Name: self-administration of drugs in mouse models of feeding and obesity
Uploaded: 2021-06-08T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Self-Administration of Drugs in Mouse Models of Feeding and Obesity at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door de National Institutes of Health grant R01DK117872 toegekend aan OO en de Larry L Hillblom Foundation Fellowship toegekend aan RCZ.

Alle procedures met betrekking tot dieronderwerpen zijn goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van de Universiteit van Californië, San Diego.
1. Het maken van de drug-pindakaas pellet
<ol><li>Bereken de hoeveelheid medicijn die nodig is om de gewenste dosis medicijn in een pellet pindakaas te maken en schaal naar de grootte van de batch die nodig is voor een experiment. Belangrijk is dat pellets op -80 °C kunnen worden bewaard, afhankelijk van de stabilite...

<ol>
	<li>de Meijer, V. E., Le, H. D., Meisel, J. A., Puder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repetitive+orogastric+gavage+affects+the+phenotype+of+diet-induced+obese+mice.">Repetitive orogastric gavage affects the phenotype of diet-induced obese mice.</a> Physiology and Behavior. 100 (4), 387-393 (2010).</li><li>Perez-Gomez, A., 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=A+phenotypic+Caenorhabditis+elegans+screen+identifies+a+selective+suppressor+of+antipsychotic-induced+hyperphagia.">A phenotypic Caenorhabditis elegans screen identifies a selective suppressor of antipsychotic-induced hyperphagia.</a> Nature Communications. 9 (1), 5272 (2018).</li><li>Corbett, A., McGowin, A., Sieber, S., Flannery, T., Sibbitt, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+reliable+voluntary+oral+administration+of+a+fixed+dosage+(mg/kg)+of+chronic+daily+medication+to+rats.">A method for reliable voluntary oral administration of a fixed dosage (mg/kg) of chronic daily medication to rats.</a> Laboratory Animal. 46 (4), 318-324 (2012).</li><li>Teixeira-Santos, L., Albino-Teixeira, A., Pinho, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+alternative+method+for+oral+drug+administration+by+voluntary+intake+in+male+and+female+mice.">An alternative method for oral drug administration by voluntary intake in male and female mice.</a> Laboratory Animal. 55 (1), 76-80 (2021).</li><li>Zhang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+for+voluntary+oral+administration+of+drugs+in+mice.">Method for voluntary oral administration of drugs in mice.</a> STAR Protocols. 2 (1), 100330 (2021).</li><li>Cope, M. B., 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=Risperidone+alters+food+intake,+core+body+temperature,+and+locomotor+activity+in+mice.">Risperidone alters food intake, core body temperature, and locomotor activity in mice.</a> Physiology and Behaviour. 96 (3), 457-463 (2009).</li><li>Barton, B. B., Segger, F., Fischer, K., Obermeier, M., Musil, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Update+on+weight-gain+caused+by+antipsychotics:+a+systematic+review+and+meta-analysis.">Update on weight-gain caused by antipsychotics: a systematic review and meta-analysis.</a> Expert Opinion in Drug Safety. 19 (3), 295-314 (2020).</li><li>Cope, M. B., 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=Antipsychotic+drug-induced+weight+gain:+development+of+an+animal+model.">Antipsychotic drug-induced weight gain: development of an animal model.</a> International Journal of Obesity. 29 (6), 607-614 (2005).</li><li>Domecq, J. P., 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=Clinical+review:+Drugs+commonly+associated+with+weight+change:+a+systematic+review+and+meta-analysis.">Clinical review: Drugs commonly associated with weight change: a systematic review and meta-analysis.</a> Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 100 (2), 363-370 (2015).</li><li>Wei, H., 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=Dopamine+D2+receptor+signaling+modulates+pancreatic+beta+cell+circadian+rhythms.">Dopamine D2 receptor signaling modulates pancreatic beta cell circadian rhythms.</a> Psychoneuroendocrinology. 113, 104551 (2020).</li></ol>

Bij het uitvoeren van dit protocol is het belangrijk om consistent te zijn met de nauwkeurigheid van de metingen van voedselinname en lichaamsgewicht en de timing van toediening van geneesmiddelen tijdens het onderzoek. Hoewel deze zelftoedieningsmethode een aanzienlijke trainingsfase vereist, is dit vooral belangrijk om de muizen te wennen aan de nieuwigheid van de pindakaas en ervoor te zorgen dat muizen het medicijn op het gegeven moment consumeren. Eenmaal vastgesteld, biedt het ook een grote experimentele flexibilit...

