Karakterisering av Metabolsk Status i humane primater med intravenøs glukosetoleransetest

Summary

Målet med denne protokollen er å presentere en standard metode for å utføre intravenøs glukose toleranse tester (IVGTTs) for å vurdere glykemisk kontroll hos ikke-menneskelige primater og vurdere deres metabolske status fra sunt å dysmetabolic.

Abstract

Intravenøs glukose toleranse test (IVGTT) spiller en sentral rolle i karakterisering av glukose homeostase. Når det tas sammen med serum biokjemiske profiler, inklusive blodsukkernivået i både matet og fastende tilstand, HbA1c, insulin nivåer, klinisk historie av kostholdet, kroppssammensetning, og kroppsvekt status, vurdering av normale og unormale glykemisk kontroll kan gjøres . Tolkning av en IVGTT skjer ved måling av forandringer i glukose og insulinnivåer over tid i forhold til den dekstrose utfordring. Kritiske komponenter som skal vurderes er: topp glukose og insulinnivåer nådd i forhold til T0 (slutten av glukoseinfusjon), glukose-eliminasjonshastighet K utledes fra helningen av hurtig glukose klaring i den første 20 min (T1 til T20), tids for å gå tilbake til grunnlinjen glukose, og arealet under kurven (AUC). Disse tiltakene IVGTT viser karakteristiske forandringer som glukosehomeostase beveger seg fra en frisk toa sykelig metabolske tilstand ^fem. Heri vil vi beskrive den karakteriseringen av ikke-humane primater (Rhesus og Cynomolgus-aper), som er det mest relevante dyremodell av type II diabetes (T2D) hos mennesker og IVGTT og kliniske profiler av disse dyrene fra en mager frisk, for å overvektige dysmetabolic, og T2D tilstand ^{8, 10, 11.}

Introduction

Den IVGTT er en enkel funksjonell analyse som blir rutinemessig brukt for å bestemme den β-cellefunksjon hos mennesker ved forskjellige metabolske tilstander ^{5, 7.} I dyremodeller av T2D, er vel anerkjent som et verktøy for å karakterisere dyr som viser metabolske sykdomsprogresjon fra en sunn til en dysmetabolic hyperglykemisk tilstand ^{8, 9.} Den nærmeste dyremodell av T2D er vist i ikke-humane primater (NHPs), hvorav rhesus og cynomolgus-aper er gode eksempler. Disse dyrene utvikler naturligvis T2D med de samme risikofaktorer for alder og fedme bidra til dens forekomst som hos mennesker ^10. Videre er det en lignende sykdomsprogresjon og pankreatisk patologi som viser amyloidavsetninger som dysmetabolic sykdommen utvikler seg ^11.

Her rapporterer vi på vår standard metode for å utføre en IVGTT i NHPs som en del av vår koloni karakterisering av metabolske status i disse dyrene. Denne metoden erlett å utføre i forhold til andre, mer tidkrevende og kostbare teknikker ^2. Den IVGTT er nyttig for karakterisering av en stor koloni av dyrene hurtig og ofte. Når tatt i betraktning med nivået av glykosylert hemoglobin (HbA1C), dyrets kosthold og matinntak historie, samt deres prosent lean mass og kroppen fett, er det IVGTT normalt tilstrekkelig for å karakterisere et dyr metabolske status og progresjon mot åpenbar diabetes ^{6 8.}

HbA1C representerer den gjennomsnittlige glykemisk nivå over livet til en rød blodceller, noe som gir et pålitelig mål på glukosenivåer i løpet av de siste seks uker til tre måneder. Målt fra fastende baseline blodprøve av IVGTT, gir denne verdien et vindu inn glykemisk kontroll i løpet av månedene mellom prosedyrer. Hvis dyret har gått fra dysmetabolic til diabetiker siden sist IVGTT, ville en HbA1C verdi mye høyere enn deres forrige verdien indikererat overgangen begynte snart etter deres siste IVGTT, mens en HbA1C verdi nærmere sin tidligere verdi skulle tilsi at de har bare nylig overført. Generelt, i rhesusape, verdier HbA1c større enn 6% anses som unormal, og indikerer dårlig glykemisk kontroll ^{10, 23.}

Glykemisk nivåer bør tolkes innenfor rammen av atferd og generelle helsen til dyr som helhet. Diabetiker makaker – som mennesker – utstillings hyperphagia, polydipsi og polyuri. Gruppe bolig av dyr gir betydelige utfordringer for måling av disse indikatorene og den enkelte vare som kreves for dysmetabolic og diabetiske aper. Vi anbefaler enkeltvis boliger dyrene slik at mer personlig omsorg kan gis, og atferdsmessige markører for helsen til ape lettere overvåkes ^8. I tillegg vil diabetiske makaker vise vekttap, samt en forhøyet lipidprofil (øktkolesterol, hypertriglyseridemi) og forstyrret mineralmetabolismen i serumkjemi. Det er viktig å måle markører for lever- og nyrefunksjon i serumkjemi, som skade på disse organene er ofte komplikasjoner av fremrykkende metabolsk forstyrrelse / diabetes, og kan være co-determinanter av glykemisk, lipid og mineral ubalanse ^{9, 11, 18, 24} .

