يعد تصفية الأنسولين الكبدي أمرا بالغ الأهمية لتنظيم توازن الجلوكوز. توضح هذه المقالة إجراء سهل الاستخدام للتروية الكبدية لتقييم معدل تصفية الأنسولين الكبدي في الموقع مباشرة في الفئران.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يعد تصفية الأنسولين الكبدي أمرا بالغ الأهمية لتنظيم توازن الجلوكوز. توضح هذه المقالة إجراء سهل الاستخدام للتروية الكبدية لتقييم معدل تصفية الأنسولين الكبدي في الموقع مباشرة في الفئران.
يعد تصفية الأنسولين الكبدي أمرا ضروريا للحفاظ على توازن الجلوكوز ويرتبط ارتباطا وثيقا باضطرابات التمثيل الغذائي مثل السمنة ومقاومة الأنسولين ومرض السكري. يعد القياس الدقيق لتصفية الأنسولين أمرا حيويا لفهم الآليات الكامنة وراء هذه الحالات. يقدم هذا البروتوكول إجراء مباشرا وسهل الاستخدام للتروية الكبدية في الفئران ، مصمما خصيصا لتقييم معدل تصفية الأنسولين الكبدي بشكل مباشر. تتضمن الطريقة قنية دقيقة للوريد البابي والوريد الأجوف السفلي فوق الإيجابي لإنشاء نظام نضح في الموقع يحاكي الظروف الفسيولوجية. يوجه البروتوكول الباحثين خلال كل مرحلة من مراحل الإجراء ، من التحضير الجراحي وإعداد نظام التروية إلى جمع العينات وتحليلها. يتم توفير تعليمات مفصلة ، جنبا إلى جنب مع النتائج التمثيلية والنصائح المهمة لتحسين الإجراء. ويرافق البروتوكول المكتوب فيديو تعليمي، ويقدم تعليمات ورسوم توضيحية متعمقة بصريا، مما يجعله مرجعا شاملا ومتاحا للعلماء لاستكشاف الآليات الجزيئية الكامنة وراء استقلاب الأنسولين الكبدي وإزالته.
أصبح اكتشاف الأنسولين أحد المعالم البارزة في القرن الماضي. يعرف الكثير عن تنظيم تخليق الأنسولين وإفرازه ووظائفه الفسيولوجية في الأنسجة الأيضية. ومع ذلك، كان هناك تركيز أقل على تحلل الأنسولين وآلياته التنظيمية. يمكن فهم استقلاب الأنسولين على أنه التفاعل بين وظيفة خلايا بيتا ومقاومة الأنسولين (IR) أو الحساسية وتصفية الأنسولين. إلى جانب إفراز الأنسولين ، يلعب تصفية الأنسولين الكبدي دورا مهما في الحفاظ على مستوى الأنسولين الاستتبابي الضروري للوصول إلى الأنسجة المستهدفة المحيطية وتسهيل عمل الأنسولين المناسب1. حددت دراسات متعددة ضعف تصفية الأنسولين كعامل حاسم في التسبب في فرط أنسولين الدم في متلازمة التمثيل الغذائي ، وكذلك في حالات أخرى مثل مرض السكري من النوع2،3 ، والتهاب الكبد الدهني غير الكحولي4 ، ومتلازمة المبيضالمتعدد الكيسات 5. وبالتالي ، فإن فرط أنسولين الدم الثانوي إلى انخفاض التصفية قد يلعب دورا في التسبب في مرض التمثيل الغذائي. الاستراتيجيات التي تعمل على تحسين تصفية الأنسولين لديها القدرة على عكس الآثار غير المواتية لفرط الأنسولين في الدم لدى هؤلاء الأفراد.
الأنسولين له نمط فريد من نوعه في التوزيع. يعتمد مستوى الأنسولين البلازما المتداول على التوازن بين إفراز الأنسولين وإزالته. يفرز البنكرياس الأنسولين في الوريد البابي بطريقة نابضة ، ويوجهه إلى خلايا الكبد. باعتباره أول عضو يواجه إفراز الأنسولين ، يحلل الكبد غالبية الأنسولين خلال مروره الأول ، وهو ما يمثل 60٪ -70٪ من إجمالي الأنسولين6. يخرج الأنسولين المتبقي من الكبد عبر الوريد الكبدي ، ويدخل الدورة الدموية الجهازية ، حيث يتم استخدامه جزئيا بواسطة الأنسجة الطرفية (العضلات والأنسجة الدهنية والكلى) قبل أن يتم استخراجه بواسطة الكبد خلال مروره الثاني عبر الشريان الكبدي7.
يعد القياس الدقيق لتصفية الأنسولين أمرا بالغ الأهمية. يعد القياس المباشر لتصفية الأنسولين الكبدي في الدراسات البشرية أمرا صعبا لأن الحصول على عينات دم من البوابة والأوردة الكبدية أمر صعب. تستخدم كل من الطرق المباشرة وغير المباشرة لتقدير تصفية الأنسولين في البشر والنماذج الحيوانية. يتم استخدام ما يقرب من ثلاث استراتيجيات لقياس تصفية الأنسولين بشكل غير مباشر. تتضمن التقييمات الأكثر استخداما في الممارسة السريرية طرقا تستند إلى نسبة المولار C / الأنسولين8. يرتكز هذا النهج على الإفراز متساوي المولار لكل من الببتيدات وغياب استخراج الببتيد C بواسطة الكبد9. تعتمد المجموعة الثانية من الطرق على التحليل الرياضي لمنحنيات اضمحلال البلازما للأنسولين بعد إدخال معروف ومحدد: الهرمون في الدورةالدموية 2،10،11. تعتمد الطريقة الثالثة على حقيقة أن ضخ الأنسولين بمعدل ثابت يؤدي إلى مستويات ثابتة من الهرمون في الدم ، حيث يتطابق معدل الإزالة مع معدل الإعطاء12. تعكس هذه الطرق غير المباشرة في المقام الأول تصفية الأنسولين بشكل عام في الجسم. بالنظر إلى أن الكبد هو الموقع الأساسي لتصفية الأنسولين ويلعب دورا مهما في هذه العملية ، فمن الضروري إجراء تقييم مباشر لإزالة الأنسولين الكبدي.
قامت الدراسات السابقة بقياس استخراج الأنسولين الكبدي بشكل مباشر في السليمة13،14. استخدمت الدراسات أيضا نموذجا معزولا لكبد الفئران المنغمس لتقييم استخراج الأنسولين من الكبد15،16. نظرا للتوافر العالي للسلالات المعدلة وراثيا ، تعمل الفئران كنماذج قيمة للتحقيق في المسارات الجزيئية. استخدمت بعض الدراسات17 تروية الكبد لتقييم تصفية الأنسولين الكبدي مباشرة في نموذج الفأر. في هذه الدراسات ، يتم حقن مادة تحتوي على الأنسولين البشري في الوريد البابي ويتم جمعها من الوريد الأجوف السفلي. تشير نسبة الأنسولين التي يمتصها الكبد إلى خلوصه. تحافظ تقنية نضح الكبد على الكبد في ظل ظروف شبه فسيولوجية عن طريق تدوير إنشاءات دافئة ومؤكسجة وغنية بالمغذيات عبر الأوعية الدموية في الكبد. ومع ذلك ، لا توجد إرشادات عملية كافية ونصائح أساسية لتطوير هذه التقنية ونشرها.
وبالتالي ، في حين أن تصفية الأنسولين الكبدي قد حظيت باهتمام متزايد ، فإن دورها في الاضطرابات ، وكذلك آلياته الجزيئية ، لا يزال غير واضح18. لذلك ، هناك حاجة ماسة إلى التقنيات المتقدمة في مجال البحث العلمي. يحدد هذا البروتوكول إجراء مفصل معدل للتروية الكبدية في الفئران لتقييم تصفية الأنسولين الكبدي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضا استخدام هذه الطريقة لدراسة آثار الأدوية على الكبد ، بما في ذلك تأثير المرور الأول ، وعمليات نقل الأدوية ، وجوانب أخرى مختلفة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل لجنة رعاية واستخدامه بجامعة نانجينغ الطبية (IACUC-2105018) واتبع إرشادات اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامها. تم الحفاظ على جميع الفئران C57BL / 6N في دورة إضاءة / ظلام مدتها 12 ساعة مع حرية الوصول إلى الطعام والماء. تم تقسيم الفئران البالغة من العمر ستة أسابيع بشكل عشوائي إلى مجموعة نظام تشاو الغذائي (CD) ومجموعة نظام غذائي غني بالدهون (HFD). تم تغذية مجموعة HFD بنظام غذائي غني بالدهون بنسبة 60٪ واستمرت في هذا النظام الغذائي حتى عمر 10 أسابيع. كان متوسط وزن الجسم 28.55 جم ± 1.2 غرام لمجموعة HFD و 24.3 غرام ± 0.48 غرام للمجموعة الشاهدة. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. التحضير
2. القسطرة الجراحية
3. نضح الكبد
4. تحليل البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يحدد هذا البروتوكول إجراء تسريب الكبد لحساب تصفية الأنسولين الكبدي مباشرة. هذا النموذج موثوق به وقابل للتكرار. يظهر مثال على النتائج التي تم الحصول عليها من تجربة في الشكل 3. بعد فترة توازن مدتها 10 دقائق ، تم ترشيح عازلة KRBH المكملة ب 4.0 نانوغرام / مل من الأنسولين البشري عبر الوريد البابي لمدة 30 دقيقة. تم جمع سائل التروية من القسطرة في الوريد الأجوف السفلي فوق الهيباتيك على فترات مدتها دقيقتان ، وتم قياس تركيز الأنسولين البشري في سائل التروية. يتم عرض النتائج هنا على أنها متوسط ± SEM. يظ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الخطوات الحاسمة في البروتوكول
يجب إجراء العمليات الجراحية الموصوفة أعلاه بعناية لطيفة لتجنب حدوث أي آفات في الكبد. علاوة على ذلك ، فإن البنية الهشة لجدار الأوعية الدموية في الكبد تجعله عرضة للثقب والنزيف اللاحق إذا لم يتم التعامل معه بحذر أثناء القنية. يتم استخدام أنابيب السيليكون الأكثر نعومة في هذا البروتوكول لتقليل الضرر الذي يلحق بالأوعية الدموية. يوصى بإجراء القسطرة من قبل جراح متمرس يجب أن يتدرب بشكل متكرر لزيادة معدل نجاح التنبيب وتقليل مدة الإجراء.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ولم يعلن عن أي تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82200948 و 82270921 و 82170882).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 60٪ نظام غذائي غني بالدهون | أنظمة غذائية بحثية ، الولايات المتحدة الأمريكية | D12492 | |
| مجموعة فحص ألانين أمينوترانسفيراز | نانجينغ جيانتشنغ معهد الهندسة الحيوية | C009-2-1 | |
| الجلوكوز اللامائي | سانجون للتكنولوجيا الحيوية | 50-99-7 | 500 جرام |
| أسبارتات أمينوترانسفيراز كيت | نانجينغ جيانتشنغ معهد الهندسة الحيوية | C010-2-1 | |
| مصل الأبقار ألبومين | GeminiBio | 700-107P | كونتور خال من الأحماض الدهنية |
| TS مقياس الجلوكوز في الدم | باير | PH220800019 | |
| كونتور TS شرائط اختبار جلوكوز الدم | باير | DP38M3F05A | |
| الهيبارين الصوديوم | تشانغتشو تشيان هونغ بيو فارما | H32022088 | 12500 وحدة / 2 مل |
| أنسولين بشري | نوفو نورديسك | S20191007 | 300 وحدة / 3 مل |
| مجموعة المقايسة المناعية للأنسولين البشري | Ezassay Biotechnology | HM200 | |
| KRBH Buffer (سكر ، خالي من BSA) | SL65501 | 500 مل | |
| جهاز أكسجين غشائي | Xi'an Xijing للأجهزة الطبية | 5 | |
| مقص مجهري | شنغهاي Jinzhong | YBC020 | |
| مشبك دقيق serrefine | نينغبو إبرة طبية | 180709 | |
| ملقط الجراحة المجهرية | شنغهاي Jinzhong | WA3010 ، WA3020 | |
| مرشح نوع الإبرة | N-buliv | LG05-133-2 | |
| محلول بوفيدون اليود | شنغهاي ليكانج مطهر عالي التقنية | 20231016J | |
| مضخة 11 النخبة | هارفارد جهاز | PC5 ؛ 70-4500 | |
| ضام | Globalebio (بكين) التكنولوجيا | GEKK-10mm | 10 مم |
| أنابيب السيليكون | السلع | العلمية#BB518-12 | 0.31 مم & 0.64 مم |
| أنابيب سيليكون | فيشر العلمية | # 11-189-15A | معرف 0.5 مم |
| حقن كلوريد الصوديوم | باكستر | S2402023 | 4.5 جم / 500 مل |
| خياطة | الحرير الجراحيYangzhou Huanyu Medical Equipment | 6-0 | |
| درجة الحرارة | Xi'an Xijing الأجهزة الطبية | 6 | |
| حمام مائي ترموستاتي | Jiaxing Junsi Electronics | HIH-1 | 220 V 50 HZ |
| مفصل ثلاثي الاتجاهات | YISAI | AQTCY1.6 | ID 0.4 مم |
| حقن زيلازين هيدروكلوريد | ShengXin | 20240106 | 200 مجم / 2 مل |
| زولتيل 50 | فيرباك | WK001 | 250 ملجم/5 مل |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.