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Developmental Biology

ゼブラフィッシュにおける高血糖症の急性および慢性モデル:高血糖が神経新生および放射性標識分子の生体内分布に及ぼす影響を評価する方法

Published: June 26, 2017 doi: 10.3791/55203

Summary

この研究では、ゼブラフィッシュで急性および慢性の高血糖モデルを確立する方法について説明します。この目的は、構成的および傷害誘発性の神経発生のような生理学的過程に対する高血糖の影響を調べることである。この研究では、PET / CTを用いて放射標識分子(ここでは、[ 18 F] -FDG)を追跡するためのゼブラフィッシュの使用法が強調されています。

Abstract

高血糖は、心血管および大脳の機能不全をもたらす主要な健康問題である。例えば、脳卒中後の神経学的問題の増加に関連し、神経原性プロセスを損なうことが示されている。興味深いことに、成体ゼブラフィッシュは、高血糖症/糖尿病を模倣し、構成的および再生的な新形成を調べるために、関連性のある有用なモデルとして最近出現した。この研究は、恒常性および脳修復条件下での脳細胞増殖に対する高血糖の影響を調べるために、高血糖のゼブラフィッシュモデルを開発する方法を提供する。急性高血糖は、成人ゼブラフィッシュにD-グルコース(2.5g / kg体重)を腹腔内注射することにより確立される。慢性の高血糖は、成体ゼブラフィッシュを水を含むD-グルコース(111mM)に14日間浸漬することによって誘導される。これらの異なるアプローチについて、血糖値の測定値が記載されている。高血糖が構成的に及ぼす影響を調べる方法終脳の機械的傷害を記述し、脳を解剖し、パラフィン包埋し、ミクロトームで切片化し、免疫組織化学的手順を実施することによって再生神経発生を実証する。最後に、PET / CTを用いた放射標識分子(ここでは[ 18 F] -FDG)の生体内分布を研究するための関連モデルとしてゼブラフィッシュを使用する方法も記載されている。

Introduction

高血糖は、過剰な血糖値として定義される。急性ストレスの状況を反映することができるが、高血糖はまたしばしば糖尿病の診断、インスリン分泌および/または耐性の慢性障害につながる状態である。 2016年に糖尿病で暮らす成人の数は世界で4億2200万人に達し、毎年150万人がこの病気で死亡し、大きな健康問題となっています1 。実際、制御されていない糖尿病は、心臓血管系、腎臓、および末梢および中枢神経系に影響を及ぼすいくつかの生理学的障害を引き起こす。

興味深いことに、急性および慢性の高血糖は認知を変え、認知症およびうつ病の両方に寄与する可能性があります2,3,4,5,6。さらに、患者の入院高血圧症は、虚血性脳卒中後の機能的、神経学的、および生存の転帰に関連している7,8,9,10,11。高血糖症/糖尿病は、神経幹細胞の活動やニューロンの分化、移動、生存に影響を及ぼすことにより、成人の神経新生、新しいニューロンの生成につながる過程に影響を与えることも示された2,12。

哺乳動物とは対照的に、ゼブラフィッシュのようなテンポラリーフィッシュは、脳全体に強い神経性活動を示し、成人期の脳修復能力が13,14,15,16で顕著である。特に、このような能力は、neuの持続性のために可能であるラジアルグリアおよび神経芽細胞を含む幹/前駆細胞17,18,19。さらに、ゼブラフィッシュは、最近、肥満および高血糖症/糖尿病を含む代謝障害を研究するためのモデルとして出現した20,21,22。

ゼブラフィッシュは、高血糖および神経発生のよく知られたモデルであるが、脳恒常性および認知機能に対する高血糖の影響を研究している研究はほとんどない12,23。構成的および傷害誘発性の脳細胞増殖に対する高血糖の影響を決定するために、D-グルコースの腹腔内注射によって急性の高血糖モデルを作製した。さらに、魚を水に浸して慢性高血糖のモデルを再現したD-グルコース12 。ゼブラフィッシュは研究において多くの利点を示す。開発の最初の段階で安価で、持ちやすく、透明で、ゲノムの配列が決定されています。この研究の文脈において、それらはまた、いくつかのさらなる利点を示す:(1)それらは人間と同様の生理学的プロセスを共有し、それらを生物医学研究のための重要なツールにする。 (2)脳恒常性および神経新生に及ぼす高血糖の影響を迅速に調べることを可能にする。 (3)それらは代替モデルであり、研究に使用される哺乳類の数の減少を可能にする。最後に、ゼブラフィッシュは、PET / CTを用いた放射性標識分子および潜在的な治療薬の生体内分布を試験するためのモデルとして使用することができる。

