Name: simple continuous glucose monitoring in freely moving mice
Uploaded: 2023-02-24T13:35:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simple Continuous Glucose Monitoring in Freely Moving Mice at JoVE.com

Agradecemos a Dvir Mintz DVM y al personal veterinario y ganadero de la instalación para animales, así como a los miembros de nuestro grupo, por las fructíferas discusiones. Este estudio fue apoyado por una subvención 1541/21 de la Fundación de Ciencias de Israel otorgada a D.B.Z. D.B.Z. es una facultad de Zuckerman STEM.

Los experimentos fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad Hebrea.
NOTA: Todas las herramientas deben ser esterilizadas, y el manejo de la cánula debe realizarse utilizando una técnica estéril. El siguiente protocolo está ajustado a un CGM específico. El protocolo se puede adaptar a otros MCG.
1. Administración de analgésicos antes del procedimiento
<ol><li>Administrar dextrosa al 5...

<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. 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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 ofrece un método simple y económico para monitorear los niveles de glucosa en ratones que no requiere microcirugía desafiante y no implica sangrado o manipulación de ratones. El método es fácil de implementar en todas las instalaciones y no causa mortalidad, dolor o molestias excesivas a los ratones. El paso más crítico en el protocolo es insertar la cánula del sensor de glucosa debajo de la piel del ratón. La adición de algunas suturas permite que la cánula permanezca en su lugar durante más ...

La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad devastadora caracterizada por niveles altos de glucosa en sangre. La DM tipo 1 puede ser el resultado de un ataque autoinmune a las células beta productoras de insulina en el páncreas. La DM tipo 2 y la DM gestacional, por otro lado, se caracterizan por una falla de las células beta para secretar suficiente insulina en respuesta a un aumento en los niveles de glucosa1. El ratón es un organismo modelo común utilizado para estudiar la DM, ya que tiene una fisiología similar y sus niveles normales de glucosa son cercanos a los de los humanos. Además, cepas específicas de ratón pueden desarrollar DM debido a mutaciones en vías de señalización clave o después de la exposición a dietas específicas, lo que permite modelar la enfermedad 2,3,4.
La glucosa en sangre se mide comúnmente en ratones usando glucómetros diseñados para pacientes extrayendo una pequeña gota de sangre (1-2 μL) de la punta de la cola del ratón. Este método causa estrés y requiere el manejo del ratón, lo que afecta los niveles de glucosa y prohíbe la medición de los niveles de glucosa en sangre en ratones que se comportan libremente o cuando el investigador no está cerca de5. El sangrado de los ratones puede causar estrés a los ratones cercanos, particularmente a los ratones de la misma jaula cuya glucemia aún no se ha medido, lo que afecta los resultados. Los ratones responden de manera diferente dependiendo del manejador, y la persona que mide la glucosa puede afectar los niveles de glucosa de los ratones. Estos escollos requieren un diseño experimental cuidadoso y subyacen a algunas inconsistencias entre los experimentos.
Es posible medir la glucosa en ratones que se mueven libremente sin sangrado mediante la implantación de sensores de glucosa en el arco aórtico de los ratones utilizando la telemetría de última generación6. Las mediciones resultantes son muy buenas y pueden mantenerse durante un largo período, pero es difícil implantar estos sensores, y el sistema de telemetría es costoso, lo que lleva a una adopción moderada de esta metodología y a ninguna adopción en laboratorios no especializados. En los últimos años se han desarrollado sensores subcutáneos u otros sensores de glucosa adaptados a las dimensiones de los ratones y su fisiología, pero también requieren expertos altamente calificados y, en algunos casos, son costosos 6,7,8,9,10.
Los monitores continuos de glucosa (MCG) comerciales que se desarrollaron originalmente para monitorear los niveles de glucosa de los pacientes con DM ofrecen otra opción para medir la glucosa en ratones que se mueven libremente, con requisitos de menor costo y experiencia técnica que las sondas implantadas. Tales sondas han sido utilizadas en investigación básica por unos pocos laboratorios 5,11,12,13,14,15 incluyendo nuestros colegas que utilizaron este protocolo 16. Estos dispositivos suelen incluir un sensor, un dispositivo de montaje, un receptor y una aplicación de software. El sensor tiene una cánula que guía el glucosensor enzimático, cinta adhesiva, una fuente de energía, memoria a corto plazo y un módulo de comunicación inalámbrica que almacena y envía los datos al receptor. El receptor puede mostrar los niveles actuales de glucosa y envía los datos a un servidor; Este receptor puede ser un teléfono celular. La aplicación de software proporciona datos para el paciente y el equipo de atención médica sobre la glucemia del paciente. En los pacientes, el sensor se conecta fácilmente utilizando el dispositivo de montaje. La cánula se inserta por vía subcutánea presionando el dispositivo de montaje contra la piel, y el sensor permanece en su lugar con la ayuda de cinta adhesiva.
Este es un protocolo detallado para adaptar un dispositivo comercial de MCG para medir los niveles de glucosa en ratones. Este protocolo describe cómo insertar quirúrgicamente el sensor de glucosa y conectarlo al ratón. Se proporcionan scripts para el análisis básico de datos y la visualización de datos. Se proporcionan los posibles escollos, la solución de problemas y ejemplos de resultados estándar. El siguiente protocolo es específico para un determinado MCG, pero se puede adaptar fácilmente a otros tipos de MCG comerciales a medida que estén disponibles.

