Name: a model of chronic nutrient infusion in the rat
Uploaded: 2013-08-14T12:00:00
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Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health (R01DK58096 zu Vincent Poitout) unterstützt. Vincent Poitout hält den Canada Research Chair in Diabetes und Bauchspeicheldrüsenkrebs Beta-Zell-Funktion. Bader Zarrouki erhielt Post-Doc-Stipendien von Merck und Eli Lilly. Ghislaine Fontes wurde von einem Post-Doc-Stipendium der Canadian Diabetes Association unterstützt.

Überblick: Das Verfahren besteht aus Katheterisiervorrichtung das Recht Halsschlagader und linken Halsschlagader unter Vollnarkose; ermöglicht eine 7-tägige Erholungsphase; Verbinden der Katheter an die Pumpen mit einem dreh-und Gegengewicht, das das Tier ermöglicht, sich frei zu bewegen in den Käfig; und Infusion Glucose und / oder Intralipid (a Sojaöl-Emulsion, die eine Mischung von etwa 80% erzeugt unsaturated/20% gesättigte Fettsäuren, wenn sie mit Heparin 9 infundiert) für 72 St...

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	<li>Poitout, V., Robertson, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucolipotoxicity:+fuel+excess+and+beta-cell+dysfunction.">Glucolipotoxicity: fuel excess and beta-cell dysfunction.</a> Endocr. Rev. 29, 351-366 (2008).</li><li>Poitout, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucolipotoxicity+of+the+pancreatic+beta+cell.">Glucolipotoxicity of the pancreatic beta cell.</a> Biochim. Biophys. Acta. 1801, 289-298 (2010).</li><li>Unger, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minireview:+weapons+of+lean+body+mass+destruction:+the+role+of+ectopic+lipids+in+the+metabolic+syndrome.">Minireview: weapons of lean body mass destruction: the role of ectopic lipids in the metabolic syndrome.</a> Endocrinology. 144, 5159-5165 (2003).</li><li>Harmon, J. S., Gleason, C. E., Tanaka, Y., Poitout, V., Robertson, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antecedent+hyperglycemia,+not+hyperlipidemia,+is+associated+with+increased+islet+triacylglycerol+content+and+decreased+insulin+gene+mRNA+level+in+Zucker+diabetic+fatty+rats.">Antecedent hyperglycemia, not hyperlipidemia, is associated with increased islet triacylglycerol content and decreased insulin gene mRNA level in Zucker diabetic fatty rats.</a> Diabetes. 50, 2481-2486 (2001).</li><li>Bachar, E., Ariav, Y., Cerasi, E., Kaiser, N., Leibowitz, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+nitric+oxide+synthase+protects+the+pancreatic+beta+cell+from+glucolipotoxicity-induced+endoplasmic+reticulum+stress+and+apoptosis.">Neuronal nitric oxide synthase protects the pancreatic beta cell from glucolipotoxicity-induced endoplasmic reticulum stress and apoptosis.</a> Diabetologia. 53, 2177-2187 (2010).</li><li>Peyot, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beta-cell+failure+in+diet-induced+obese+mice+stratified+according+to+body+weight+gain:+secretory+dysfunction+and+altered+islet+lipid+metabolism+without+steatosis+or+reduced+beta-cell+mass.">Beta-cell failure in diet-induced obese mice stratified according to body weight gain: secretory dysfunction and altered islet lipid metabolism without steatosis or reduced beta-cell mass.</a> Diabetes. 59, 2178-2187 (2010).</li><li>Hagman, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclical+and+alternating+infusions+of+glucose+and+intralipid+in+rats+inhibit+insulin+gene+expression+and+Pdx-1+binding+in+islets.">Cyclical and alternating infusions of glucose and intralipid in rats inhibit insulin gene expression and Pdx-1 binding in islets.</a> Diabetes. 57, 424-431 (2008).</li><li>Fontes, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucolipotoxicity+age-dependently+impairs+beta+cell+function+in+rats+despite+a+marked+increase+in+beta+cell+mass.">Glucolipotoxicity age-dependently impairs beta cell function in rats despite a marked increase in beta cell mass.</a> Diabetologia. 53, 2369-2379 (2010).</li><li>Stein, D. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Essentiality+of+circulating+fatty+acids+for+glucose-stimulated+insulin+secretion+in+the+fasted+rat.">Essentiality of circulating fatty acids for glucose-stimulated insulin secretion in the fasted rat.</a> J. Clin. Invest. 97, 2728-2735 (1996).</li><li>Leahy, J. L., Cooper, H. E., Weir, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+insulin+secretion+associated+with+near+normoglycemia.