Name: a zebrafish model of diabetes mellitus and metabolic memory
Uploaded: 2013-02-28T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Zebrafish Model of Diabetes Mellitus and Metabolic Memory at JoVE.com

Ce travail a été soutenu par une subvention de recherche de la Fondation de la famille Iacocca, Rosalind Franklin University fonds de démarrage et les National Institutes of Health Grant DK092721 (à RVI). Les auteurs tiennent à remercier Nikki intine de l&#39;aide dans la préparation du manuscrit.

Toutes les procédures sont exécutées suivant les directives décrites dans les «Principes de protection des animaux de laboratoire» (National Institutes of Health publication no. 85-23, révisée en 1985) et l&#39;a approuvé Rosalind Franklin University soins aux animaux et l&#39;utilisation des animaux Comité protocole de 08-19. Il ya 2 abréviations importantes qui sont utilisées dans ce manuscrit. 1) DM: se réfère aux poissons qui sont dans un état d&#39;hyperglycémie (300 mg ...

Le diabète sucré est une maladie de la dysrégulation métabolique, initialement diagnostiquée comme l&#39;hyperglycémie, qui aboutit finalement à des dommages des vaisseaux sanguins conduisant à de nombreuses complications qui persistent même après tout euglycémie est atteint si l&#39;intervention pharmaceutique. Cette persistance de complications est appelée mémoire métabolique et plusieurs études récentes ont examiné le rôle que jouent les mécanismes épigénétiques dans ce phénomène. Ici, nous av...