次の手順の全体的な目標は、ゼブラフィッシュで急性および慢性の高血糖のモデルを設定する方法を視覚的に文書化し、zeb高血糖状態での脳のリモデリングを評価し、PET / CTを用いて放射能標識分子(ここでは[ 18 F] -FDG)をモニターすることができる。

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Protocol

成体野生型ゼブラフィッシュ( Danio rerio )を標準光周期(14/10時間明/暗)および温度(28℃)条件下で維持した。すべての実験は、フランスとヨーロッパの研究における動物の使用に関するガイドライン(86/609 / EECおよび2010/63 / EU)に従って行われ、地域倫理委員会によって動物実験の承認を受けた。

1.ゼブラフィッシュにおける急性高血糖モデルの確立

  1. 400mLのトリカインパウダーを97.9mLの水および2.1mLの1M Tris / HCl緩衝液(pH9)に溶解することによって、トリカインのストック溶液(MS-222)を調製する。 pHを7に調整し、-20℃で保存するために等分する。
  2. 成人ゼブラフィッシュの麻酔薬は、トリカイン(原液)5 mLを魚水100 mL(最終トリカイン濃度0.02%)に入れることで調製する。
  3. ゼブラフィッシュ(3〜6ヶ月)をタンクから麻酔薬に移して、動きが止まるようにします。
  4. 再切断されたピペットを使用して魚を移動させ、速やかに吸収性ティッシュペーパー上で乾燥させる。
  5. 魚を体重測定する。
  6. 1X PBSに溶解したD-グルコースの注射器を準備し、50μLのD-グルコース(2.5g / kg体重)を注射する。
    注:例えば、0.6 gの魚には50μLの3%D-グルコース/ PBS溶液が与えられます。
  7. 魚を背中に置き、シリンジの針を腹腔内に挿入します。
  8. ゆっくりとD-グルコース/ PBS溶液を注入し、魚を水中に戻す。
  9. それが完全に回復するまで魚をチェックしてください。血糖測定に必要な時間に達するまで、タンクに戻してください。
    注:注入1.5時間後に血糖値を測定します。

2.ゼブラフィッシュにおける慢性高血糖モデルの確立

  1. きれいな魚の水の2リットルのタンクを準備する。
  2. 2Lの魚の水に40gのD-グルコースを溶解し、最終のD-グルコース濃度を111mMであった。
  3. 5〜7匹の成体ゼブラフィッシュをD-グルコースを含む水に浸します。
  4. 細菌や他の微生物の増殖を避けるために、2日ごとにD-グルコース魚の水を交換してください。
  5. 14日間の処置後、魚を短時間真水に入れて、血糖値測定前に体外のD-グルコースを除去する。

3.ゼブラフィッシュの血糖値の測定

  1. 迅速な安楽死のために魚を氷で覆う。
    注意:トリカインを過剰に使用しないでください。これは、血糖値の変動が大きいためです。魚を氷の中にあまりにも長く放置しないでください。これは血液が凝固する原因となります。
  2. 魚を吸収性のティッシュペーパーで拭いて水分をすべて除去し、血糖値測定中に血液の希釈を避ける。
  3. 解剖鉗子を使用して目を取除き、眼の空洞が血液で満たされるまで待つ。
  4. glucometerと私はテストストリップを置くストリップを眼窩に挿入する。
  5. 血糖値を測定する。