+Study+in+normal+rats+with+96-h+in+vivo+glucose+infusions.">Impaired insulin secretion associated with near normoglycemia. Study in normal rats with 96-h in vivo glucose infusions.</a> Diabetes. 36, 459-464 (1987).</li><li>Hager, S. R., Jochen, A. L., Kalkhoff, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insulin+resistance+in+normal+rats+infused+with+glucose+for+72+h.">Insulin resistance in normal rats infused with glucose for 72 h.</a> The American Journal of Physiology. 260, 353-362 (1991).</li><li>Laybutt, D. R., Chisholm, D. J., Kraegen, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specific+adaptations+in+muscle+and+adipose+tissue+in+response+to+chronic+systemic+glucose+oversupply+in+rats.">Specific adaptations in muscle and adipose tissue in response to chronic systemic glucose oversupply in rats.</a> The American Journal of Physiology. 273, E1-E9 (1997).</li><li>Jonas, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+glucose+stimulates+early+response+gene+c-Myc+expression+in+rat+pancreatic+beta+cells.">High glucose stimulates early response gene c-Myc expression in rat pancreatic beta cells.</a> The Journal of Biological Chemistry. 276, 35375-35381 (2001).</li><li>Tang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucose-induced+beta+cell+dysfunction+in+vivo+in+rats:+link+between+oxidative+stress+and+endoplasmic+reticulum+stress.">Glucose-induced beta cell dysfunction in vivo in rats: link between oxidative stress and endoplasmic reticulum stress.</a> Diabetologia. 55, 1366-1379 (2012).</li><li>Alonso, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucose+infusion+in+mice:+a+new+model+to+induce+beta-cell+replication.">Glucose infusion in mice: a new model to induce beta-cell replication.</a> Diabetes. 56, 1792-1801 (2007).</li><li>Magnan, C., Gilbert, M., Kahn, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+free+fatty+acid+infusion+in+rats+results+in+insulin+resistance+but+no+alteration+in+insulin-responsive+glucose+transporter+levels+in+skeletal+muscle.">Chronic free fatty acid infusion in rats results in insulin resistance but no alteration in insulin-responsive glucose transporter levels in skeletal muscle.</a> Lipids. 31, 1141-1149 (1996).</li><li>Goh, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipid-induced+beta-cell+dysfunction+in+vivo+in+models+of+progressive+beta-cell+failure.">Lipid-induced beta-cell dysfunction in vivo in models of progressive beta-cell failure.</a> Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 292, 549-560 (2007).</li><li>Pascoe, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+fatty+acids+block+glucose-induced+beta-cell+proliferation+in+mice+by+inducing+cell+cycle+inhibitors+p16+and+p18.">Free fatty acids block glucose-induced beta-cell proliferation in mice by inducing cell cycle inhibitors p16 and p18.</a> Diabetes. 61, 632-641 (2012).</li><li>Bell, C. G., Walley, A. J., Froguel, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genetics+of+human+obesity.">The genetics of human obesity.</a> Nature Reviews. Genetics. 6, 221-234 (2005).</li><li>Fontes, G., Hagman, D. K., Latour, M. G., Semache, M., Poitout, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lack+of+preservation+of+insulin+gene+expression+by+a+glucagon-like+peptide+1+agonist+or+a+dipeptidyl+peptidase+4+inhibitor+in+an+in+vivo+model+of+glucolipotoxicity.">Lack of preservation of insulin gene expression by a glucagon-like peptide 1 agonist or a dipeptidyl peptidase 4 inhibitor in an in vivo model of glucolipotoxicity.</a> Diabetes Res. Clin. Pract. 87, 322-328 (2010).</li><li>Crawford, P. A., Schaffer, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+stress+in+the+myocardium:+Adaptations+of+gene+expression.">Metabolic stress in the myocardium: Adaptations of gene expression.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. , (2012).</li><li>Kewalramani, G., Bilan, P. J., Klip, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+insulin+resistance:+assault+by+lipids,+cytokines+and+local+macrophages.">Muscle insulin resistance: assault by lipids, cytokines and local macrophages.</a> Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab Care. 13, 382-390 (2010).</li><li>Cusi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+obesity+and+lipotoxicity+in+the+development+of+nonalcoholic+steatohepatitis:+pathophysiology+and+clinical+implications.">Role of obesity and lipotoxicity in the development of nonalcoholic steatohepatitis: pathophysiology and clinical implications.</a> Gastroenterology. 142, 711-725 (2012).</li></ol>

