Name: simple continuous glucose monitoring in freely moving mice
Uploaded: 2023-02-24T13:35:00
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Agradecemos a Dvir Mintz DVM e ao pessoal veterinário e de criação do biotério, bem como aos membros do nosso grupo, pelas discussões frutíferas. Este estudo foi apoiado por uma bolsa 1541/21 da Israel Science Foundation concedida a D.B.Z. D.B.Z. é uma faculdade de STEM Zuckerman.

Os experimentos foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) da Universidade Hebraica.
NOTA: Todas as ferramentas devem ser esterilizadas, e o manuseio da cânula deve ser realizado usando uma técnica estéril. O protocolo abaixo é ajustado para uma CGM específica. O protocolo pode ser adaptado para outras CGMs.
1. Administração de analgésicos antes do procedimento
<ol><li>Administrar dextrose a 5% e soluç...

<ol>
	<li>Polonsky, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+past+200+years+in+diabetes.">The past 200 years in diabetes.</a> New England Journal of Medicine. 367 (14), 1332-1340 (2012).</li><li>Rees, D. A., Alcolado, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+diabetes+mellitus.">Animal models of diabetes mellitus.</a> Diabetic Medicine. 22 (4), 359-370 (2005).</li><li>Pearson, J. A., Wong, F. S., Wen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+the+non-obese+diabetic+(NOD)+mouse+model+in+autoimmune+diabetes.">The importance of the non-obese diabetic (NOD) mouse model in autoimmune diabetes.</a> Journal of Autoimmunity. 66, 76-88 (2016).</li><li>Heydemann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+overview+of+murine+high+fat+diet+as+a+model+for+Type+2+diabetes+mellitus.">An overview of murine high fat diet as a model for Type 2 diabetes mellitus.</a> Journal of Diabetes Research. 2016, 2902351 (2016).</li><li>Kennard, M. R., 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=The+use+of+mice+in+diabetes+research:+The+impact+of+experimental+protocols.">The use of mice in diabetes research: The impact of experimental protocols.</a> Diabetic Medicine. 38 (12), 14705 (2021).</li><li>Klueh, U., 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=Continuous+glucose+monitoring+in+normal+mice+and+mice+with+prediabetes+and+diabetes.">Continuous glucose monitoring in normal mice and mice with prediabetes and diabetes.</a> Diabetes Technology and Therapeutics. 8 (3), 402-412 (2006).</li><li>Wuyts, C., Simoens, C., Pinto, S., Philippaert, K., Vennekens, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+glucose+monitoring+during+pregnancy+in+healthy+mice.">Continuous glucose monitoring during pregnancy in healthy mice.</a> Scientific Reports. 11, 4450 (2021).</li><li>Korstanje, R., 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=Continuous+glucose+monitoring+in+female+NOD+mice+reveals+daily+rhythms+and+a+negative+correlation+with+body+temperature.">Continuous glucose monitoring in female NOD mice reveals daily rhythms and a negative correlation with body temperature.</a> Endocrinology. 158 (9), 2707-2712 (2017).</li><li>Han, B. 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=Markers+of+glycemic+control+in+the+mouse:+Comparisons+of+6-h-and+overnight-fasted+blood+glucoses+to+Hb+A1c.">Markers of glycemic control in the mouse: Comparisons of 6-h-and overnight-fasted blood glucoses to Hb A1c.</a> American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism. 295 (4), 981-986 (2008).</li><li>Xie, X., 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=Reduction+of+measurement+noise+in+a+continuous+glucose+monitor+by+coating+the+sensor+with+a+zwitterionic+polymer.">Reduction of measurement noise in a continuous glucose monitor by coating the sensor with a zwitterionic polymer.</a> Nature Biomedical Engineering. 2 (12), 894-906 (2018).</li><li>Van Der Meulen, 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=Urocortin3+mediates+somatostatin-dependent+negative+feedback+control+of+insulin+secretion.">Urocortin3 mediates somatostatin-dependent negative feedback control of insulin secretion.</a> Nature Medicine. 21 (7), 769-776 (2015).</li><li>Peterson, Q. 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=A+method+for+the+generation+of+human+stem+cell-derived+alpha+cells.">A method for the generation of human stem cell-derived alpha cells.</a> Nature Communications. 11, 2241 (2020).</li><li>Klueh, U., Liu, Z., Feldman, B., Kreutzer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interstitial+fluid+physiology+as+it+relates+to+glucose+monitoring+technologies:+Importance+of+Interleukin-1+and+Interleukin-1+receptor+antagonist+in+short-term+glucose+sensor+function+in+vivo.">Interstitial fluid physiology as it relates to glucose monitoring technologies: Importance of Interleukin-1 and Interleukin-1 receptor antagonist in short-term glucose sensor function in vivo.</a> Journal of Diabetes Science and Technology. 4 (5), 1073 (2010).</li><li>Klueh, U., Antar, O., Qiao, Y., Kreutzer, D. L. <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+interleukin-1/interleukin-1+receptor+antagonist+family+of+cytokines+in+long-term+continuous+glucose+monitoring+in+vivo.">Role of interleukin-1/interleukin-1 receptor antagonist family of cytokines in long-term continuous glucose monitoring in vivo.</a> Journal of Diabetes Science and Technology. 7 (6), 1538 (2013).</li><li>Klueh, U., Kaur, M., Qiao, Y., Kreutzer, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+role+of+tissue+mast+cells+in+controlling+long-term+glucose+sensor+function+in+vivo.">Critical role of tissue mast cells in controlling long-term glucose sensor function in vivo.</a> Biomaterials. 31 (16), 4540-4551 (2010).</li><li>Kogot-Levin, 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=Mapping+the+metabolic+reprogramming+induced+by+sodium-glucose+cotransporter+2+inhibition.">Mapping the metabolic reprogramming induced by sodium-glucose cotransporter 2 inhibition.</a> JCI Insight. , 164296 (2023).</li></ol>

