Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Alternativ nedsenking i glukose for å produsere langvarig hyperglykemi hos sebrafisk

Published: May 5, 2021 doi: 10.3791/61935
Automatic Translation
1, 1,2, 1,3, 1
1Department of Biology, American University, 2Center for Behavioral Neuroscience, American University, 3Department of Chemistry, American University

Summary

Denne protokollen induserer ikke-invasivt hyperglykemi hos sebrafisk i opptil 8 uker. Ved hjelp av denne protokollen kan en grundig studie av bivirkningene av hyperglykemi gjøres.

Abstract

Sebrafisk (Danio rerio) er en utmerket modell for å undersøke effekten av kronisk hyperglykemi, et kjennetegn på Type II Diabetes Mellitus (T2DM). Denne alternative nedsenkningsprotokollen er en ikke-invasiv, trinnvis metode for å indusere hyperglykemi i opptil åtte uker. Voksen sebrafisk er vekselvis utsatt for sukker (glukose) og vann i 24 timer hver. Sebrafisken begynner behandling i en 1% glukoseløsning i 2 uker, deretter en 2% løsning i 2 uker, og til slutt en 3% løsning for de resterende 4 ukene. Sammenlignet med vannbehandlede (stress) og mannitolbehandlede (osmotiske) kontroller, har glukosebehandlet sebrafisk betydelig høyere blodsukkernivåer. Den glukosebehandlede sebrafisken viser blodsukkernivåer på 3 ganger kontrollene, noe som tyder på at etter både fire og åtte uker kan hyperglykemi oppnås. Vedvarende hyperglykemi var assosiert med økt Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) og økt kjernefysisk faktor Kappa B (NF-kB) nivåer i netthinnen og reduserte fysiologiske responser, samt kognitive underskudd som tyder på at denne protokollen kan brukes til å modellere sykdomskomplikasjoner.

Introduction

Sebrafish (Danio rerio) blir raskt en mye brukt dyremodell for å studere både sykdom og kognisjon1. Den enkle genetiske manipulasjonen og embryonale gjennomsiktigheten gjennom de tidlige utviklingsstadiene, gjør dem til en førsteklasses kandidat til å studere menneskelige sykdommer med et kjent genetisk grunnlag. For eksempel har sebrafisk blitt brukt til å studere Holt-Oram syndrom, kardiomyopatier, glomerulocystisk nyresykdom, muskeldystrofi og diabetes mellitus (DM) blant andre sykdommer1. I tillegg er sebrafiskmodellen ideell på grunn av artens lille størrelse, enkel vedlikehold og høy fecundity2,3.

Sebrafisk bukspyttkjertelen er både anatomisk og funksjonelt lik pattedyr bukspyttkjertelen4. Dermed gjør de unike egenskapene til størrelse, høy fecundity og lignende endokrine strukturer sebrafisk til en passende kandidat for å studere DM-relaterte komplikasjoner. I sebrafisk er det to eksperimentelle metoder som brukes til å indusere langvarig hyperglykemi som er karakteristisk for DM: en tilstrømning av glukose (modellering type 2) og opphør av insulinsekresjon (modellering Type 1)5,6. Eksperimentelt, for å stoppe insulin sekresjon, bukspyttkjertelen β-celler kan kjemisk ødelegges ved hjelp av enten Streptozotocin (STZ) eller Alloxan injeksjoner. STZ har blitt brukt med hell hos gnagere og sebrafisk, noe som resulterer i komplikasjoner forbundet med retinopati7,8,9, kognitive svekkelser10og lemregenerering11. Men i sebrafisk regenererer β celler etter behandling, noe som fører til at "boosterinjeksjoner" av STZ er nødvendige for å opprettholde diabetikerforhold12. Alternativt kan bukspyttkjertelen til sebrafisken fjernes6. Dette er begge svært invasive prosedyrer, på grunn av flere injeksjoner, og omfattende gjenopprettingstid.

Omvendt kan hyperglykemi induseres ikke-invasivt gjennom eksponering for eksogen glukose. I denne protokollen er fisk nedsenket i en svært konsentrert glukoseløsning i 24 timer5,13 eller kontinuerlig i 2 uker14,15,16. Eksogen glukose tas opp transdermalt, ved inntak og/eller over gjellene, noe som resulterer i forhøyede blodsukkernivåer. Siden denne ikke-invasive teknikken ikke direkte manipulerer insulinnivået, kan den ikke hevde å indusere Type 2 DM. Det kan imidlertid brukes til å undersøke komplikasjoner forårsaket av hyperglykemi, som er et av de viktigste symptomene på type 2 DM.