Obwohl eine Reihe von früheren Studien chronische Infusion von Glukose (z. B. 10-15) oder Lipide (zB 16,17) bei Nagetieren, um unser Wissen beschäftigt haben die kombinierte Infusion von beiden Kraftstoffen nur bei Mäusen 18 gemeldet. Die chronische Infusion hier vorgestellte Modell bietet mehrere Vorteile, um die Auswirkungen auf die Nährstoff-Überschuss auf einer Vielzahl von biologischen Funktionen in Ratten untersucht werden. Erstens, es werden aber keine genet...

, Chronisch erhöhte Spiegel von Glucose und Lipide im Kreislauf vorgeschlagen worden sind, um zu der Pathogenese von Typ 2 Diabetes durch Veränderung der Funktion verschiedener Organe bei der Aufrechterhaltung der Homöostase einschließlich Glucose gebracht beitragen, aber nicht beschränkt auf, bewertet die pankreatischen beta-Zellen ( in 1). Die Glukotoxizität Hypothese postuliert, dass chronische Hyperglykämie die Beta-Zell-Defekt, die zu Hyperglykämie gab in den ersten Platz, wodurch ein Teufelskreis und einen Beitrag zu einer Verschlechterung der Blutzuckereinstellung bei Typ-2-Diabetes-Patienten verschlimmert. Ebenso schlägt die glucolipotoxicity Hypothese, dass die gleichzeitige Erhebungen von Glucose-und Lipid-Ebenen, wie es oft bei Typ-2-Diabetes beobachtet, nachteilig auf die Beta-Zellen sind. Die Entschlüsselung der zellulären und molekularen Mechanismen der schädlichen Wirkungen von Nährstoffen auf chronisch erhöhten Pankreas-Beta-Zell-Funktion ist der Schlüssel zum understanding der Pathogenese von Typ 2 Diabetes 1. Zu diesem Zweck wurde eine Vielzahl von Untersuchungen, die Mechanismen der chronischen Nährstoff überschüssige ex vivo in isolierten Langerhans-Inseln oder in vitro in klonalen, Insulin-sezernierenden Zelllinien untersucht. Allerdings ist die Übersetzung der Erkenntnisse in diesen Modellsystemen auf den gesamten Organismus erhalten komplex, insbesondere weil die Konzentrationen von Fettsäuren in kultivierten Zellen oder Inselzellen verwendet selten passen die zirkulierenden Spiegel in der Nähe der Beta-Zellen in vivo 2. Auf der anderen Seite haben die Mechanismen der Beta-Zell-Versagen in Reaktion auf einen Nährstoffmangel Überschuss in Tiermodellen von Diabetes untersucht worden, wie der Zucker Diabetic Fatty Ratte 3,4, die Wüstenrennmaus Psammomys obesus 5 und die fettreiche Ernährung beispielhaft fed Maus 6. Diese Modelle lassen sich jedoch durch intrinsische Stoffwechselstörungen aus und sind nicht leicht zugänglich Manipulationen des Blutzuckersund / oder Lipid-Ebenen in einer kontrollierten und weniger chronische Einstellung. Um der Lage sein, zu ändern zirkulierenden Nährstoffgehalt in einem Zeitrahmen von Tagen in sonst normalen Tieren haben wir eine chronische Infusion Modell in normalen Ratten, die uns um die Auswirkungen von Lipiden und Glukose untersuchen, allein oder in Kombination ermöglicht entwickelt, auf die physiologischen Parameter und Funktion 7,8.