Este protocolo oferece um método simples e barato para monitorar os níveis de glicose em camundongos que não requer microcirurgia desafiadora e não envolve sangramento ou manuseio dos camundongos. O método é fácil de implementar em todas as instalações e não causa mortalidade, dor ou desconforto excessivo aos camundongos. A etapa mais crítica do protocolo é inserir a cânula do sensor de glicose sob a pele do camundongo. A adição de algumas suturas permite que a cânula permaneça no local por mais tempo. O...

O diabetes mellitus (DM) é uma doença devastadora caracterizada por níveis elevados de glicose no sangue. O DM tipo 1 pode ser resultado de um ataque autoimune às células beta produtoras de insulina no pâncreas. Já o DM tipo 2 e o DM gestacional são caracterizados pela falha das células beta em secretar insulina suficiente em resposta ao aumento dos níveis glicêmicos1. O camundongo é um organismo modelo comum usado para estudar o DM, uma vez que tem fisiologia semelhante, e seus níveis normais de glicose são próximos aos dos seres humanos. Além disso, linhagens específicas de camundongos podem desenvolver DM devido a mutações em vias de sinalização chave ou após exposição a dietas específicas, o que permite a modelagem da doença 2,3,4.
A glicose no sangue é comumente medida em camundongos usando glicosímetros projetados para pacientes extraindo uma pequena gota de sangue (1-2 μL) da ponta da cauda do camundongo. Esse método causa estresse e requer o manuseio do camundongo, o que afeta os níveis de glicose e proíbe a medição dos níveis de glicose no sangue em camundongos de comportamento livre ou quando o pesquisador não está perto de5. Sangrar os camundongos pode causar estresse em camundongos próximos, particularmente em camundongos da mesma gaiola cuja glicemia ainda não foi medida, afetando os resultados. Os ratos respondem de forma diferente dependendo do manipulador, e a pessoa que mede a glicose pode afetar os níveis de glicose dos camundongos. Essas armadilhas exigem um planejamento experimental cuidadoso e estão na base de algumas inconsistências entre os experimentos.
É possível medir a glicose em camundongos em movimento livre sem sangramento implantando sensores de glicose no arco aórtico dos camundongos usando telemetria de última geração6. As medições resultantes são muito boas e podem ser sustentadas por um longo período, mas é um desafio implantar esses sensores, e o sistema de telemetria é caro, levando a uma adoção moderada dessa metodologia e não adoção em laboratórios não especializados. Sensores de glicose subcutâneos ou outros adaptados às dimensões dos camundongos e sua fisiologia têm sido desenvolvidos nos últimos anos, mas estes novamente requerem especialistas altamente qualificados e, em alguns casos, são dispendiosos 6,7,8,9,10.
Monitores comerciais contínuos de glicose (MCG) que foram originalmente desenvolvidos para monitorar os níveis de glicose de pacientes com DM oferecem outra opção para medir a glicose em camundongos em movimento livre, com menor custo e requisitos de conhecimento técnico do que as sondas implantadas. Tais sondas têm sido utilizadas em pesquisa básica por alguns laboratórios5,11,12,13,14,15, incluindo nossos colegas que utilizaram esseprotocolo16. Esses dispositivos geralmente incluem um sensor, um dispositivo de montagem, um receptor e um aplicativo de software. O sensor tem uma cânula que guia o glicossensor enzimático, fita adesiva, uma fonte de energia, memória de curto prazo e um módulo de