Nylig ble sebrafiskmutanten pdx1-/- utviklet ved å manipulere bukspyttkjertelen og duodenal homeobox 1-genet, et gen knyttet til den genetiske årsaken til type 2 DM hos mennesker. Ved hjelp av denne mutanten har forskere vært i stand til å gjenskape utviklingsforstyrrelser i bukspyttkjertelen, høyt blodsukker og studere hyperglykemiindusert diabetisk retinopati17,18.

I dette dokumentet beskriver vi en ikke-invasiv hyperglykemiinduksjonsmetode som bruker en vekslende nedsenkningsprotokoll. Denne protokollen opprettholder hyperglykemiske forhold i opptil 8 uker med påfølgende komplikasjoner observert. Kort sagt, voksen sebrafisk plasseres i en sukkeroppløsning i 24 timer og deretter en vannløsning i 24 timer. I motsetning til kontinuerlig nedsenking i eksterne glukoseløsninger, etterligner vekslende dager mellom sukker og vann økningen og fallet av blodsukker i diabetes. En vekslende glukoseprotokoll gjør det i tillegg mulig å indusere hyperglykemi i lengre perioder, da sebrafisken ikke er like i stand til å kompensere for de høye eksterne glukoseforholdene. Som prinsippbevis gir vi data som viser at hyperglykemi indusert ved hjelp av denne protokollen endrer retinal kjemi og fysiologi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle prosedyrer ble godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee ved American University.

1. Klargjøring av løsningstankene

  1. Få seks tanker, to for hver eksperimentell gruppe (glukose, mannitol og vann). Merk en av de to tankene 'boligtank' (den vil huse fisken) og merk den andre 'løsningstanken' (den vil holde løsningen).
    MERK: Mannitolbehandlingsgruppen er osmotisk kontroll, og vannbehandlingsgruppen er en håndterings-/stresskontroll. Det er viktig å holde tankene, flyselskapene/flysteinene, lokkene og rengjøringsutstyrene atskilt for hver behandlingsgruppe
  2. Bruk en 2 L tank hvis det totale antallet fisk som brukes er mindre enn 20. Bruk en 4 L tank hvis det totale antallet fisk som brukes er mer enn 20.
    MERK: Bruk N på 5-10 per behandlingsgruppe per prøvetidspunkt.
  3. Oppbevar tankene i et vannbad ved 28-29 °C for å opprettholde vanntemperaturen.
  4. På dag 1 legger du fisken i sine respektive behandlingsløsninger (glukose, mannitol, vann) i 24 timer ('Vann til behandling'). På dag 2 overfører du fisken fra sine behandlingsløsninger til vann i 24 timer ('Behandling til vann'). På dag 3, overfør fisken fra vann til behandlingsløsninger ('Vann til behandling'). Denne vekslende eksponeringen fortsetter for resten av eksperimentet (figur 1). Overfør vannbehandlet kontrollfisk fra vann til vann daglig.
  5. Sørg for at fisken blir matet og overført innenfor samme 2-timers vindu hver dag gjennom hele eksperimentets varighet.

2. Forbereder fisken

  1. Bruk voksen sebrafisk (4 måneder – 1 år)5.
  2. Fôr fiskeplassen Tetramin flak daglig ved ankomst til laboratoriet.
  3. Registrer pH og temperaturen på alle tankene og registrer fiskens generelle tilstand.

3. Overføring av fisk

  1. Overfør fisk i hver behandlingsgruppe fra boligtanken til den tilsvarende løsningstanken ved hjelp av et standard fiskenett.
  2. Plasser tanken som inneholder fisken tilbake i vannbadet, bytt ut luftsteinen og tanklokket. Denne tanken er nå "boligtanken", og tanken som tidligere holdt fisken er nå "løsningstanken".
  3. Kast den gamle løsningen og rengjør tanken, sammen med tanklokkene, flyselskapene, luftsteinene og garnene for å forhindre opphoping av glukose og mannitol.
    MERK: Ikke vask gjenstander med såpe. Bruk vann og en dedikert skrubbebørste/svamp for hver behandlingstilstand for å rengjøre tankene på riktig måte.
  4. Tørk de nylig rensede "løsningstankene" med et papirhåndkle. Forbered løsningene for neste dag ved hjelp av denne tanken. Sørg for at de andre gjenstandene tørkes og separeres av passende behandlingsgrupper.
    MERK: Ha en logg over hvilke løsninger fisken overføres ut av og inn i hver dag, samt løsningene som er forberedt på neste dag. For eksempel: Fisk overført fra glukose til H2O, ny 1% glukoseløsning forberedt for i morgen.