Het doel van deze methode is om medicijnen bij muizen te leveren via een niet-invasieve, minimaal stressvolle procedure. Preklinische studies bij muizen vertrouwen vaak op stressvolle, invasieve routes van toediening van geneesmiddelen die aanzienlijke effecten kunnen hebben op metabole parameters. Repetitieve dagelijkse orale gavage kan bijvoorbeeld de calorie-inname en gewichtstoename bij muizen aanzienlijk verminderen1. Bovendien kan orale gavage technisch uitdagend zijn en kan het verwondingen veroorzaken. Als alternatief kunnen muizen zelf verbindingen toedienen die in hun voedsel worden gemengd of opgelost in hun drinkwater 2. Deze aanpak heeft echter een grote beperking, namelijk dat het afhankelijk is van de natuurlijke circadiane timing van voedsel- of waterinname. Bovendien kan medicijnstabiliteit of oplosbaarheid in water grote problemen zijn wanneer chronisch op deze manier wordt geleverd. Om deze beperkingen te overwinnen, kunnen medicijnen worden gemengd met zeer smakelijk voedsel, zoals koekjesdeeg 3,gelei 4,5 of pindakaas 6 om zelftoediening bij muizen op een bepaald tijdstip aan te moedigen. Deze aanpak heeft het voordeel dat het de levering van geneesmiddelen met minimale stress kan worden vergemakkelijkt in vergelijking met een injectie of dagelijkse gavage1. Deze procedure kan worden aangepast om een breed scala aan medicijnen aan muizen te leveren. Dit protocol demonstreert het proces van medicijnbereiding, training, gevolgd door medicijnafgifte in zeer smakelijk voedsel. Als voorbeeld, deze methode wordt gebruikt om het antipsychoticum risperidon toe te dienen aan C57BL/6J vrouwelijke muizen. Risperidon is bekend om krachtige hyperfagische en gewichtstoename effecten te hebben bij patiënten 7 die goed gemodelleerd is bij knaagdieren 6,8. Dit toedieningssysteem vergemakkelijkt een zeer translationeel model dat kan worden gebruikt om een breed scala aan geneesmiddelen en hun effecten op trajecten die de voedselinname en het lichaamsgewicht reguleren te bestuderen 9.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>C57B6/J mice</td>
			<td>Jackson Labs, Sacramento, CA, USA</td>
			<td>664</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>corticosterone pellet mold</td>
			<td>Ted Pella Inc, Redding, CA, USA</td>
			<td>106A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse igloo</td>
			<td>VWR, Visalia, CA, USA</td>
			<td>89067-850</td>
			<td>cage enrichment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>peanut butter</td>
			<td>Jif Peanut Butter, Orrville, OH, USA</td>
			<td></td>
			<td>Creamy peanut butter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pestle and mortar</td>
			<td>VWR, Visalia, CA, USA</td>
			<td>470148-960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>risperidone</td>
			<td>Patriot Pharmaceuticals, Horsham, PA, USA</td>
			<td>50458-593-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>rodent chow</td>
			<td>LabDiet, St. Louis, MO, USA</td>
			<td>5001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>weigh boat</td>
			<td>VWR, Visalia, CA, USA</td>
			<td>10803-148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>weighing scale</td>
			<td>Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland</td>
			<td>MS104TS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wypall paper X60</td>
			<td>Kimberly-Clark, Corinth, MS, USA</td>
			<td>34865-05</td>
			<td>absorbent paper bedding</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