comunicação sem fio que armazena e envia os dados para o receptor. O receptor pode mostrar os níveis de glicose atuais e envia os dados para um servidor; Esse receptor pode ser um celular. O aplicativo de software fornece dados para o paciente e a equipe de atendimento médico sobre a glicemia do paciente. Em pacientes, o sensor é acoplado facilmente usando o dispositivo de montagem. A cânula é inserida subcutaneamente pressionando o dispositivo de montagem contra a pele, e o sensor permanece no lugar com a ajuda de fita adesiva.
Este é um protocolo detalhado para adaptar um dispositivo CGM comercial para medir os níveis de glicose em camundongos. Este protocolo descreve como inserir cirurgicamente o sensor de glicose e conectá-lo ao mouse. Scripts para análise básica de dados e visualização de dados são fornecidos. As possíveis armadilhas, solução de problemas e exemplos de resultados padrão são fornecidos. O protocolo abaixo é específico para um determinado CGM, mas pode ser facilmente adaptado a outros tipos de CGMs comerciais à medida que se tornam disponíveis.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2%&#160; Chlorhexidine Gluconate and 70%&#160; Isopropyl Alcohol</td>
			<td>3M</td>
			<td>ID&#160;7000136290</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5% Dextrose and 0.45% Sodium Chloride Injection, USP</td>
			<td>Braun</td>
			<td>L6120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Castroviejo needle holder</td>
			<td>FST</td>
			<td>12061-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extra Fine Bonn scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>14084-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FreeStyle Libre 1 reader</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>ART27543&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FreeStyle Libre sensor</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>ART36687</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FreeStyle Libre sensor applicator</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>ART36787</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze pads</td>
			<td>Sion medical</td>
			<td>PC912017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graefe Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11052-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hair Removal Cream</td>
			<td>Veet</td>
			<td>3116523</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-fat high-sucrose diet</td>
			<td>Envigo Teklad diets</td>
			<td>TD.08811</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane, USP Terrell</td>
			<td>Piramal</td>
			<td>26675-46-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meloxicam 5 mg/mL</td>
			<td>Chanelle Pharma</td>
			<td>08749/5024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MiniARCO Clipper kit</td>
			<td>Moser</td>
			<td>CL8787-KIT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PROLENE Polypropylene Suture 5-0</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>8725H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Puralube Opthalmic Ointment</td>
			<td>Perrigo</td>
			<td>574402511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q-tips&#160;</td>
			<td>B.H.W</td>
			<td>271676</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SomnoSuite Low-Flow Anesthesia System</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>SOMNO</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simple continuous glucose monitoring in freely moving mice