4.高血糖後の脳細胞増殖の解析

  1. ソリューションとバッファ:要件と準備
    1. 蒸留水(dH 2 O)900 mLに10×PBS 100 mLを加えて1 mLのPBS 1 mLを調製し、混合する。
    2. 0.2%の界面活性剤(PBS-T;材料の表参照)を含む1×PBSを調製する。
      注:1LのPBS-Tを調製するには、1LのPBSに2mLの界面活性剤( 材料表を参照)を加えます。
    3. エタノールシリーズ(100%×2; 95%; 85%; 70%; 50%および30%)および0.85%NaClを調製する。
    4. ブロッキングバッファー:0.5%〜1%の粉乳を含むPBS-Tを調製する。
      注:200mLのブロッキングバッファーを調製するには、2mLのミルクパウダーを200mLのPBSTに加えます。
    5. 抗原回収バッファー、クエン酸ナトリウムを調製する。
      注:1Lのクエン酸ナトリウム緩衝液を調製するために、2.94gのクエン酸ナトリウムトリナトリウム塩脱水物を1LのdH 2 Oに添加する.1Lまで充填する前にpHを6に調整する。
    6. 4%パラホルムアルデヒド-PBS緩衝液を調製し、100mLの1×PBSに4gのパラホルムアルデヒドを添加する。完全に溶解するまで、58〜60℃で攪拌しながら温める。
  2. 免疫組織化学のためのサンプル調製:固定および脱水
    1. 血糖値を測定した後、鰓の後ろの頭を切断して体から頭を離します。
      注:あるいは、mRNA抽出などの他の実験のために脳を直接抽出して凍結することもできます。
    2. PBS(PFA-PBS)に溶解した4%パラホルムアルデヒド中、4℃で一晩ヘッドを固定する。
    3. 翌日、PBSで頭を簡単に洗う。
    4. 顕微鏡を用いて注意深く脳を解剖する。固定ヘッドをPBSですすぎ、針を用いて解剖顕微鏡下で頭部を固定する。目と頭蓋骨の上部を鉗子で外す。ケアフー脳を抽出し、1×PBSに入れる。
    5. 固定した脳を30分間1×PBS、0.85%NaClで30分間、70%EtOH / 0.85%NaCl(v / v)で15分間、70%EtOHで15分間(2回)、85%EtOHで20分間95%EtOHで20分間、100%EtOHで20分間(2回)洗浄した。最終100%EtOH溶液中で一晩インキュベートする。
      注意:脱水した脳はパラフィン包埋前に4℃で100%EtOH中で数ヶ月間存続します。
  3. 免疫組織化学のための試料調製:パラフィン包埋のための組織調製
    1. 小さなガラスビーカーに脳を置きます。
      注記:トルエンはプラスチックを損傷する可能性があるため、プラスチック容器は使用しないでください。
    2. 脳を完全にトルエンで回収しなければならないので、エタノールを取り出してトルエンと交換する。 2つの30分のトルエン浴を行う。
    3. トルエンを取り出し、包埋カセットに脳を置きます。閉じたカセットをパラフィンシリーズのビーカーに5℃8-60℃(各パラフィンビーカー中30分)。暖かい包含鉗子をオンにします。パラフィン浴の終わりに、カセットを取り出し、流動パラフィンを金型に注ぎます。
    4. 溶かしたパラフィンを金型に注ぎ、脳を内部に置きます。脳の前後方向を目安にして、温熱包有鉗子を用いて脳の向きを決めます。パラフィンを埋め込み機の冷却部で硬化させる。
    5. 技術的な理由から、脳を前後軸に沿って配置します。パラフィンブロックを外した後、それを切断してカセット上に固定し、融解したパラフィンを適切な向きにしてトランスバーサルセクショニングを可能にする。
    6. パラフィンブロックをミクロトームのアームに挿入する。脳のサンプルレベルに達するまで、厚さ50μmの切片を切る。パラフィンブロックをトリミングしてトラフェーズを得、セクション厚さを7μmに調整する。絵筆を使ってパラフィンリボンを収集し、それらを黒いパープルに置きますエル。 3〜4つのセクションごとにそれらを静かにカットします。
    7. ウォーミングプレート上にスライドを置き、dH 2 O水でカバーします。
    8. 穏やかにカットされたリボンを水に置きます。パラフィンリボンが十分に広げられているか展開されている状態で、吸収ティッシュペーパーで水を除去します。最後の滴を機械的に取り除く。スライドから水を除去し、約30〜40℃で少なくとも3時間温めてください。
  4. 免疫組織化学手順
    1. パラフィンワックスをキシレンの3つの容器にそれぞれ7分間置いて取り除きます。
    2. 95%EtOH、85%EtOH、70%EtOH、および30%EtOHの各浴をそれぞれ30秒間、続いて2分間、それぞれ100%EtOHの2つの容器にスライドを入れることによって切片を再水和する。最後に、スライドをdH 2 Oに入れ、PBSで2回、それぞれ5分間短く置く。
    3. クエン酸緩衝液中の切片をマイクロ波(500Wで2分間)でインキュベートすることによって抗原回収を行う。バッファが沸騰し始めます。スライドを室温で15分間回復させる。
    4. PBST中で3回、それぞれ5分間洗浄し、1%ミルクを含むPBST中で45分間セクションをブロックする。ブロッキングバッファー( すなわち PBST、1%ミルク)で希釈した一次抗体( 例えば 、増殖性細胞染色のための増殖細胞核抗原(PCNA); 1/100)で一晩インキュベートする。
    5. ブロッキングバッファーおよびDAPI(1/500)で希釈した適当な二次抗体( 例えば、ヤギ抗マウスAlexa Fluor 488; 1/200)を用いてPBST中で3回、それぞれ5分間洗浄し、90分間インキュベートする。
    6. PBST中で3回、各5分間洗浄し、スライドガラスを蛍光性マウント培地でマウントします(材料表参照)。
    7. エピ蛍光および/または共焦点顕微鏡を用いて染色を分析する。
    8. 関心領域の少なくとも3つの連続する脳切片上の脳細胞増殖を、少なくとも3つの別個のイマール。
      注:また、脳の埋め込みは、アガロースで行うことができ、前述の24のように、ビブラトームの切片化およびフリーフローティング免疫組織化学に進むことができます。
  5. 脳の修復メカニズムに対する高血糖の影響の研究
    注:また、先に述べた24,25,26のように、終脳の刺傷傷害後に、急性および慢性の高血糖下での脳修復の調査を行うことができる。簡単に:
    1. 成人ゼブラフィッシュをトリカインで麻酔する。
    2. 魚を解剖顕微鏡の下に光で置きます。
    3. 片手で魚を握る。
    4. 一方、30Gの注射器を頭蓋骨を介して右の頭脳半球の内側領域に垂直に挿入する。
    5. 新鮮な魚の水、D-グルコース補給水(111mM)、または魚の水をコントロールする。魚を傷害後7日間生存させる。
      注記:残りの手順については、手順4を参照してください。