4. Forberedelse av etteroverføringsløsning

  1. Forbereder sukkerløsninger
    1. Fyll hver løsningstank med 2 L (eller 4 L) systemvann (systemvann er definert som vann som har blitt behandlet med riktig forhold mellom saltoppløsning og har samme temperatur som lager- og behandlingstanker).
    2. Mål riktig mengde glukose og mannitol (se trinn 5 nedenfor) ved hjelp av en topplastevekt og separate veiebåter for hvert kjemikalie.
    3. Tilsett den veide glukose- eller mannitol-aliquoten til den aktuelle, rensede løsningstanken, som bare inneholder systemvann.
    4. Rør glukose- og mannitolløsningene med separate rørestenger i glass til sukkerene er helt oppløst.
    5. Returner løsningstanker til vannbadet og dekk med tilhørende lokk.
  2. Forbereder vannløsninger
    1. Fyll eksperimentelle tanker (2 L eller 4 L) med System Water.
    2. Returner disse "løsningstankene" til vannbadet og dekk med tilhørende lokk.

5. Endre prosenter

  1. Vedlikehold fisken i en 1% løsning i løpet av de første 2 ukene av behandlingen: 40 g glukose eller mannitol i en 4 L tank.
  2. Vedlikehold fisken i en 2% løsning i uke 3 og 4 av behandlingen: 80 g glukose eller mannitol i en 4 L tank.
  3. Vedlikehold fisken i en 3% løsning for de siste 4 ukene av behandlingen: 120 g glukose eller mannitol i en 4 L tank.

6. Måling av blodsukkernivå og innsamling av vev

  1. Bedøv fisk 2 om gangen i en 0,02% Tricaine-løsning.
  2. Decapitate fisken rett bak gjellene ved hjelp av en barberblade.
  3. Mål blodsukkerverdien.
    MERK: Vi bruker en blodsukkermåler (f.eks. Freestyle Lite) for å måle blodsukkeret og plassere teststrimmelen direkte på det eksponerte hjertet (hjerteblodprøve).
  4. Disseker ønsket vev fra fisken (hjerne, muskel, etc.).
  5. Oppbevar oppsamlet vev ved å blinke frysing på tørris og oppbevares i en -80 °C fryser, festes i 4 % paraformaldehyd eller plasseres i en bufferløsning for umiddelbar bruk.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Ved hjelp av denne protokollen (figur 1) forhøyes blodsukkerverdiene betydelig etter både 4 ukers og 8 ukers behandling (figur 2A), med hyperglykemi definert som 3 ganger kontrollgjennomsnittet fra både vannbehandlede og mannitolbehandlede grupper. Vannbehandlede kontroller overføres daglig inn og ut av vann, noe som gir en stress-/håndteringskontroll. Mannitol fungerer som en osmotisk kontroll i in vitro glukosestudier19,20, da det er et 6-karbon sukker som glukose, men tas ikke opp av celler. For å være i samsvar med disse studiene, og andre studier i sebrafisk21, administrerte vi mannitol i samme konsentrasjoner som glukose for å avgjøre om observerte effekter skyldtes den høye osmolariteten som følge av glukoseeksponering eller en glukosespesifikk effekt.

Blodsukkeret måles ved å bedøve fisken ved hjelp av 0,02% trikain til gjellebevegelsene har avtatt, og deretter halshugge. Blodsukkernivået, målt med en blodsukkermåler (figur 2B), bestemmes ved å plassere glukometerteststripen direkte på det punkterte hjertet (dvs. hjerteblod).

