Name: a zebrafish model of diabetes mellitus and metabolic memory
Uploaded: 2013-02-28T13:00:00
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Este trabalho foi financiado por uma bolsa de investigação da Fundação Família Iacocca, Rosalind Franklin University fundos de arranque, e os Institutos Nacionais de Saúde Grant DK092721 (a RVI). Os autores agradecem a Nikki intine para ajuda na preparação do manuscrito.

Todos os procedimentos são realizados seguindo as orientações descritas em &quot;Princípios de Laboratório Animal Care&quot; (Institutos Nacionais de Saúde não publicação. 85-23, revisado 1985) e aprovado Rosalind Franklin University Animal Care Institucional e uso de animais protocolo do Comitê 08-19. Existem duas abreviaturas importantes que são utilizadas neste manuscrito. 1) DM: refere-se a peixe, que estão em estado de hiperglicemia aguda (300 mg / dl), e têm, pelo menos, 3...

A diabetes mellitus é uma doença metabólica de desregulação, inicialmente diagnosticada como hiperglicemia, que, finalmente, resulta em danos nos vasos sanguíneos conduz a muitas complicações que persistem mesmo depois de todos euglicemia é alcançado embora intervenção farmacêutica. Esta persistência de complicações é referido como memória metabólica e vários estudos recentes têm examinado o papel que desempenham nos mecanismos epigenéticos este fenómeno. Aqui temos um protocolo detalhado que perm...