5.ゼブラフィッシュのPET / CTによる放射性標識分子の生体内分布のイメージング:グルコース代謝を分析するためのフルオロデオキシグルコース([18 F] -FDG)

  1. [18 F] -FDGの生理食塩水20 MBqを含む50μLシリンジを準備する。
  2. シリンジを放射線防護スクリーンの後ろに置きます。
  3. 成人ゼブラフィッシュをトリカインで麻酔する。
  4. 魚を放射線防護スクリーンの後ろに置く。
  5. [18F] -FDGを腹腔内に注入する。魚の腹から漏れる可能性がある残留[18 F] -FDGの検出を防ぐために、注射部位を小さなティッシュペーパーで拭きます。
  6. 放射性同位体キャリブレーターを使用してシリンジと組織に含まれる残りの活性を測定し、正確な注入量を計算する。
  7. 魚をew、トリカインを浸した吸収性組織の小さな部分を静かに包みます。 PET / CTイメージャのベッド上に吸収性組織を有する魚を置く。
  8. ベッドをPET / CTイメージングシステムに挿入し、収集を開始する。
  9. PET / CTの取得を続行する。
  10. 手順の最後に、魚を少量の新鮮な魚の水に戻します。
    注:[18 F] -FDG注射後に、魚を少量の新鮮な水に10分〜1時間戻して、[18 F] -FDGの拡散を促進してから魚を再びPETで麻酔することができます/ CTイメージング。

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Representative Results

この記事で説明した手順を使用して、成人ゼブラフィッシュでD-グルコース(2.5g / kg体重)の腹腔内注射を行い、注射1.5時間後に血糖値の有意な上昇をもたらした( 図1A )。 24時間後の注射では、血糖値はD-グルコースとPBS注射魚の間で類似していた12 。慢性的な治療のために、ゼブラフィッシュをD-グルコース水(111mM)に浸し、14日間の治療終了時に高血糖になった( 図1B )。

脳細胞増殖に対する高血糖の影響を調べるために、急性および慢性の高血糖の誘導後にゼブラフィッシュの脳についてPCNA免疫組織化学を行った。急性hypergl yorsmiaは脳細胞増殖に影響を与えなかった12 、Dorsemansら(2016)によって以前に示されたように、慢性高血糖は心室に沿った神経幹細胞増殖の有意な減少を誘発した。実際、PCNA陽性細胞の数は、サブパリウム(Vv / Vd)、パラジウム(Dm)、および尾側視床下部(LR / PR)の外側および後方凹部を囲む領域( 図2 )で減少した。

急性および慢性の高血糖下での終脳の機械的損傷の後に、傷害誘発神経発生も研究された。以前にゼブラフィッシュの脳損傷後に記載されているように、小膠細胞および希突起膠細胞の第1実質細胞増殖が起こり、その後、損傷7日後の心室層での増殖の強力なアップレギュレーションが生じた25,27 対照的に、慢性的な高血糖は、損傷7日後に脳室の脳室に沿って脳細胞増殖を損なう( 図3 )。慢性的な高血糖は、脳実質の増殖の初期段階を調節しなかった。