<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

Los ratones son un organismo modelo común utilizado para estudiar enfermedades metabólicas como la diabetes mellitus. Los niveles de glucosa se miden típicamente por sangrado de cola, que requiere manipular a los ratones, causa estrés y no proporciona datos sobre el comportamiento libre de los ratones durante el ciclo oscuro. La medición continua de glucosa de última generación en ratones requiere la inserción de una sonda en el arco aórtico del ratón, así como un sistema de telemetría especializado. Este método desafiante y costoso no ha sido adoptado por la mayoría de los laboratorios. Aquí, presentamos un protocolo simple que implica la utilización de monitores continuos de glucosa disponibles comercialmente utilizados por millones de pacientes para medir la glucosa continuamente en ratones como parte de la investigación básica. La sonda sensible a la glucosa se inserta en el espacio subcutáneo en la parte posterior del ratón a través de una pequeña incisión en la piel y se mantiene en su lugar firmemente con un par de suturas. El dispositivo se sutura a la piel del ratón para garantizar que permanezca en su lugar. El dispositivo puede medir los niveles de glucosa durante un máximo de 2 semanas y envía los datos a un receptor cercano sin necesidad de manipular los ratones. Se proporcionan scripts para el análisis de datos básicos de los niveles de glucosa registrados. Este método, desde la cirugía hasta el análisis computacional, es rentable y potencialmente muy útil en la investigación metabólica.

Resultado quirúrgico Se muestran los resultados de ocho ratones HSD: ICR (de 8 semanas) alimentados con una dieta alta en grasas y alta en sacarosa (HFHS) durante 18 semanas y cinco ratones HSD: ICR magros (de 12 semanas). El dispositivo que utilizamos almacena datos durante un máximo de 8 h. El acceso a la instalación local de animales estaba restringido a las 07:00-19:00, prohibiendo así la recopilación de datos durante las últimas horas de la tarde, cuando los ratones están activos. Por lo t...

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Simple Continuous Glucose Monitoring in Freely Moving Mice

Aquí, describimos un método simple para implantar un monitor comercial continuo de glucosa diseñado para pacientes en ratones y proporcionamos los guiones para analizar los resultados.

Monitoreo continuo simple de glucosa en ratones que se mueven libremente

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

Nuestro protocolo ofrece un método simple y económico para controlar los niveles de glucosa en ratones. La principal ventaja de esta técnica es que no requiere microcirugía desafiante y no implica sangrado ni manipulación de ratones. Este método se puede utilizar para identificar fenotipos esquivos de manejo de glucosa en modelos de ratón de obesidad y diabetes.Al intentar este protocolo, el paso más crítico es la inserción de la cánula debajo de la piel y el endurecimiento de las suturas internas para mantener la cánula en su lugar. Para comenzar a afeitarse la línea media de la espalda del ratón anestesiado, y utilizar una crema depilatoria para asegurar la depilación completa. Abra y cargue el sensor.A continuación, monte el sensor en el dispositivo de montaje del sensor para exponer la cinta y el lado de la cánula del sensor. La cánula está vacía de la aguja. Sutura dos suturas de punto cónico 5-0 a la cinta en ambos lados de la cánula.Para la preparación de la piel dorsal, haga una incisión de dos milímetros en el centro del área afeitada por encima de la columna vertebral con tijeras afiladas. Inserte brevemente pequeños fórceps con un borde romo debajo de la piel para formar un pequeño bolsillo subcutáneo, de modo que la cánula se pueda insertar fácilmente en el bolsillo. Pase una sutura a través de la piel a cada lado de la incisión.Para la inserción del sensor, retire el sensor completamente del dispositivo de montaje del sensor y sostenga el sensor con pinzas para evitar que la cinta circundante se pegue a sí misma. Inserte cuidadosamente la cánula en el bolsillo subcutáneo. Tire de las suturas de cada lado, y apriételas y átelas para colocar el sensor firmemente en su lugar.Esto evitará que la cánula se salga del bolsillo subcutáneo una vez que la cinta adhesiva se afloje con el tiempo, corte los extremos de las suturas y deséchelas. Coloque cinta adhesiva que rodee el sensor y haga ocho suturas discontinuas alrededor del sensor que unen el borde de los sensores pegados a la piel. Active el sensor.Una vez que se inserta la cánula y el MCG se activa correctamente, recopile los datos utilizando el receptor. Aquí se muestran los datos de salida sin procesar de tres días de un solo ratón utilizando el código proporcionado. Los parámetros del eje y todos los demás parámetros se pueden modular en el código.Aquí, los datos de tres días se muestran para mayor claridad. La fabricación de un bolsillo subcutáneo y la adición de algunas suturas permite que la cánula del sensor permanezca en su lugar durante más tiempo. Los datos continuos adquiridos utilizando esta técnica nos permitieron descubrir un fenotipo metabólico esquivo en una cepa específica de ratón.

Research

JoVE Journal

Biology

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Investigación

Biología

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Medidas de las frecuencias cardíaca y respiratoria en movimiento libre del cangrejo de río

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

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A largo plazo Prueba de toxicidad letal con el 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 ...

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Las células de mamíferos bioluminiscentes manera autónoma para la monitorización continua y en tiempo real de citotoxicidad

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