O diabetes mellitus (DM) é um problema de saúde sério e crescente que resulta em expectativa de vida reduzida devido a doença específica microvascular (retinopatia, nefropatia, neuropatia, cicatrização deficiente) e macrovasculares (doença cardíaca e acidente vascular cerebral) complicações 1. Uma vez iniciado, complicações diabéticas continuar a progredir ininterrupto mesmo quando o controle glicêmico 2,3 e este fenômeno foi denominado de memória metabólica ou o efeito legado. A presença deste fenômeno foi reconhecido clinicamente durante o início de 1990 como o &quot;A Diabetes Controle e Julgamento Complicações (DCCT)&quot; progrediu e desde então tem sido apoiada por vários estudos clínicos adicionais 4,5,6,7,8,9,10, 11,12,13,14. Modelos animais de DM têm sido fundamentais para descobertas relacionadas com a fisiopatologia das complicações da diabetes e da memória metabólica. De facto, a persistência de complicações diabéticas foi documentada em um modelo canino de diabetesretinopatia que desde então foi suportada por várias linhas de evidência experimental utilizando uma variedade de sistemas de cultura in vitro e em modelos animais 15,16,17,18,19,20,21. Estes estudos mostram claramente que o resultado é uma hiperglicêmicos período inicial em anormalidades permanentes (incluindo a expressão génica aberrante) de órgãos / células-alvo e mecanisticamente sugere o envolvimento do epigenoma. Epigenomas engloba todas as modificações da cromatina para um determinado tipo celular e são responsáveis ​​pelo perfil único de uma célula de expressão de genes. As modificações cromossómicas são dinâmicos durante o desenvolvimento de diferenciação celular, o apoio, são sensíveis a estímulos externos, são mitoticamente estavelmente herdada 22,23 e podem ser alterados na doença 24,25,26. Estes mecanismos epigenéticos incluem: postar translacionais modificações de histonas, não-canônico de inclusão variante das histonas em octomers, mudanças de acesso cromatina por metilação do DNA e de genescontrole de expressão através de RNAs não-codificadores micro 27,28,29,30. Ao todo, processos epigenéticos permitir que as células / organismos para responder rapidamente às mudanças estímulos ambientais 31,32,33, eles também conferem a capacidade da célula para &quot;decorar&quot; esses encontros uma vez que o estímulo é removido 23,22. Assim, tal como os perfis de expressão de genes alterados resultantes de processos epigenéticos são estáveis ​​na ausência do sinal (s) que iniciou a eles e são hereditárias através da divisão celular, eles adquiriram grande interesse como subjacente mecanismos moleculares de patologias humanas, incluindo a memória metabólica. Os resultados que surgem no contexto de DM e epigenética avanços paralelos em outras doenças em que uma multiplicidade de mudanças epigenéticas induzidas pela hiperglicemia causam mudanças notáveis ​​persistentes em redes de transcrição de células (revisto em 34,35,36,37,38). O peixe-zebra tem sido um organismo modelo premier para estudantesdy desenvolvimento de vertebrados no entanto nos últimos 15 anos tem visto um crescimento exponencial na utilização deste organismo para o estudo de doenças humanas. 39. Zebrafish modelos de doenças humanas foram estabelecidas abrangendo uma vasta gama de patologias humanas, incluindo as doenças genéticas e doenças adquiridas 40,41,42. As muitas vantagens do peixe-zebra sobre organismos modelo incluem outros vertebrados alta fecundidade, tempo de geração curto, transparência através da idade adulta, os custos da habitação reduzidas e um conjunto de ferramentas para manipulação genética. Além disso, devido à conservação extensa de vias genéticas e da fisiologia celular entre os vertebrados e a capacidade para realizar rastreios de elevada capacidade de droga, o peixe-zebra foi usada com sucesso para a descoberta farmacêutica. Nós desenvolvemos um modelo zebrafish adulto de diabetes mellitus do tipo I, utilizando o fármaco diabetogénico, estreptozocina. Temos caracteriza este modelo para mostrar que zebrafish diabético nãot exibir apenas os humanos conhecidos complicações secundárias mas, além disso, apresentam a regeneração de membros prejudicada (regeneração da nadadeira caudal) como consequência do ambiente hiperglicêmico. Além disso, relataram que zebrafish hiperglicêmico voltar a glicemia normal dentro de 2 semanas da retirada do fármaco, devido à regeneração de células pancreáticas beta endógenos, resultando em um estado glicêmico fisiologicamente normal. No entanto, em contraste, a regeneração de membros destes peixes permanece prejudicada na mesma extensão como no estado diabético aguda, indicando esta complicação persiste e é susceptível à memória metabólica. O principal ímpeto para gerar este modelo foi o de fornecer um sistema para estudar os componentes mitóticos estáveis ​​epigenéticas que suportam o fenómeno de memória metabólica na ausência de ruído de fundo do ambiente hiperglicêmico anterior. Na conclusão do protocolo fornecido aqui os tecidos e peixe-zebra ou selectivos podem ser processadas por qualquer ensaio adequado para a Researchers precisa. Temos utilizado com sucesso este procedimento para identificar as alterações do genoma persistentes na metilação do DNA induzidos pela hiperglicemia que são mantidos no estado de memória metabólica 21. Nós sentimos que este modelo de zebrafish de diabetes mellitus tipo I tem várias vantagens em relação aos sistemas inovadores outro modelo para o exame de memória metabólica. 1) Todos os nossos estudos podem ser realizados in vivo e como o peixe hiperglicémica anterior voltar a euglicemia pela regeneração da produção endógena de insulina, que não requerem injecções de insulina exógena. Portanto, o que evita os picos e vales de complicação no controlo da glicemia que podem ocorrer em animais que requerem insulina exógena. 2) Como descrito acima, a estimulação de fundo a partir do estado diabético anterior (isto é, a presença continuada de glicação avançada produtos finais e os marcadores de espécies reactivas de oxigénio) são eliminadas e, por conseguinte, pode-se examinar o puramente epigfactores enetic de memória metabólica. 3) Os ensaios podem ser realizados rapidamente, uma vez que demora aproximadamente 80 dias a partir da indução da diabetes até serem analisadas memória metabólica. 4) Caudal regeneração da barbatana é experimentalmente muito acessível e permite a manipulação genética e experimental fácil para o qual há uma grande variedade de ferramentas. 5) Caudal fin regeneração proporciona um método muito simples e quantificáveis ​​para avaliar memória metabólica e portanto vai permitir a descoberta de medicamentos futuro.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários (opcional) </td></tr><tr><td> Estreptozocina </td><td> Sigma Aldrich </td><td> S0130 </td><td></td></tr><tr><td> 2-fenoxietanol </td><td> Sigma Aldrich </td><td> P1126 </td><td></td></tr><tr><td> Bisturi (tamanho 10) </td><td> Fisher Scientific </td><td> 089275A </td><td></td></tr><tr><td> Os pratos de petri </td><td> Fisher Scientific </td><td> 08-757-13 </td><td></td></tr><tr><td> ½ seringa cc, com 27 1/2 agulha de calibre </td><td> Fisher Scientific </td><td> 305620 </td><td></td></tr><tr><td> QuantiChrome glicose kit de ensaio. </td><td> Sistemas de bioensaio </td><td> DIGL-100 </td><td></td></tr><tr><td> Cloreto de Sódio </td><td> Sigma Aldrich </td><td> S3014 </td><td></td></tr><tr><td> Dissecando microscópio </td><td> Nikon </td><td> TMZ-1500 </td><td> Qualquer microscópio de dissecação está bem. </td></tr><tr><td> Camera for Imaging </td><td> Nikon </td><td> Q imagem </td><td> Qualquer câmara é adequado. </td></tr><tr><td> Image J software </td><td> National Institutes of Health </td><td> NIH Imagem </td><td></td></tr><tr><td> Elementos NIS </td><td> Nikon </td><td></td><td> Qualquer software de imagem é adequado. </td></tr></tbody></table>