Når du bruker denne metoden, de historiske verdiene som genereres fra flere, hyppige characterizations over livet til en ape er av særlig verdi. Hvis andre prosedyrer, for eksempel en glukose clamp eller gradert glukose infusjonsvæske (GGI), er nødvendig for å fullt ut vurdere et dyrs helse, er det ofte ved første karakterisering når deres historie er utilgjengelig. Men når en baseline har blitt etablert, gjentatte IVGTTs av en frekvens på hver tredje måned er normalt tilstrekkelig for å spore et dyr fremgang. Dette er spesielt viktig når dyrene er registrert i flere studier gjennom etkalenderår basert på deres metabolske status. Mens deres helse kan holde seg relativt stabile i år av gangen, når den metabolske status av et dyr forverres, kan en dramatisk økning i insulinresistens og glukoseintoleranse skje svært raskt. HbA1c-verdier tillate noen interpolering av nedgangen eller forbedring av helsetilstanden til dyret mellom prosedyrer planlagte tre måneders mellomrom. Av denne grunn er denne metoden ideell for å karakterisere dyr som brukes i flere, langsgående studier i løpet av deres naturlige levetid.

Protocol

Alle dyr prosedyrer ble godkjent av David H. Murdock Research Institute IACUC ligger på North Carolina Forskning Campus (NCRC) under protokollen 14-017, til karakterisering av et ikke-menneskelig primat modell av diabetes og prediabetes / insulinresistens og effekt av legemiddel bedre insulinfølsomhet og metabolsk funksjon. 1. Animal Utvalg og Study Forberedelse Velg kosthold og vekt stabile dyr basert på månedlige matinntak og kroppsvekt poster. MERK: Dyr som har utsti…

Representative Results

Resultatene er vist i figur 1 er demonstrative av typiske glukose og insulin kurver fra modne, friske og diabetiske cynomolgus makaker i løpet av en 30 min IVGTT. Data fra friske og avanserte diabetiske aper er vist for å kontrast åpenbare forskjeller mellom dyrene fra begge ytterendene av omfanget av metabolske karakterisering. Dette IVGTT protokollen har blitt brukt med hell av forfatterne i rhesusape med lignende resultater. <p class="jove_content" fo:keep-toge…

Discussion

Den IVGTT vurderer kapasiteten til glukosestimulert insulinfrigjøring ved en enkelt dekstrose infusjon basert på kroppsvekt ^{5, 12, 13.} Fra analysen, er det fastende blodglukose og insulin-nivå oppnådd, og det tillater en vurdering av dyrets kapasitet til å frigjøre insulin og returnere forhøyet glukosenivå mot baseline. Dette gir brukeren informasjon å karakterisere dyret som en normal glukose og insulin nivå sunn kontroll, en hyperinsulinemiske dysmetabolic dyr med normoglycemien, eller en hypergly…

Materials

Allegra X-15R Centrifuge			plasma: 4C @3000 rpm for 10 min
Sorvall ST16R Centrifuge			serum: 22C @3000 rpm for 10 min
Thermo Scientific -86C Freezer, Forma 88000 Series		Model: 88500A
Dextrose 50% (D50)	Webster	07-8008986	I.V. glucose infusate
3mL Luer Lock Syringe	Midwest Veterinary Suppy		serial blood draws
5ml Luer Lock Syringe	Midwest Veterinary Suppy		heparinized saline flush
10mL Luer Lock Syringe	Midwest Veterinary Suppy		delivery of I.V. D50
Gauze sponges 2×2	Midwest Veterinary Suppy	366.23000.4	Used Dry, w/ %70 Alcohol, and 2% Chlorohex Solution
4 ml serum separator tubes	Midwest Veterinary Supply	366.45000.4	blood collection tube for superchem panel
K2EDTA, 2mL	VWR	95057-239	blood collection tubes
Aprotinin, 100mg	Sigma	A1153-100MG	blood collection tube protease additive
22g x 1" Catheters	Midwest Veterinary Suppy	193.75250.2	I.V. catheter
Injection Plug W/ Cap	Midwest Veterinary Suppy	001.11500.2	%50 dextrose infusion port
Porus Tape, 1/2" x 10yd	Midwest Veterinary Suppy	001.85000.2	maintain adherance of catheters and hep. Locks
Chlorhexidine Solution 2%	Midwest Veterinary Suppy	193.08855.3	prep catheter site
70% Ethanol	VWR	71001-654	prep catheter site
tourniquet	Webster	07-8003432
3 way stopcock	Midwest Veterinary Supply	366.28510.4	hep. lock
37" extension set	Webster	07-8454200	hep. lock
Exel 50-60cc LL Syringes	Midwest Veterinary Suppy	001.12250.2	Heparinized saline flush
250 ml bag 0.9% saline	Webster	07-8365593	flush
1,000 U Heparin, 10 ml	Webster	07-883-4916
Ketamine, (Ketaset) 100mg/mL	Fort Dodge	(AV ordered)
Precision Xtra glucose test strips 50/bx	Abbott (American Diabetes Wholesale)	9381599728K7	test baseline/ T3 blood glucose levels
Masimo Rad 57	DRE	6052057V	pulse-oximeter
Pavia rectal thermometer	Patterson	07-8391335
Precision Xtra Glucometer	Abbott	9381599728K7	Handheld glucometer