ゼブラフィッシュモデルは、PET / CTイメージングを用いて放射性標識分子の生体内分布をモニタリングするためにも興味深い。ここでは、[18F] -FDGを成体ゼブラフィッシュに腹腔内注射した。 30分後、PET / CTを採取すると、注射部位だけでなく、脳を含む魚の頭部および脊髄にもグルコースが分布していることがわかります( 図4 )。

図1
図1 :ゼブラフィッシュにおける急性および慢性の高血糖モデルA )D-グルコース(2.5g / kg体重)を腹腔内注射すると、注射1.5時間後に血糖値が有意に上昇する(n = 3 ( B )ゼブラフィッシュをD-グルコース水(111mM)に14日間浸漬すると、血糖値が有意に上昇する(n = 15)。 この図の拡大版を見るにはここをクリックしてください。

図2
図2 :慢性高血糖は、14日間の治療後に脳細胞の増殖を阻害する。増殖細胞を緑色でPCNA抗体で標識する。細胞核をDAPI(青色)で対比染色する。慢性的なh腹膜炎( A )、パリウム( B )、および心室の外側および後方陥凹周辺の尾側視床下部( C )における14日間の治療後の脳細胞増殖を減少させる。スケールバー=120μm(AおよびB)、200μm(C)。 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

図3
図3 :終脳の刺傷による損傷は、病変の7日後に脳の増殖を上方制御する。A )上矢状に示されたレベルでのゼブラフィッシュ終脳の横断切片の概略図。 Schemaは、ゼブラフィッシュ脳のアトラス31から採取されました。そこ dドットは、増殖細胞32,33を示す。針は病変の部位を示す。 ( B )脳損傷7日後のPCNA(緑色)免疫組織化学は、損傷した終脳の脳室に沿った増殖の強い上方調節を示す。スケールバー=200μm。 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。

図4
図4 :腹腔内注射の30分後の[18 F] -FDG(20MBq注入)のPET / CTイメージング。 PET / CTイメージングの代表的な画像は、頭部、脳および脊髄を含むゼブラフィッシュの体内の[18 F] -FDGの広い分布を示す。ファイル/ ftp_upload / 55203 / 55203fig4large.jpg "target =" _ blank ">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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Discussion

この研究は、ゼブラフィッシュにおける急性および慢性の高血糖モデルを確立するための様々な方法を記載している。これらの手順の主な利点は、(1)研究に使用する哺乳類の数を減らすこと、(2)設置が簡単で迅速に実施できること、(3)経済的であることである。したがって、このようなモデルは、アテローム血栓症、心臓血管機能不全、網膜症、血液脳関門漏出、および構成的および再生的神経発生を含む様々な生理学的プロセスへのその影響を研究するために、多数の動物に対する高血糖の影響を調べることを可能にする。この研究は、正常または傷害誘発条件下での脳細胞増殖に対する高血糖の影響についての調査を進める方法を説明する。

慢性的な高血糖症処置の1つの重大な制限は、いくつかの実験において、慢性浸潤後にいくつかの魚が高血糖を示さないことであるDグルコース水中(111mMで14日間)。応答性および非応答性魚の割合は、Dorsemansおよび同僚(2016年)がそれぞれ83%対17%と以前に推定している。魚は、年齢、性別、および膵臓β細胞をより多く作ることによって高血糖を補う能力によって、個々の感受性を示す可能性がある34,35 。急性高血糖症の場合、注射の1.5時間後に血糖値はかなり均質であり、この方法の堅牢性を実証している。

この手順の重要なステップは、血糖値の測定に関係します。まれに、眼の空洞を満たしている血液の量は、グルコース試験片の充填を可能にするには低すぎる。さらに、魚は血液凝固を避けるために氷上に長時間放置してはいけません。しかし、それらは麻酔の誘導を確実にするのに十分な時間氷上に残すべきであるiaと動物の死。また、急性高血糖症の場合、注入されるD-グルコースの量は、魚のサイズを考慮して変更されるべきであることに言及することも重要である。 50μLの腹腔内注射は、中型魚(0.5g)用に設計されている。実際、小さな魚は50μLの腹腔内注射を受けることができず、動物の苦しみを防ぎ、溶液が圧力によって真っ直ぐ押し戻されるのを避けるために注射量を減らさなければならない。