Camundongos são um organismo modelo comum usado para estudar doenças metabólicas, como diabetes mellitus. Os níveis de glicose são tipicamente medidos por sangramento de cauda, que requer o manuseio dos camundongos, causa estresse e não fornece dados sobre camundongos que se comportam livremente durante o ciclo escuro. A medição contínua de glicose de última geração em camundongos requer a inserção de uma sonda no arco aórtico do camundongo, bem como um sistema de telemetria especializado. Esse método desafiador e caro não tem sido adotado pela maioria dos laboratórios. Aqui, apresentamos um protocolo simples envolvendo a utilização de monitores contínuos de glicose disponíveis comercialmente usados por milhões de pacientes para medir a glicose continuamente em camundongos como parte da pesquisa básica. A sonda de detecção de glicose é inserida no espaço subcutâneo na parte de trás do mouse através de uma pequena incisão na pele e é mantida firmemente no lugar usando um par de suturas. O dispositivo é suturado à pele do rato para garantir que permanece no lugar. O dispositivo pode medir os níveis de glicose por até 2 semanas e envia os dados para um receptor próximo sem qualquer necessidade de lidar com os ratos. São fornecidos roteiros para a análise dos dados básicos dos níveis glicêmicos registrados. Este método, desde a cirurgia até a análise computacional, é custo-efetivo e potencialmente muito útil na pesquisa metabólica.

Resultado cirúrgico Resultados de oito camundongos HSD:ICR (com 8 semanas de idade) alimentados com uma dieta rica em gordura e sacarose (HFHS) por 18 semanas e cinco camundongos HSD:ICR magros (com idade de 12 semanas) são mostrados. O dispositivo que usamos armazena dados por até 8 h. O acesso ao biotério local foi restrito das 07:00 às 19:00, proibindo a coleta de dados durante o horário tardio da noite, quando os camundongos estão ativos. Os camundongos foram, portanto, colocados em uma sal...

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Simple Continuous Glucose Monitoring in Freely Moving Mice

Aqui, descrevemos um método simples para implantar um monitor de glicose contínuo comercial projetado para pacientes em camundongos e fornecemos os scripts para analisar os resultados.

Monitoramento Contínuo Simples de Glicose em Camundongos em Movimento Livre

Mice are a common model organism used to study metabolic diseases such as diabetes mellitus. Glucose levels are typically measured by tail-bleeding, which ...

Nosso protocolo oferece um método simples e barato para monitorar os níveis de glicose em camundongos. A principal vantagem dessa técnica é que ela não requer microcirurgia desafiadora, e não envolve sangramento ou manuseio dos camundongos. Este método pode ser usado para identificar fenótipos elusivos de controle glicêmico em modelos murinos de obesidade e diabetes.Durante a tentativa desse protocolo, o passo mais crítico é a inserção da cânula sob a pele e o aperto das suturas internas para manter a cânula no lugar. Para começar, raspe a linha média da parte de trás do rato anestesiado e use um creme depilatório para garantir a depilação completa. Abra e carregue o sensor.Em seguida, monte o sensor no dispositivo de montagem do sensor para expor a fita e o lado da cânula do sensor. A cânula é vazia da agulha. Sutura de dois pontos de conicidade 5-0 na fita em ambos os lados da cânula.Para o preparo da pele dorsal, faça uma incisão de dois milímetros no centro da área raspada acima da coluna usando uma tesoura afiada. Insira brevemente pequenas pinças com uma borda romba sob a pele para formar uma pequena bolsa subcutânea, de modo que a cânula possa ser inserida facilmente na bolsa. Passe uma sutura através da pele de cada lado da incisão.Para a inserção do sensor, remova o sensor completamente do dispositivo de montagem do sensor e segure o sensor com pinça para evitar que a fita ao redor grude em si mesma. Introduza cuidadosamente a cânula na bolsa subcutânea. Puxe as suturas de cada lado, aperte-as e amarre-as para fixar o sensor firmemente no lugar.Isso evitará que a cânula escorrege para fora da bolsa subcutânea uma vez que a fita adesiva se solta com o tempo, corte as extremidades das suturas e descarte-as. Coloque fita adesiva ao redor do sensor e faça oito suturas descontínuas ao redor do sensor prendendo a borda dos sensores colados à pele. Ative o sensor.Uma vez que a cânula é inserida, e o CGM é ativado com sucesso, colete os dados usando o receptor. Os dados brutos de saída de três dias de um único mouse usando o código fornecido são mostrados aqui. Os parâmetros do eixo e todos os outros parâmetros podem ser modulados no código.Aqui, os dados de três dias são mostrados para maior clareza. A confecção de uma bolsa subcutânea e a adição de algumas suturas permitem que a cânula do sensor permaneça no local por mais tempo. Os dados contínuos adquiridos com essa técnica permitiram descobrir um fenótipo metabólico elusivo em uma linhagem específica de camundongos.