Retinal vev samlet etter 4 uker med hyperglykemi viser en økning i Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) nivåer (Figur 3A). GFAP-uttrykk observeres i Muller glialceller i netthinnen, som endres i diabetisk retinopati22,23. Økt GFAP-innhold og/eller immunoreaktivitetsmønstre observeres også hos STZ-induserte diabetikerrotter24,25,26,27,28, pdx1-/- mutantfisk17, og i netthinner fra diabetikere29. Denne økningen i GFAP er forbundet med en økning i kjernefysisk faktor Kappa B (NF-kB) nivåer (Figur 3B)30, noe som tyder på hyperglykemi indusert i sebrafisk ved hjelp av den alternative nedsenkningsprotokollen utløser en inflammatorisk respons og reaktiv gliose. ERG-opptak etter 4 ukers behandling identifiserte en redusert respons i glukosebehandlede netthinner sammenlignet med mannitolbehandlede kontroller (figur 4A). Amplituder av både a-bølgekomponenter (fotoreseptor) og b-bølgekomponenter (bipolare celler) reduseres i hyperglykemisk fisk (figur 4B). Disse endrede ERG-svarene er korrelert med spesifikke endringer i røde og / eller grønne kjegler30,21, som virker spesielt følsomme for hyperglykemisk fornærmelse. Endrede ERG-responser observeres også i dyremodeller av diabetes31,32,33,34,35 og diabetikere. Glukosebehandlet sebrafisk viser også redusert kognitiv ytelse (se Rowe et al., 2020, i dette problemet), noe som tyder på at langvarig hyperglykemi også fører til kognitive funksjonsunderskudd som også rapporteres hos eldre diabetespasienter.

Figure 1
Figur 1: Skjematisk for den alternative nedsenkningsprotokollen. Dette er en visuell representasjon av overføringsprosessen. Fisk opprettholdes i 1% løsning i 2 uker, 2% løsning i 2 uker, og deretter 3% løsning for de resterende 4 ukene. Hver dag overføres fisk til enten sukker- eller vannoppløsning. Kontrollbehandlingene overfører fisk inn og ut av vann (0% glukose - håndteringskontroll) hver 24 timer eller inn og ut av mannitol (osmotisk kontroll), med mannitolkonsentrasjoner parallelt med de som brukes til glukose. Vi har målt blodsukkernivået, utført eksperimenter og samlet vev etter 4 og 8 ukers behandling (bokset). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Blodsukkernivået er forhøyet etter 4 og 8 ukers behandling. (A) Den glukosebehandlede fisken har mer enn 3 ganger mengden blodsukker sammenlignet med vann- og mannitolbehandlet kontrollfisk, en betydelig økning (p = 0,029 ved 4 uker; p < 0,001 ved 8 uker). Dette betyr at etter både 4- og 8 uker var sebrafisken behandlet med glukose hyperglykemisk. Data ble samlet inn fra n = 5 mannitolbehandlet fisk, n = 8 glukosebehandlet fisk, og n = 3 vannkontrollfisk etter 4 uker; n = 5 mannitolbehandlet fisk, n = 10 glukosebehandlet fisk, og n = 7 vannbehandlet fisk etter 8 uker. (B) En visuell representasjon av en sebrafisk og Freestyle Lite blodsukkermåler som vi bruker til å måle blodsukkernivået. Blodsukkernivået måles fra en hjerteblodprøve etter at fisken er bedøvet i en 0,02% trikainoppløsning og halshugget. Verdier er gjennomsnittlige ± SE. Stjerner angir signifikante forskjeller der * = p < 0,05; = p < 0,001. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: GFAP-nivåene økes i glukosebehandlet sebrafisk. Glukosebehandlet sebrafisk har økt nivåene av (A) glial fibrillært surt protein (GFAP; 1:1000) og (B) Rel-A (NfK-B; 1:1000) som bestemt fra densitometrianalyse av vestlige flekker. β-aktin (1:1000) fungerte som lastekontroll. Økningen i Rel-A-nivåene var signifikant (p < 0,003, stjerner). W = vannbehandlet kontroll, G = glukosebehandlet, M = mannitolbehandlet. W2, G2, M2 er replikeringer for W, G og M. Dette antyder at det er fornærmelse mot netthinnen i hyperglykemisk sebrafisk som forårsaker reaktiv gliose. (Endret fra figur 7, Tanvir et al., 201830, opprinnelig publisert i henhold til vilkårene i en CC-BY-lisens). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: ERG-responsen reduseres i glukosebehandlet fisk. (A) Representative ERG-spor fra glukosebehandlede (røde), mannitolbehandlede (grønne) og vannbehandlede (svarte) sebrafisk netthinner fremkalt med en 570nm stimulus på rød tilpasningsbakgrunn. Glutamatreseptorblokkeren CNQX (50μM) var til stede i badeløsningen for å isolere fotoreseptor og ON bipolare celleresponser. Enheter: y-akse = μV, x-akse = tid. Den firkantede bølgepulsen gjenspeiler varigheten av lyspulsen. (B) Kvantifisering av endringer i responsamplituder. Gjennomsnittlig normalisert responsamplituder for fotoreseptor-a-bølger (a1 amplitude, høyre), målt som toppen nedadgående avbøyning ved starten av den firkantede lyspulsen, og bipolare celle b-bølger (b2 amplitude, venstre), målt fra trough til peak under lyspulsen. Begge verdiene ble signifikant redusert i glukose- vs. mannitolbehandlet vev (p < 0,001 for a1; p < 0,0001 for b2; n = 14 øyne per behandling). Verdiene ble normalisert til den vannbehandlede kontrollen. Dette er i samsvar med andre diabetikere dyremodeller (som gnagere) og hos mennesker med diabetes. (Hentet fra figur 4, Tanvir et al. 201830, publisert opprinnelig i henhold til vilkårene i en CC-BY-lisens). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Diabetes er et landsdekkende problem. Studier viser at innen 2030 vil anslagsvis 400 millioner mennesker ha en eller annen form for diabetes. I gnagermodeller studeres Type 2 DM ved hjelp av genetisk manipulasjon. Hos rotter gir Zucker diabetiske fettrotter (ZDF) og Otsuka Long-Evans Tokushima fettrotter (OLETF), mer informasjon om effekten av Type 2 DM10. I tillegg har dietter med høyt fettinnhold blitt brukt hos gnagere for å indusere hyperglykemi. Dette gjenspeiler den ikke-invasive prosedyren som er foreslått i dette dokumentet. Ved hjelp av vår ikke-invasive protokoll kan vi indusere hyperglykemi i opptil 8 uker, og derfor simulere langvarig hyperglykemi i ellers sunn sebrafisk.