別の重要なステップは、成人の終脳の刺傷による損傷の再現性である。技術的な経験が必要です。さらに、関心領域の3つの連続する区画および少なくとも3つの動物で計数を行うべきである。より大きな脳領域における自動計数は、神経新生の過程における高血糖の全体的効果に関する重要な情報を明らかにすることができる。

ゼブラフを使うもう一つの理由ishは、PET / CTを用いた放射性標識分子の生体内分布をモニターする能力のためのものである。ここでは、[18 F] -FDGを使用し、ゼブラフィッシュ体全体の分布、特に脳および脊髄を含むその分布を実証した。そのような技術は、インビボモデルにおける潜在的な治療剤の送達および生物蓄積を決定する際に特に重要である。この技術はまた、いくつかの分子が血液脳関門を通過して生理学的または病態生理学的条件下で中枢神経系に及ぼす潜在的影響を決定する能力を調査する代替方法を表す。実際、高血糖および低血糖は血液脳関門透過性を調節することが知られている36

腹腔内注射後のゼブラフィッシュにおけるPET / CT画像化の1つの重要な制限は、捕捉中の動きを避けるために魚を麻酔する必要があることである。そのような麻酔心拍数、ひいては放射性トレーサの体内分布を大きく減少させる可能性がある。この問題を解決するために、使用される放射性同位元素のイメージングプロトコールおよび半減期に応じて、魚を注入して、数分または数時間新鮮な水中で回復させることができる。さらに、腹腔内注射は、腹膜腔内での強いシグナルの蓄積をもたらし得る。

結論として、この研究は、ゼブラフィッシュにおける高血糖のモデルを確立し、放射性標識分子分布をモニターする効率的な方法を説明した。このようなアプローチは、脳恒常性および潜在的な治療剤の生体内分布に及ぼす代謝障害の影響の調査に関する研究の分野を開くことができる。

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Disclosures

潜在的な利益相反は開示されていない。

Acknowledgments

私たちは、ビデオを編集するためのLa RUunion大学のDirection des Usages duNumérique(DUN)、ボイスオーバーのためのLynda-Rose Mottagan、校正のためのMary Osborne-Pellegrinに感謝します(特に、Jean-FrançoisFévrier、Eric Esnault、Sylvain Ducasse)ボイスオーバー、およびCYROIプラットフォームをサポートしています。この作品は、La RUunion大学(BonusQualitéRecherche、Dispositifs incitatifs)、ConseilRégionalde LaRéunion、欧州連合(CPER / FEDER)、およびPhilancia Associationからの助成金によって支えられました。 ACDは、ラ・レユニオン大学(コントラクト・ドクター)の国際学術院からのフェローシップ・グラントの受領者です。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1mL Luer-Lok Syringe BD, USA 309628
4',6'-diamidino-2-phenylindole (DAPI) Sigma-Aldrich, Germany D8417
7 mL bijou container plain lab Dutscher, France 080171
D-glucose Sigma-Aldrich, Germany 67021
Digital camera Life Sciences, Japan Hamamatsu ORCA-ER
Disposable base molds  Simport, Canada M475-2
Donkey anti-rabbit Alexa fluor 488 Life Technologies, USA A21206
Embedding center Thermo Scientific, USA Shandon Histocentre 3
Fluorescence microscope Nikon, Japan Eclipse 80i
Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) Cyclotron, France
Glucometer test strip LifeScan, France One-Touch 143 Ultra
Goat anti-mouse Alexa fluor 594 Life Technologies, USA A11005
In-Vivo Imaging System TriFoil Imaging, Canada Triumph Trimodality 
Microtome Thermo Scientific, USA Microm HM 355 S
Monoclonal mouse anti-PCNA DAKO, USA clone PC10
Paraformaldehyde (PFA) Sigma-Aldrich, Germany P6148-500G
Polyclonal rabbit anti-GFAP DAKO, USA Z033429
Slide drying bench Electrothermal, USA MH6616
Sodium chloride Sigma-Aldrich, Germany S9888
Sodium citrate trisodium salt dehydrate  Prolabo, France 27833.294
Sterile needle BD Microlance 3 30 G 1/2 ; 0.3 mm× 13 mm
Student Dumont #5 Forceps Fine Science Tools 91150-20
Student surgical scissors Fine Science Tools 91400-14
Superfros Plus Gold Slides Thermo Scientific, USA FT4981GLPLUS
Surgical microscope Leica, France M320-F12
Tissue embedding cassettes Simport, Canada M490-10
Tissue embedding medium LeicaBiosystems, USA 39602004
Toluene Sigma-Aldrich, Germany 244511
Tricaine MS-222 Sigma-Aldrich, Germany A5040
Triton X100 Sigma-Aldrich, Germany X100-500 mL
Vectashield medium  Vector Laboratories, USA H-1000
Xylene Sigma-Aldrich, Germany 534056
Fish Strain AB
Saline phosphate buffer (10X PBS) pH 7.4 (for 1 liter) For preparing 10X PBS, add the following  salts and complete to 1 liter with distilled water
Potassium chloride (MM : 74.55 g/mol): 2.00 g Sigma-Aldrich, Germany 746436
Potassium phosphate monobasic (MM: 136,09 g/mol): 2.40g Sigma-Aldrich, Germany 795488
Sodium chloride (MM : 58.44 g/mol): 80.00 g  Sigma-Aldrich, Germany S9888
Sodium phosphate dibasic (MM: 141,96 g): 14,40 g Sigma-Aldrich, Germany 795410