Research

JoVE Journal

Biology

Pyrosequencing: A Simple Method for Accurate Genotyping

Pyrosequencing: Um método simples para genotipagem Accurate

Pharmacogenetic research benefits first-hand from the abundance of information provided by the completion of the Human Genome Project. With such a ...

Biologia

Recordings of Neural Circuit Activation in Freely Behaving Animals

Gravações da ativação do circuito neural no Livremente Behaving Animais

The relationship between patterns of neural activity and corresponding behavioral expression is difficult to establish in unrestrained animals. ...

Measures of Heart and Ventilatory Rates in Freely Moving Crayfish

Medidas de freqüência cardíaca e ventilatória em se movimentar livremente Crayfish

The fear, flight or fight response serves as the fundamental physiological basis for examining an organism's awareness of its environment under an ...

Long-term Lethal Toxicity Test with the Crustacean Artemia franciscana

Long-term Lethal Toxicity Test with the Crustacean Artemia franciscana

A longo prazo de Teste de toxicidade letal com o crustáceo Artemia franciscana</em

Our research activities target the use of biological methods for the evaluation of environmental quality, with particular reference to saltwater/brackish ...

Autonomously Bioluminescent Mammalian Cells for Continuous and Real-time Monitoring of Cytotoxicity

Células de mamíferos autonomamente bioluminescentes para monitoramento contínuo e em tempo real de citotoxicidade

Mammalian  cell-based in vitro assays have been  widely employed as alternatives to animal testing for toxicological studies but  have been limited due to ...

Filtration Isolation of Nucleic Acids:  A Simple and Rapid DNA Extraction Method

Isolamento de filtração de Ácidos Nucleicos: Um Método de extracção de DNA simples e rápido

FINA, filtration isolation of nucleic acids, is a novel extraction method which utilizes vertical filtration via a separation membrane and absorbent pad ...

A Simple High Efficiency Protocol for Pancreatic Islet Isolation from Mice

Um protocolo de alta eficiência simples para isolamento de Islet pancreático de camundongos

Pancreatic islets, also called the Islets of Langerhans, are a cluster of endocrine cells which produces hormones for glucose regulation and other ...

A Simple and Efficient Method for In Vivo Cardiac-specific Gene Manipulation by Intramyocardial Injection in Mice

A Simple and Efficient Method for In Vivo Cardiac-specific Gene Manipulation by Intramyocardial Injection in Mice

Um método simples e eficiente para In Vivo cardíaco-específicas do Gene manipulação por injeção Intramiocárdica em ratos

Gene manipulation specifically in the heart significantly potentiate the investigation of cardiac disease pathomechanisms and their therapeutic potential. ...

Detecting Establishment of Shared Blood Supply in Parabiotic Mice by Caudal Vein Glucose Injection

Detectando estabelecimento de suprimento de sangue compartilhado em camundongos parabióticos por injeção de glicose em veia caudal

Parabiosis is an experimental method for surgically combining two parallel animals along the longitudinal axis of the body. We present a protocol for ...

Simple Detection of Primary Cilia by Immunofluorescence

Detecção Simples de Cília Primária por Imunofluorescência

Primary cilia are dynamically regulated during cell cycle progression, specifically during the G0/G1 phases of the cell cycle, being resorbed prior to ...