Etter at blodsukkeret er målt, kan vev (netthinne og hjerne) samles inn for etterfølgende analyse. Fysiologiske forskjeller, som elektroretinogramopptak (ERG), kan måles direkte fra retinal øyekopper21,30. Atferdsresponser (dvs. optomotoriske responser eller kognitive forskjeller (Rowe et al., 2020) kan vurderes før blodsukkermåling. For western blot bestemmelse av proteinnivåer, vev er plassert i RIPA buffer eller flash frosset og lagret ved -80 °C. På grunn av forskjeller i størrelse/ proteininnhold, kan flere netthinner måtte samles før analyse. For immunocytokjemi er vev festet i en 4% paraformaldehydoppløsning i 24 timer og deretter likevektet i en 30% sukroseoppløsning før til frossen seksjonering (20 μm).

For å optimalisere resultatene, vei forsiktig ut både mannitol og glukose, og sørg for at løsningene er grundig blandet. Det er også svært viktig å holde en aktiv tidsplan for overføringsdagene, for å sikre at sukker og vann veksles daglig og samtidig på dagen. Sørg også for å nøye måle ut vannet da for lite eller for mye kan endre konsentrasjonen av løsningen. Til slutt må du nøye overvåke pH og temperaturen på løsningene, da overføring av fisk til ekstreme løsninger kan sjokkere fisken og forårsake dødelighet. Det har ikke vært bevis for at langvarig glukoseeksponering eller høye konsentrasjoner av glukose, når de eksponeres gradvis, har toksiske effekter på sebrafisk. Hvis protokollen følges riktig, bør det ikke forventes fremmede dødsfall av sebrafisken.

Selv om dette er en bevist metode for å indusere hyperglykemi, er en begrensning i denne protokollen at man ikke kan fastslå at fisken er hyperglykemisk til etter at de er ofret. En annen begrensning er at vi ikke vurderer bukspyttkjertelen eller insulinnivået, og derfor kan vi ikke hevde å indusere type 2 diabetes, bare at vi induserer hyperglykemi. Dette er imidlertid også det som gjør denne prosedyren bedre enn konkurrerende metoder: det er ikke-invasivt. Vi har observert komplikasjoner av langvarig hyperglykemi indusert av denne protokollen som er rapportert i gnagermodeller og diabetikere. I fremtiden er det mulig at vi kan bruke denne prosedyren til å se på terapeutiske teknikker som bidrar til å lindre symptomer på DM, for eksempel retinopati.