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		<tbody>
		 <tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Saline 0.9%</td>
			<td>BD</td>
			<td>JB1324</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Dextrose 70%</td>
			<td>McKesson</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Intralipid 20%</td>
			<td>Fresenius Kabi</td>
			<td>JB6023</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Metricide (Glutaraldehyde 2.6%)</td>
			<td>Metrex</td>
			<td>11-1401</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Heparin Sodium 10,000 USP u/ml</td>
			<td>PPC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Carprofen</td>
			<td>Metacam</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Glycopyrrolate</td>
			<td>Sandoz</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Abbott</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Chlohexidine 2%</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Alcohol 70%</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Iodine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>PE-50</td>
			<td>BD</td>
			<td>427411</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>CO-EX T22</td>
			<td>Instech Solomon</td>
			<td>BCOEX-T22</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Connector 22G</td>
			<td>Instech Solomon</td>
			<td>SC22/15</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Swivel 22G</td>
			<td>Instech Solomon</td>
			<td>375/22PS</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Y-Connector 22G</td>
			<td>Instech Solomon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Counterbalance and arm</td>
			<td>Instech Solomon</td>
			<td>CM375BP</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>23 G blunted needles</td>
			<td>Instech Solomon</td>
			<td>LS23</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>23 G canulation pins</td>
			<td>Instech Solomon</td>
			<td>SP23/12</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Tethers (12 inch)</td>
			<td>Lomir</td>
			<td>RT12D</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Infusion jackets </td>
			<td>Lomir</td>
			<td>RJ01, RJ02, RJ03, RJ04</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>(SM-XL)</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Tether attachment piece</td>
			<td>Lomir</td>
			<td>RS T1</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>60 ml syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>309653</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>1 ml syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>309602</td>
			<td></td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>

a model of chronic nutrient infusion in the rat

Die chronische Exposition gegenüber übermäßiger Mengen an Nährstoffen wird postuliert, dass die Funktion mehrerer Organe und Gewebe zu beeinträchtigen und den für die Entwicklung der vielen Komplikationen, die mit Adipositas und des metabolischen Syndroms, einschließlich Diabetes Typ 2 beitragen. Um die Mechanismen, durch die hohe Konzentrationen von Glukose und Fettsäuren auf die Pankreas-beta-Zellen und die Sekretion von Insulin zu untersuchen, haben wir eine chronische Infusion von Nährstoffen in der Ratte etabliert. Das Verfahren besteht aus Katheterisierung der rechten Jugularvene und die linke Halsschlagader unter Vollnarkose, so dass eine 7-tägige Erholungsphase; Verbinden der Katheter an die Pumpen mit einer Lenk-und Gegengewicht, das den Tieren erlaubt, sich frei in den Käfig und Infusion Glukose und / oder Intralipid (a Sojaöl-Emulsion, die eine Mischung von etwa 80% unsaturated/20% gesättigte Fettsäuren erzeugt, wenn mit Heparin infundiert) für 72 Stunden. Dieses Modell bietet mehrere advantages, einschließlich der Möglichkeit, fein modulieren die Zielwerte der zirkulierenden Glukose und Fettsäuren; die Möglichkeit, zusammen mit diesen infundiert pharmakologischen Verbindungen und der relativ kurzen Zeitrahmen, um diätetische Modelle gegenüber. Es kann verwendet werden, um die Mechanismen der Nährstoff Dysfunktion bei verschiedenen Organe zu untersuchen und um die Wirksamkeit von Wirkstoffen in diesem Zusammenhang zu testen.

Aus einer Serie von 42 Ratten, die operiert wurden 5 Ratten während der postoperativen Phase verloren und 1 Ratte wurde während der Infusion verloren, was einer Erfolgsquote von 86%. Das durchschnittliche Körpergewicht der 37 Ratten, die schließlich infundiert wurden war 608 ± 5 g vor der Operation und 588 ± 6 g zu Beginn der Infusion (Mittelwert ± SE, n = 37, p &lt;0,0001 durch gepaarte t-Test). . Folgende repräsentative Ergebnisse wurden in 2 Gruppen Infusion erhalten: Saline (SAL) und Glucose + Intralipid (GL...

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A Model of Chronic Nutrient Infusion in the Rat

Ein Protokoll für chronische Infusion von Glukose und Intralipid in Ratten beschrieben. Dieses Modell kann verwendet werden, um die Auswirkungen der Nährstoff Überschuß auf Organfunktion und physiologischen Parametern zu untersuchen.

Ein Modell der chronischen Nährstoff Infusion in der Ratte

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

Research

JoVE Journal

Medicine

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