a zebrafish model of diabetes mellitus and metabolic memory

Diabetes mellitus afeta atualmente 346 milhões pessoas e isso deverá aumentar para 400 milhões até 2030. Evidências de laboratório que larga escala ensaios clínicos revelou que o progresso complicações diabéticas desimpedida através do fenômeno da memória metabólica, mesmo quando o controle glicêmico é farmaceuticamente alcançado. A expressão do gene pode ser alterada através de alterações de forma estável epigenéticas que não só permitem que as células e organismos de responder rapidamente a mudanças de estímulos ambientais, mas também conferem a capacidade da célula para &quot;memorizar&quot; estes encontra quando o estímulo é removido. Como tal, os papéis de que estes mecanismos desempenham no fenómeno de memória metabólica estão actualmente a ser examinada. Temos recentemente relataram o desenvolvimento de um modelo de peixe-zebra de tipo I diabetes mellitus e caracterizado este modelo para mostrar que zebrafish diabético não apenas exibem as complicações secundárias conhecidas, incluindo as alterações associadascom retinopatia diabética, nefropatia diabética e a cicatrização de feridas prejudicada, mas também exibem regeneração da barbatana caudal prejudicada. Este modelo é único na medida em que o peixe-zebra é capaz de regenerar o seu pâncreas danificado e restaurar um estado euglicémico semelhante ao que seria de esperar na pós-transplante de pacientes humanos. Além disso, múltiplos ciclos de amputação barbatana caudal permite a separação e estudo dos efeitos epigenéticos puros em um sistema in vivo sem potenciais factores de complicação do estado diabético anterior. Embora euglicemia é alcançada após a regeneração pancreática, a complicação diabética secundário de regeneração e cicatrização de feridas fin pele persistir indefinidamente. No caso de regeneração da barbatana prejudicada, esta patologia é mantida mesmo após vários ciclos de regeneração da barbatana nos tecidos aleta filha. Estas observações apontam para um processo subjacente epigenética existentes na memória de estado metabólico. Aqui apresentamos os métodos necessários para o sucesso gengerar a grupos de diabéticos e de memória metabólica de peixes e discutir as vantagens deste modelo.

Tipo I zebrafish diabético não apenas exibem as complicações secundárias conhecidas de retinopatia e nefropatia, mas também, exibem uma complicação adicional: regeneração da barbatana caudal prejudicada. Esta complicação tardia persiste devido à memória metabólica em peixes que restaurou o controle da glicose normal após um período hiperglicêmicos. Na Figura 2A (controle) e Figura 2B (memória metabólica) Imagens representativas de aletas em regeneração que foram ca...

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A Zebrafish Model of Diabetes Mellitus and Metabolic Memory

Memória metabólica é o fenômeno pelo qual complicações diabéticas persistir e progredir sem obstáculos, mesmo depois de euglicemia é alcançado farmacêutico. Descrevemos aqui um modelo de diabetes mellitus do peixe-zebra que é único na medida em que permite que o exame dos componentes mitoticamente transmissíveis epigenéticos de memória metabólica<em&gt; In vivo</em&gt;.

Um modelo Zebrafish de Diabetes Mellitus e Memória Metabólica

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

Triagem para Modificadores Melanoma usando um modelo de tumor Zebrafish autóctone

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 ...

Medicina

A Model of Chronic Nutrient Infusion in the Rat

Um Modelo de Infusão Crónica de nutrientes no Rato

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

Um método de precipitação de modificação para isolar exossomas urinária

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

Um Modelo Possível Zebrafish da doença renal policística: Knockdown de<em&gt; Wnt5a</em&gt; Faz com cistos no peixe-zebra Rins

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

Lesão cirúrgica para o mouse Pâncreas através da ligadura da pâncreas Duct como um modelo para endócrina e exócrina Reprogramação e Proliferação

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

Férrico Thrombosis Modelo rato na artéria carótida e Mesentery Vessel induzida por Chloride

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

Dissecação do pâncreas Mouse para análise histológica e perfis metabólicos

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

Estudando a Diabetes através dos olhos de um peixe: Microdissection, visualização e análise do tg(fli:EGFP) adulto vasculatura da retina de Zebrafish

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

Composição corporal e análise de enjaulamento metabólico em ratos de alta gordura Fed

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

Um modelo de cardiomiopatia induzida por doxorrubicina no Zebrafish adulto

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