Le diabète sucré (DM) est un problème de santé grave et croissant que les résultats de l&#39;espérance de vie réduite en raison de complications microvasculaires maladie spécifique (rétinopathie, néphropathie, neuropathie, la guérison des plaies) et macrovasculaires (cardiopathie et accident vasculaire cérébral) des complications 1. Une fois lancés, les complications diabétiques continuer à progresser sans interruption, même lorsque le contrôle glycémique est obtenu 2,3 et ce phénomène a été appelé mémoire métabolique ou l&#39;effet de l&#39;héritage. La présence de ce phénomène a été reconnu cliniquement début des années 1990 que le «Le Diabetes Control and Complications Trial (DCCT)« progressé depuis et a été soutenu par plusieurs autres études cliniques 4,5,6,7,8,9,10, 11,12,13,14. Les modèles animaux de DM ont joué un rôle crucial pour les découvertes liées à la physiopathologie de complications liées au diabète et à la mémoire métabolique. En effet, la persistance des complications du diabète a d&#39;abord été documentés dans un modèle canin de diabèterétinopathie, qui a depuis été appuyé par plusieurs lignes de données expérimentales en utilisant une variété de systèmes de culture in vitro et des modèles animaux 15,16,17,18,19,20,21. Ces études montrent clairement que les premiers résultats une période d&#39;hyperglycémie dans les anomalies stables (y compris l&#39;expression génique aberrante) des organes / cellules cibles et mécaniste suggère l&#39;implication de l&#39;épigénome. Épigénomes compose de tous les modifications de la chromatine pour un type cellulaire donné et sont responsables de cellule unique d&#39;un profil d&#39;expression génique. Les modifications chromosomiques sont dynamiques au cours du développement, la différenciation des cellules de soutien, sont sensibles à des stimuli externes, sont mitotiquement stabilité héréditaire 22,23 et peuvent être modifiées dans la maladie 24,25,26. Ces mécanismes épigénétiques comprennent: poster traductionnelles des histones, modifications non canonique d&#39;inclusion variant d&#39;histone dans octomers, les changements d&#39;accès grâce à la chromatine, méthylation de l&#39;ADN et des gènescontrôle de l&#39;expression par ARN non codants micro 27,28,29,30. Au total, les processus épigénétiques permettent aux cellules / organismes de réagir rapidement à l&#39;évolution des stimuli environnementaux 31,32,33, ils confèrent également la capacité de la cellule à «mémoriser» ces rencontres une fois que le stimulus est enlevé 23,22. Par conséquent, comme altérées profils d&#39;expression génique résultant de processus épigénétiques sont stables en l&#39;absence du signal (s) qui les a initiées et sont héréditaires par division cellulaire, ils ont acquis un grand intérêt en tant que sous-tendent les mécanismes moléculaires de pathologies humaines comme la mémoire métabolique. Les résultats qui émergent dans le contexte du DM et de l&#39;épigénétique avancées parallèles dans d&#39;autres maladies en ce qu&#39;une pléthore de modifications épigénétiques induites par l&#39;hyperglycémie provoquent remarquables changements persistants dans les réseaux transcriptionnels des cellules (revue en 34,35,36,37,38). Le poisson-zèbre a longtemps été un organisme modèle pour étudiants de premierdy vertébrés développement mais les 15 dernières années ont vu une croissance exponentielle dans l&#39;utilisation de cet organisme pour l&#39;étude des maladies humaines. 39. Modèles de maladies humaines poisson zèbre ont été mis en place couvrant un large éventail de pathologies humaines, y compris les maladies génétiques et les maladies acquises 40,41,42. Les nombreux avantages du poisson zèbre par rapport aux autres organismes modèles vertébrés comprennent une fécondité élevée, le temps de génération court, la transparence grâce à l&#39;âge adulte, les coûts du logement réduit et une gamme d&#39;outils pour la manipulation génétique. En outre, en raison de l&#39;étendue de la conservation des voies génétiques et physiologie cellulaire chez les vertébrés et la capacité d&#39;effectuer des dépistages de drogue débit élevé, le poisson zèbre a été utilisé avec succès pour la découverte pharmaceutique. Nous avons développé un modèle de poisson zèbre adulte du diabète de type I en utilisant le médicament diabétogène, streptozocine. Nous avons caractérisé ce modèle pour montrer que le poisson-zèbre diabétique net n&#39;afficher que les plus connus de l&#39;homme de complications secondaires, mais en plus, présentent des troubles de la régénération des membres (régénération de la nageoire caudale) à la suite de l&#39;environnement hyperglycémique. En outre, nous avons signalé que le poisson-zèbre hyperglycémique revenir à une glycémie normale dans les 2 semaines suivant le retrait du médicament en raison de la régénération des cellules bêta pancréatiques endogènes résultant dans un état glycémique physiologiquement normal. Toutefois, en revanche, la régénération des membres chez ces poissons reste compromise dans la même mesure que dans l&#39;état diabétique aiguë indiquant cette complication persiste et est sensible à la mémoire métabolique. Le principal moteur de la génération de ce modèle est de fournir un système pour étudier les composantes mitotiquement stables épigénétiques qui prennent en charge le phénomène de la mémoire métabolique en l&#39;absence du bruit de fond de l&#39;environnement hyperglycémique précédente. À la conclusion du protocole prévu ici les tissus de poisson zèbre et ou sélectives peuvent être traitées par un essai approprié pour la recherrchers besoin. Nous avons utilisé avec succès cette procédure pour identifier les changements à l&#39;échelle du génome persistantes dans méthylation de l&#39;ADN induites par l&#39;hyperglycémie qui sont maintenus dans l&#39;état de la mémoire métabolique 21. Nous pensons que ce modèle de poisson zèbre de type I diabète présente plusieurs avantages par rapport aux systèmes innovants d&#39;autres modèles pour l&#39;examen de la mémoire métabolique. 1) Tous nos études peuvent être menées in vivo et que le poisson hyperglycémique précédent retour à une glycémie normale grâce à la régénération de la production d&#39;insuline endogène, ils n&#39;ont pas besoin d&#39;injections d&#39;insuline exogène. Par conséquent, ce qui évite les pics et les vallées de complication dans le contrôle glycémique qui peuvent survenir chez les animaux ayant besoin d&#39;insuline exogène. 2) Comme décrit ci-dessus, la stimulation de fond de l&#39;état diabétique précédente (à savoir la présence continue de glycation avancée des produits et réactifs marqueurs des espèces d&#39;oxygène) sont éliminées et par conséquent on peut examiner l&#39;aspect purement EPIGfacteurs enetic de mémoire métabolique. 3) Les expériences peuvent être réalisées rapidement que cela prend environ 80 jours à compter de l&#39;induction du diabète jusqu&#39;à l&#39;examen mémoire métabolique. 4) la régénération caudale est expérimentalement très accessible et permet la manipulation génétique et expérimentale facile pour lesquels il existe une vaste gamme d&#39;outils. 5) la régénération caudale fournit une méthode très simple et quantifiables pour évaluer la mémoire métabolique et donc permettra de découverte de médicaments avenir.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires (optionnel) </td></tr><tr><td> Streptozocine </td><td> Sigma Aldrich </td><td> S0130 </td><td></td></tr><tr><td> 2-phénoxyéthanol </td><td> Sigma Aldrich </td><td> P1126 </td><td></td></tr><tr><td> Scalpel (taille 10) </td><td> Fisher Scientific </td><td> 089275A </td><td></td></tr><tr><td> Boîtes de Pétri </td><td> Fisher Scientific </td><td> 08-757-13 </td><td></td></tr><tr><td> ½ cc seringue, 27 1/2 aiguille de la jauge </td><td> Fisher Scientific </td><td> 305620 </td><td></td></tr><tr><td> QuantiChrome gluckit de dosage ose. </td><td> Systèmes d&#39;essais biologiques </td><td> Digl-100 </td><td></td></tr><tr><td> Chlorure de sodium </td><td> Sigma Aldrich </td><td> S3014 </td><td></td></tr><tr><td> Microscope à dissection </td><td> Nikon </td><td> TMZ-1500 </td><td> Toute microscope à dissection est très bien. </td></tr><tr><td> Caméra d&#39;imagerie </td><td> Nikon </td><td> Q imagerie </td><td> N&#39;importe quelle caméra est approprié. </td></tr><tr><td> Image J logiciels </td><td> National Institutes of Health </td><td> NIH Image </td><td></td></tr><tr><td> Éléments NIS </td><td> Nikon </td><td></td><td> N&#39;importe quel logiciel d&#39;imagerie est approprié. </td></tr></tbody></table>