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. W. Diabetes. , Available from: http://www.who.int/diabetes/en (2016).
  2. Ho, N., Sommers, M. S., Lucki, I. Effects of diabetes on hippocampal neurogenesis: links to cognition and depression. Neurosci Biobehav Rev. 37 (8), 1346-1362 (2013).
  3. Cukierman, T., Gerstein, H. C., Williamson, J. D. Cognitive decline and dementia in diabetes--systematic overview of prospective observational studies. Diabetologia. 48 (12), 2460-2469 (2005).
  4. Gaudieri, P. A., Chen, R., Greer, T. F., Holmes, C. S. Cognitive function in children with type 1 diabetes: a meta-analysis. Diabetes Care. 31 (9), 1892-1897 (2008).
  5. Brismar, T., et al. Predictors of cognitive impairment in type 1 diabetes. Psychoneuroendocrinology. 32 (8-10), 1041-1051 (2007).
  6. Ojo, O., Brooke, J. Evaluating the Association between Diabetes, Cognitive Decline and Dementia. Int J Environ Res Public Health. 12 (7), 8281-8294 (2015).
  7. Capes, S. E., Hunt, D., Malmberg, K., Pathak, P., Gerstein, H. C. Stress hyperglycemia and prognosis of stroke in nondiabetic and diabetic patients: a systematic overview. Stroke. 32 (10), 2426-2432 (2001).
  8. Stead, L. G., et al. Hyperglycemia as an independent predictor of worse outcome in non-diabetic patients presenting with acute ischemic stroke. Neurocrit Care. 10 (2), 181-186 (2009).
  9. Kagansky, N., Levy, S., Knobler, H. The role of hyperglycemia in acute stroke. Arch Neurol. 58 (8), 1209-1212 (2001).
  10. Gilmore, R. M., Stead, L. G. The role of hyperglycemia in acute ischemic stroke. Neurocrit Care. 5 (2), 153-158 (2006).
  11. Desilles, J. P., et al. Diabetes mellitus, admission glucose, and outcomes after stroke thrombolysis: a registry and systematic review. Stroke. 44 (7), 1915-1923 (2013).
  12. Dorsemans, A. C., et al. Impaired constitutive and regenerative neurogenesis in adult hyperglycemic zebrafish. J Comp Neurol. , (2016).
  13. Schmidt, R., Strähle, U., Scholpp, S. Neurogenesis in zebrafish - from embryo to adult. Neural Dev. 8, 3 (2013).
  14. Kizil, C., Kaslin, J., Kroehne, V., Brand, M. Adult neurogenesis and brain regeneration in zebrafish. Dev Neurobiol. 72 (3), 429-461 (2012).
  15. Grandel, H., Brand, M. Comparative aspects of adult neural stem cell activity in vertebrates. Dev Genes Evol. 223 (1-2), 131-147 (2013).
  16. Lindsey, B. W., Tropepe, V. A comparative framework for understanding the biological principles of adult neurogenesis. Prog Neurobiol. 80 (6), 281-307 (2006).
  17. März, M., et al. Heterogeneity in progenitor cell subtypes in the ventricular zone of the zebrafish adult telencephalon. Glia. 58 (7), 870-888 (2010).
  18. Chapouton, P., Jagasia, R., Bally-Cuif, L. Adult neurogenesis in non-mammalian vertebrates. Bioessays. 29 (8), 745-757 (2007).
  19. Lindsey, B. W., Darabie, A., Tropepe, V. The cellular composition of neurogenic periventricular zones in the adult zebrafish forebrain. J Comp Neurol. 520 (10), 2275-2316 (2012).
  20. Sarras, M. P., Intine, R. V. Use of Zebrafish as a Disease Model Provides a Unique Window For Understanding the Molecular Basis of Diabetic Metabolic Memory. Zebrafish. , 2611-2619 (2012).
  21. Oka, T., et al. Diet-induced obesity in zebrafish shares common pathophysiological pathways with mammalian obesity. BMC Physiol. 10, 21 (2010).