Oppsummert er denne ikke-invasive vekslende nedsenkningsprotokollen en effektiv måte å indusere hyperglykemi i opptil 8 uker. Denne metoden er et kraftig verktøy som gjør det mulig å undersøke komplikasjoner av kronisk hyperglykemi og etterfølgende bestemmelse av terapeutiske behandlinger. Det gir også mulighet til å sammenligne biomedisinske forskningsfunn på tvers av modellorganismer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikter.

Acknowledgments

Vi vil gjerne anerkjenne VPC, CJR og MCP for utviklingen av denne protokollen. EMM fikk økonomisk støtte fra American University College of Arts and Sciences Graduate Student Support for å utføre denne forskningen. Dette arbeidet ble også støttet av en American University Faculty Mellon Award og finansiering gjennom American University College of Arts and Sciences (begge til VPC).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Airline Tubing petsmart 5291863 This can be used in the tank to circulate air
Airpump petsmart 5094984 This can be used in the tank to circulate air
Airstones petsmart 5149683 This can be used in the tank to circulate air
D-glucose Sigma G8270-5KG
D-mannitol Acros Organics AC125340050
Freestyle Lite Meter Amazon B01LMOMLTU
Freestyle Lite Strips Amazon B074ZN3H2Z
Net petsmart 5175115
Tanks Amazon B0002APZO4