a zebrafish model of diabetes mellitus and metabolic memory

Le diabète sucré touche actuellement 346 millions personnes et ce nombre devrait passer à 400 millions en 2030. Preuve à la fois de laboratoire et de grands essais cliniques ont montré que les complications diabétiques progrès sans entrave par le phénomène de la mémoire métabolique, même si le contrôle glycémique est pharmaceutiquement atteint. L&#39;expression des gènes peut être modifiée par des modifications de façon stable épigénétiques qui non seulement permettent aux cellules et aux organismes de répondre rapidement à l&#39;évolution des stimuli de l&#39;environnement, mais aussi conférer la capacité de la cellule à «mémoriser» ces rencontres une fois que le stimulus est enlevé. En tant que tel, les rôles que ces mécanismes jouent dans le phénomène de la mémoire métabolique sont actuellement à l&#39;étude. Nous avons récemment rapporté le développement d&#39;un modèle de poisson zèbre de sucré de type I, diabète et caractérisé ce modèle pour montrer que le poisson-zèbre diabétique non seulement afficher les complications connues secondaires, y compris les changements liésla rétinopathie diabétique, la néphropathie diabétique et la guérison des plaies, mais présentent également une déficience de régénération de la nageoire caudale. Ce modèle est unique en ce que le poisson-zèbre est capable de régénérer son pancréas endommagé et restaurer un état euglycémique similaire à ce qui serait attendu en post-transplantation chez des patients humains. En outre, plusieurs séries d&#39;amputation de la nageoire caudale permet la séparation et l&#39;étude de purs effets épigénétiques dans un système in vivo sans potentiels facteurs de complication de l&#39;état diabétique précédente. Bien que euglycémie est atteint après régénération du pancréas, la complication diabétique secondaire de la régénération des nageoires et cicatrisation de la peau persiste indéfiniment. Dans le cas de la régénération des nageoires avec facultés affaiblies, cette pathologie est conservé même après plusieurs cycles de régénération des nageoires dans les tissus ailettes fille. Ces observations indiquent un processus épigénétique sous-jacente existant dans l&#39;état de la mémoire métabolique. Nous présentons ici les méthodes nécessaires à la réussite genlérer la mémoire des groupes diabétiques et métaboliques des poissons et de discuter des avantages de ce modèle.

Type I zèbre diabétique non seulement afficher les complications connues secondaires de la rétinopathie et de la néphropathie, mais aussi, présentent une complication supplémentaire: altération de régénération de la nageoire caudale. Cette complication plus tard persiste en raison de la mémoire métabolique chez les poissons qui ont rétabli le contrôle du glucose normale après une période d&#39;hyperglycémie. Dans la figure 2A (contrôle) et la figure 2B (mémoire métab...

Watch this Scientific Journal Video about A Zebrafish Model of Diabetes Mellitus and Metabolic Memory at JoVE.com

A Zebrafish Model of Diabetes Mellitus and Metabolic Memory

Mémoire métabolique est le phénomène par lequel les complications du diabète persistent et progresser sans entrave, même après euglycémie est atteint pharmaceutique. Nous décrivons ici un modèle de poisson zèbre diabète sucré qui est unique en ce qu&#39;elle permet d&#39;examiner des éléments mitotiquement transmissibles épigénétiques de mémoire métabolique<em&gt; In vivo</em&gt;.

Un modèle de poisson zèbre du diabète sucré et de la mémoire métabolique

Diabetes mellitus currently affects 346 million individuals and this is projected to increase to 400 million by 2030. Evidence from both the laboratory ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Screening for Melanoma Modifiers using a Zebrafish Autochthonous Tumor Model

Dépistage du mélanome Modificateurs l&#39;aide d&#39;un modèle de tumeur Zebrafish Autochtone

Genomic studies of  human cancers have yielded a wealth of information about genes that are altered  in tumors1,2,3. A challenge arising from these ...

Recherche

Médecine

A Model of Chronic Nutrient Infusion in the Rat

Un modèle d&#39;infusion de nutriments chronique chez le rat

Chronic exposure to excessive levels of nutrients is postulated to  affect the function of several organs and tissues and to contribute to the  ...

A Modified Precipitation Method to Isolate Urinary Exosomes

Un procédé de précipitation modification pour isoler les exosomes urinaire

Identification of biomarkers that allow early detection of kidney diseases in urine and plasma has been an area of active interest for several years. ...

A Possible Zebrafish Model of Polycystic Kidney Disease: Knockdown of wnt5a Causes Cysts in Zebrafish Kidneys

A Possible Zebrafish Model of Polycystic Kidney Disease: Knockdown of wnt5a Causes Cysts in Zebrafish Kidneys

Un modèle de poisson zèbre possible de la maladie polykystique des reins: Knockdown de<em&gt; Wnt5a</em&gt; Causes kystes chez le poisson zèbre reins

Polycystic kidney disease (PKD) is one of the most common causes of end-stage kidney disease, a devastating disease for which there is no cure. The ...

Surgical Injury to the Mouse Pancreas through Ligation of the Pancreatic Duct as a Model for Endocrine and Exocrine Reprogramming and Proliferation

Blessure chirurgicale au pancréas de souris par ligature du canal pancréatique tant que modèle de endocrines et exocrines Reprogrammation et prolifération

Expansion of pancreatic beta cells in vivo or ex vivo, or generation of beta cells by differentiation from an embryonic or adult stem cell, can provide ...

Ferric Chloride-induced Thrombosis Mouse Model on Carotid Artery and Mesentery Vessel

Chlorure ferrique induite souris thrombose type sur l&#39;artère carotide et Mesentery navire

Severe thrombosis and its ischemic consequences such as myocardial infarction, pulmonary embolism and stroke are major worldwide health issues. The ferric ...

Dissection of the Mouse Pancreas for Histological Analysis and Metabolic Profiling

Dissection du pancréas de souris pour faire une analyse histologique et profilage métabolique

We have been investigating the pancreas specific transcription factor, 1a cre-recombinase; lox-stop-lox- Kristen rat sarcoma, glycine to aspartic acid at ...

Studying Diabetes Through the Eyes of a Fish: Microdissection, Visualization, and Analysis of the Adult tg(fli:EGFP) Zebrafish Retinal Vasculature

Studying Diabetes Through the Eyes of a Fish: Microdissection, Visualization, and Analysis of the Adult tgfli:EGFP Zebrafish Retinal Vasculature

Étudier le diabète à travers les yeux d’un poisson : Microdissection, la visualisation et l’analyse de le tg(fli:EGFP) adulte vascularisation rétinienne de poisson-zèbre

Diabetic retinopathy is the leading cause of blindness among middle-aged adults. The rising prevalence of diabetes worldwide will make the prevention of ...

Body Composition and Metabolic Caging Analysis in High Fat Fed Mice

Composition corporelle et l’analyse mise en cage métabolique in Mice Fed graisse haute

Alterations to body composition (fat or lean mass), metabolic parameters such as whole-body oxygen consumption, energy expenditure, and substrate ...

A Doxorubicin-induced Cardiomyopathy Model in Adult Zebrafish

Un modèle de cardiomyopathie induite par la doxorubicine chez le poisson zèbre adulte

The genetically accessible adult zebrafish (Danio rerio) has been increasingly used as a vertebrate model for understanding human diseases such as ...