  22. Capiotti, K. M., et al. Persistent impaired glucose metabolism in a zebrafish hyperglycemia model. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. 171, 58-65 (2014).
  23. Capiotti, K. M., et al. Hyperglycemia induces memory impairment linked to increased acetylcholinesterase activity in zebrafish (Danio rerio). Behav Brain Res. 274, 319-325 (2014).
  24. Schmidt, R., Beil, T., Strähle, U., Rastegar, S. Stab wound injury of the zebrafish adult telencephalon: a method to investigate vertebrate brain neurogenesis and regeneration. J Vis Exp. (90), e51753 (2014).
  25. Diotel, N., et al. Effects of estradiol in adult neurogenesis and brain repair in zebrafish. Horm Behav. 63 (2), 193-207 (2013).
  26. Rodriguez Viales, R., et al. The helix-loop-helix protein id1 controls stem cell proliferation during regenerative neurogenesis in the adult zebrafish telencephalon. Stem Cells. 33 (3), 892-903 (2015).
  27. Kaslin, J., Ganz, J., Brand, M. Proliferation, neurogenesis and regeneration in the non-mammalian vertebrate brain. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 363 (1489), 101-122 (2008).
  28. Kroehne, V., Freudenreich, D., Hans, S., Kaslin, J., Brand, M. Regeneration of the adult zebrafish brain from neurogenic radial glia-type progenitors. Development. 138 (22), 4831-4841 (2011).
  29. Alunni, A., Bally-Cuif, L. A comparative view of regenerative neurogenesis in vertebrates. Development. 143 (5), 741-753 (2016).
  30. März, M., Schmidt, R., Rastegar, S., Strähle, U. Regenerative response following stab injury in the adult zebrafish telencephalon. Dev Dyn. 240 (9), 2221-2231 (2011).
  31. Wullimann, M., Rupp, B., Reichert, H. Neuroanatomy of the zebrafish brain: A topological atlas. , Birhaüser Verlag. Basel, Switzerland. 1-144 (1996).
  32. Pellegrini, E., et al. Identification of aromatase-positive radial glial cells as progenitor cells in the ventricular layer of the forebrain in zebrafish. J Comp Neurol. 501 (1), 150-167 (2007).
  33. Zupanc, G. K., Hinsch, K., Gage, F. H. Proliferation, migration, neuronal differentiation, and long-term survival of new cells in the adult zebrafish brain. J Comp Neurol. 488 (3), 290-319 (2005).
  34. Sarras, M. P., Intine, R. V. Use of Zebrafish as a Disease Model Provides a Unique Window For Understanding the Molecular Basis of Diabetic Metabolic Memory. iConcept Press. , 2611-2619 (2013).
  35. Connaughton, V. P., Baker, C., Fonde, L., Gerardi, E., Slack, C. Alternate Immersion in an External Glucose Solution Differentially Affects Blood Sugar Values in Older Versus Younger Zebrafish Adults. Zebrafish. , (2016).
  36. Prasad, S., Sajja, R. K., Naik, P., Cucullo, L. Diabetes Mellitus and Blood-Brain Barrier Dysfunction: An Overview. J Pharmacovigil. 2 (2), 125 (2014).

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発達生物学、124号、脳修復、生体内分布、糖尿病、高血糖、ゼブラフィッシュ、神経新生、PET / CT、
ゼブラフィッシュにおける高血糖症の急性および慢性モデル:高血糖が神経新生および放射性標識分子の生体内分布に及ぼす影響を評価する方法
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Dorsemans, A. C., LefebvreMore

Dorsemans, A. C., Lefebvre d'Hellencourt, C., Ait-Arsa, I., Jestin, E., Meilhac, O., Diotel, N. Acute and Chronic Models of Hyperglycemia in Zebrafish: A Method to Assess the Impact of Hyperglycemia on Neurogenesis and the Biodistribution of Radiolabeled Molecules. J. Vis. Exp. (124), e55203, doi:10.3791/55203 (2017).

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