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rubinstein, A. L. Zebrafish: from disease modeling to drug discovery. Current Opinion in Drug Discovery and Development. 6 (2), 218-223 (2003).
  2. Gerlai, R. Associative learning in zebrafish (Danio rerio). Methods in Cell Biology. 101, 249-270 (2011).
  3. Goldsmith, J. R., Jobin, C. Think small: zebrafish as a model system of human pathology. BioMed Research International. , (2012).
  4. Moss, J. B., et al. Regeneration of the pancreas in adult zebrafish. Diabetes. 58 (8), 1844-1851 (2009).
  5. 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. 13 (2), 87-94 (2016).
  6. Etuk, E. U. Animal models for studying diabetes mellitus. Agriculture and Biology Journal of North America. 1 (2), 130-134 (2010).
  7. Agardh, E., Bruun, A., Agardh, C. D. Retinal glial cell immunoreactivity and neuronal cell changes in rats with STZ-induced diabetes. Current Eye Research. 23 (4), 276-284 (2001).
  8. Carmo, A., Cunha-Vaz, J. G., Carvalho, A. P., Lopes, M. C. Nitric oxide synthase activity in retinas from non-insulin-dependent diabetic Goto-Kakizaki rats: correlation with blood-retinal barrier permeability. Nitric Oxide. 4 (6), 590-596 (2000).
  9. Ramsey, D. J., Ripps, H., Qian, H. An electrophysiological study of retinal function in the diabetic female rat. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 47 (11), 5116-5124 (2006).
  10. Biessels, G. J., Gispen, W. H. The impact of diabetes on cognition: what can be learned from rodent models. Neurobiology of Aging. 26 (1), 36-41 (2005).
  11. Intine, R. V., Olsen, A. S., Sarras, M. P. A zebrafish model of diabetes mellitus and metabolic memory. Journal of Visualized Experiments. (72), e50232 (2013).
  12. 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. Research on Diabetes. , iConcept Press Ltd. Hong Kong. (2013).
  13. Gleeson, M., Connaughton, V., Arneson, L. S. Induction of hyperglycaemia in zebrafish (Danio rerio) leads to morphological changes in the retina. Acta Diabetologica. 44 (3), 157-163 (2007).
  14. Capiotti, K. M., et al. Hyperglycemia induces memory impairment linked to increased acetylcholinesterase activity in zebrafish (Danio rerio). Behavioural Brain Research. 274, 319-325 (2014).
  15. Capiotti, K. M., et al. Persistent impaired glucose metabolism in a zebrafish hyperglycemia model. Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology. 171, 58-65 (2014).
  16. Capiotti, K. M., et al. Hyperglycemia alters E-NTPDases, ecto-5'-nucleotidase, and ectosolic and cytosolic adenosine deaminase activities and expression from encephala of adult zebrafish (Danio rerio). Purinergic Signaling. 12 (2), 211-220 (2016).
  17. Ali, Z., et al. Photoreceptor Degeneration Accompanies Vascular Changes in a Zebrafish Model of Diabetic Retinopathy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 61 (2), 43 (2020).
  18. Wiggenhauser, L. M., et al. Activation of Retinal Angiogenesis in Hyperglycemic pdx1-/- Mutants. Diabetes. 69 (5), 1020-1031 (2020).
  19. Chen, X. L., et al. Involvement of HMGB1 mediated signalling pathway in diabetic retinopathy: evidence from type 2 diabetic rats and ARPE-19 cells under diabetic condition. Journal of Ophthalmology. 97, 1598-1603 (2013).
  20. Costa, E., et al. Effects of light exposure, pH, osmolarity, and solvent on the retinal pigment epithelial toxicity of vital dyes. American Journal of Ophthalmology. 155, 705-712 (2013).
  21. Alvarez, Y., et al. Predominant cone photoreceptor dysfunction in a hyperglycemic model of non-proliferative diabetic retinopathy. Disease Models and Mechanisms. 3, 236-245 (2010).
  22. Fletcher, E. L., Phipps, J. A., Wilkinson-Berka, J. L. Dysfunction of retinal neurons and glia during diabetes. Clinical and Experimental Optometry. 88, 132-145 (2005).
  23. Fletcher, E. L., Phipps, J. A., Ward, M. M., Puthussery, T., Wilkinson-Berka, J. L. Neuronal and glial abnormality as predictors of progression of diabetic retinopathy. Current Pharmaceutical Design. 13, 2699-2712 (2007).
  24. Agardh, E., Bruun, A., Agardh, C. D. Retinal glial cell immunoreactivity and neuronal cell changes in rats with STZ- induced diabetes. Current Eye Research. 23, 276-284 (2001).
  25. Barber, A. J., Antonetti, D. A., Gardner, T. W., Group, T. P. S. R. R. Altered expression of retinal occludin and glial fibrillary acidic protein in experimental diabetes. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 41, 3561-3568 (2000).
  26. Lieth, E., et al. Glial reactivity and impaired glutamate metabolism in short-term experimental diabetic retinopathy. Diabetes. 47, 815-820 (1998).
  27. Rungger-Brandle, E., Dosso, A. A., Leuenberger, P. M. Glial reactivity, an early feature of diabetic retinopathy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 41, 1971-1980 (2000).
  28. Zeng, X. X., Ng, Y. K., Ling, E. A. Neuronal and microglial response in the retina of streptozotocin-induced diabetic rats. Visual Neuroscience. 17, 463-471 (2000).
  29. Mizutani, M., Gerhardinger, C., Lorenzi, M. Muller cell changes in human diabetic retinopathy. Diabetes. 47, 445-449 (1998).
  30. Tanvir, Z., Nelson, R., DeCicco-Skinner, K., Connaughton, V. P. One month of hyperglycemia alters spectral responses of the zebrafish photopic electroretinogram. Disease Models and Mechanisms. 11, (2018).
  31. Hancock, H. A., Kraft, T. W. Oscillatory potential analysis and ERGs of normal and diabetic rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45, 1002-1008 (2004).
  32. Layton, C. J., Safa, R., Osborne, N. N. Oscillatory potentials and the b-wave: partial masking and interdependence in dark adaptation and diabetes in the rat. Graefe's Archives for Clinical and Experimental Ophthalmology. 245, 1335-1345 (2007).
  33. Li, Q., Zemel, E., Miller, B., Perlman, I. Early retinal damage in experimental diabetes: electroretinographical and morphological observations. Experimental Eye Research. 74, 615-625 (2002).
  34. Kohzaki, K., Vingrys, A. J., Bui, B. V. Early inner retinal dysfunction in streptozotocin-induced diabetic rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 49, 3595-3604 (2008).
  35. Phipps, J. A., Yee, P., Fletcher, E. L., Vingrys, A. J. Rod photoreceptor dysfunction in diabetes: activation, deactivation, and dark adaptation. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 47, 3187-3194 (2006).

Tags

Tilbaketrekning Utgave 171 Danio rerio Hyperglykemi Glukose Retinopati Alternativ nedsenking
Alternativ nedsenking i glukose for å produsere langvarig hyperglykemi hos sebrafisk
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

McCarthy, E., Rowe, C. J.,… More

McCarthy, E., Rowe, C. J., Crowley-Perry, M., Connaughton, V. P. Alternate Immersion in Glucose to Produce Prolonged Hyperglycemia in Zebrafish. J. Vis. Exp. (171), e61935, doi:10.3791/61935 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter