlenmedi. Bu nedenle, bir araştırmacı 21 günlük laktasyon döneminde farklı zaman noktalarında süt numunesi almakla ilgileniyorsa, erken laktasyon sütünden ayrı bir baraj setinden numune alınması tavsiye edilir. Bununla birlikte, süt toplama, uzunlamasına çalışmalar için pik ve geç laktasyon sırasında aynı barajda birden çok kez gerçekleştirilebilir.
Alternatif olarak, araştırmacılar barajın iyileşme süresini en aza indirmek için diğer anestezik ajanları tercih edebilirler. Örneğin, izofluran inhalasyonu, hayvanlar tipik olarak izofluran22'nin kesilmesi üzerine hızlı bir şekilde iyileştiğinden, iyileşme süresini azaltmaya yardımcı olabilir. Bu anestezi seçimi birçok kişi tarafından yapılmasına rağmen13,23, izofluran inhalasyonunun toplanan süt hacmini olumsuz etkileyebileceği bildirilmektedir13. Ek olarak, izofluran inhalasyonu, dozajın hassas kontrolünü sağlamak için uygun aparat gerektirir. Ketamin/ksilazin ve izofluran gibi anestezik ajanların laktasyon ve süt kompozisyonu üzerine etkileri ve anne sütüne geçiş potansiyelleri ile ilgili araştırmalar sınırlıdır 24,25,26. Bu nedenle, farklı anestezi seçenekleri kullanılarak yapılan çalışmaları karşılaştırırken veri yorumlamasının dikkatli bir şekilde yapılması tavsiye edilir. Diğer bir alternatif, diğer araştırmacılar tarafından tanımlandığı gibi anestezi olmadan süt örneklemesidir 14,27,28,29. Bununla birlikte, bu prosedür potansiyel olarak barajda aşırı strese neden olabilir ve hayvanı dizginlemek için ek bir kişi gerektirebilir.
Bu çalışma aynı zamanda makro besin tahlillerinin süt numuneleri kullanılarak yapılabileceğini ve omik analizler gibi daha fazla prosedür için fazla kaldığını gösterdi. Süt laktozu, protein ve yağ seviyeleri ölçüldü ve açıklanan yöntemi doğrulamak için yayınlanmış verilerle karşılaştırıldı. Süt laktoz konsantrasyonu, süt bileşeninin ~% 1.2'sini oluşturuyordu, bu da diğer çalışmalarda bildirilen bir kontrol diyetindeki farelerinkine benzer30,31,32. Fare sütünün, daha önce bildirildiği gibi, %26 ila %33 arasında değişen yüksek bir yağ yüzdesine sahip olduğu doğrulanmıştır 20,30. Burada bildirilen toplam protein konsantrasyonu, Chen ve ark.30 tarafından bildirilenlere benzerdi, ancak diğer çalışmalarda bildirilenden daha düşüktü31,32. Erken laktasyondan zirveye kadar olan değişiklikler açısından, laktoz ve protein seviyelerinin nispeten sabit kaldığını, ancak süt yağı yüzdesinin erken laktasyondan zirveye kadar arttığını bulduk. Bu, Ragueneau32 ile aynı fikirde değildir, ancak tutarsızlık örneklem büyüklüğündeki farklılıklardan kaynaklanıyor olabilir. Toplam protein konsantrasyonu erken ve pik laktasyon arasında benzer olmasına rağmen, bireysel protein bolluğunun (αS1-kazein, β-kazein ve peynir altı suyu asidik proteini) değiştiğini ve muhtemelen farklı gelişim aşamalarında yenidoğanların ihtiyaçlarındaki değişiklikleri yansıttığını bulduk.
Bu teknik süt üretiminin niceliklendirilmesine izin vermese de, bu, Falconer tarafından 1947'de önerilen performans indeksi (IOP) kullanılarak hesaplanabilir33. Süt üretimi büyük ölçüde altlık boyutuna ve numune alma gününe bağlıdır. Bu indeks, altlık boyutu farklılıklarını hesaba katarak süt üretiminin bir ölçümü olarak kullanılabilir. Örneğin, çöpün tamamı PD10'da tartılabilir (baraj süt örneklemesi için ayrıldığında). Bir barajın GİB'si daha sonra çöpünün ağırlığının PD10'daki aynı büyüklükteki yavruların ortalama ağırlığına bölünmesiyle hesaplanır. Sonuç olarak, nispeten ucuz ve kolayca bulunabilen ekipmanlarla kolayca monte edilebilen bir cihaz kullanarak laboratuvar farelerinden süt örneklemesi için verimli bir tek kişilik teknik gösteriyoruz. Bu teknik, çoğu analiz için yeterli miktarda sütün tutarlı bir şekilde toplanmasını sağlar.
Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Bu çalışma NJAES Hatch Project 14190 ve NIH R21HD 108496 tarafından desteklenmiştir.
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 |
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