self-administration of drugs in mouse models of feeding and obesity

Preklinische studies bij muizen vertrouwen vaak op invasieve protocollen, zoals injecties of orale gavage, om medicijnen af te leveren. Deze stressvolle toedieningsroutes hebben significante effecten op belangrijke metabolische parameters, waaronder voedselinname en lichaamsgewicht. Hoewel een aantrekkelijke optie om dit te omzeilen is om het medicijn in knaagdiervoer te maken of op te lossen in water, hebben deze benaderingen ook beperkingen omdat ze gedurende langere tijd worden beïnvloed door medicijnstabiliteit bij kamertemperatuur, de oplosbaarheid van het medicijn in water en dat de dosering sterk afhankelijk is van de timing van voedsel- of waterinname. De constante beschikbaarheid van het geneesmiddel beperkt ook de translationele relevantie voor de manier waarop geneesmiddelen aan patiënten worden toegediend. Om deze beperkingen te overwinnen, kunnen medicijnen worden gemengd met zeer smakelijk voedsel, zoals pindakaas, waardoor muizen zelf verbindingen kunnen toedienen. Muizen consumeren het medicijn /pindakaaskorrel betrouwbaar en reproduceerbaar in een kort tijdsbestek. Deze aanpak vergemakkelijkt een leveringsbenadering met minimale stress in vergelijking met een injectie of gavage. Dit protocol toont de aanpak van medicijnvoorbereiding, dierlijke acclimatisatie tot placebo-levering en medicijnafgifte. De implicaties van deze aanpak worden besproken in studies met betrekking tot de timing van de toediening van geneesmiddelen en het circadiane ritme.

In het hier gepresenteerde voorbeeld werd pindakaas gebruikt om dagelijks 14 dagen risperidon aan muizen te leveren.
Deze studie toont aan dat de chronische toediening van risperidon via deze methode een zeer reproduceerbare toename van voedselinname en lichaamsgewicht mogelijk maakt in vergelijking met controle (figuur 1a, b). Bovendien resulteert deze toedieningsmethode in zeer consistente gegevens in vergelijking met alternatieve, meer stressvo...

Watch this Scientific Journal Video about Self-Administration of Drugs in Mouse Models of Feeding and Obesity at JoVE.com

Self-Administration of Drugs in Mouse Models of Feeding and Obesity

Het algemene doel van deze procedure is om een methode voor zelftoediening van geneesmiddelen te beschrijven die kan worden gebruikt in muismodellen van voeding en obesitas.

Zelftoediening van geneesmiddelen in muismodellen van voeding en obesitas

Preclinical studies in mice often rely on invasive protocols, such as injections or oral gavage, to deliver drugs. These stressful routes of ...

Preklinische studies bij muizen zijn vaak afhankelijk van invasieve medicijnafgifte, zoals injecties of orale gavage die aanzienlijke effecten kunnen hebben op de voedselinname en het lichaamsgewicht. Om deze beperkingen te overwinnen, kunnen medicijnen worden gemengd met zeer smakelijk voedsel zoals pindakaas, waardoor muizen zelf verbindingen kunnen toedienen met minimale stress in vergelijking met een injectie of een gavage. Begin met het verpulveren van de medicijntabletten in een mortel met behulp van een stamper.Weeg de berekende hoeveelheid pindakaas in een weegboot op een getergde weegschaal. Smelt het vervolgens over een beker warm water en meng de berekende hoeveelheid van het verpulverde medicijn in de gesmolten boter. Wanneer afgekoeld, plaats de pindakaas drug mix in een mal.Bereid de placebokorrels alleen met pindakaas op een vergelijkbare manier. Vries de mal in 80 graden Celsius in zodat de pindakaas kan uitharden tot gebruik. Bereid standaard muizenkooien voor met een voering van zeer absorberend papieren beddengoed en verrijking, inclusief papieren handdoeken en een woonkoepel.Huisvest een enkele muis in elke kooi. Zorg voor ad libitum voedsel en water in de kooien en laat de muizen ongeveer drie dagen wennen aan de behuizing. Voordat u met de training begint, snelt u de muizen gedurende 24 uur.Plaats de volgende dag een placebo pindakaaskorrel als controle op de wand van de kooi op ongeveer 1,5 inch van de basis. Vanwege nieuwigheid kan het ongeveer een uur duren voordat de muis de pindakaaskorrel op de eerste dag van een proef consumeert. De chronische toediening van risperidon in pindakaas gedurende 14 dagen vergemakkelijkte een aanzienlijk hogere dagelijkse voedselinname en meer gewichtstoename bij C57 zwarte 6 vrouwelijke muizen, vergeleken met controle.Intraperitoneale toediening van risperidon in dezelfde dosering had niet zulke robuuste effecten op de voedselinname of gewichtstoename in vergelijking met zelfafgifte in pindakaas. Bij het uitvoeren van dit protocol is het belangrijk om consistent te zijn met de nauwkeurigheid van de metingen van voedselinname, lichaamsgewicht en de timing van toediening van geneesmiddelen tijdens het onderzoek. Toekomstige toepassing van deze techniek omvatten de studies van de timing van de levering van geneesmiddelen op voedselinname en gewichtstoename in de context van circadiaans ritme en metabole gezondheid.

Research

JoVE Journal

Medicine

Hyperinsulinemic-euglycemic Clamps in Conscious, Unrestrained Mice

Hyperinsulinemische-euglycemic Klemmen in Bewust, ongeremde Muizen

Type 2 diabetes is characterized by a defect in insulin action. The hyperinsulinemic-euglycemic clamp, or insulin clamp, is widely considered the "gold ...

Segmentation and Measurement of Fat Volumes in Murine Obesity Models Using X-ray Computed Tomography

Segmentatie en waardering van de FAT-volumes in muriene modellen Obesitas Met behulp van X-stralen Computer Tomografie

Obesity is associated with increased morbidity and mortality as well as reduced metrics in quality of life.1 Both environmental and genetic factors are ...

Live Imaging of Drug Responses in the Tumor Microenvironment in Mouse Models of Breast Cancer

Leef Imaging van de Drug antwoorden in de tumor micro-omgeving in muismodellen van Kanker van de Borst

The tumor microenvironment plays a pivotal role in tumor initiation, progression, metastasis, and the response to anti-cancer therapies. Three-dimensional ...

Mouse Models for Graft Arteriosclerosis

Muismodellen voor Graft Arteriosclerosis

Graft arteriosclerois (GA),  also called allograft vasculopathy, is a pathologic lesion that develops over  months to years in transplanted organs ...

MRI and PET in Mouse Models of Myocardial Infarction

MRI en PET in muismodellen van myocardinfarct

Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ...

Mouse Kidney Transplantation: Models of Allograft Rejection

Muis Niertransplantatie: Modellen van transplantaatafstoting

Rejection of the transplanted kidney in humans is still a major cause of morbidity and mortality. The mouse model of renal transplantation closely ...

High-frequency Ultrasound Imaging of Mouse Cervical Lymph Nodes

Hoge-frequentie Ultrasound Imaging van de muis cervicale lymfeklieren

High-frequency ultrasound (HFUS) is widely employed as a non-invasive method for imaging internal anatomic structures in experimental small animal ...

Evaluation of Lung Metastasis in Mouse Mammary Tumor Models by Quantitative Real-time PCR

Evaluatie van longmetastase in muizenborsttumorvirus Modellen van kwantitatieve real-time PCR

Metastatic disease is the spread of malignant tumor cells from the primary cancer site to a distant organ and is the primary cause of cancer associated ...

Assessing Specificity of Anticancer Drugs In Vitro

Assessing Specificity of Anticancer Drugs In Vitro

Het beoordelen van specificiteit van geneesmiddelen tegen kanker<em&gt; In Vitro</em

A procedure for assessing specificity of anticancer drugs in vitro using cultures containing both tumor and non-tumor cells is demonstrated. The key ...

Novel Approach for Simultaneous Recording of Renal Sympathetic Nerve Activity and Blood Pressure with Intravenous Infusion in Conscious, Unrestrained Mice.

Nieuwe benadering voor gelijktijdige opname van renale sympathiek zenuw activiteit en bloeddruk met intraveneuze infusie in de bewuste, ongebreidelde muizen.

Renal sympathetic nerves contribute significantly to both physiological and pathophysiological phenomena. Evaluating renal sympathetic nerve activity ...