Method Article

腹腔葡萄糖耐受试验、肺功能测定和肺固定研究肥胖和代谢障碍对肺部结局的影响

DOI:

10.3791/56685

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March 15th, 2018

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1Translational Experimental Pediatrics, Experimental Pulmonology, Department of Pediatrics and Adolescent Medicine, University of Cologne, 2Department of Pediatrics and Adolescent Medicine, University of Cologne, 3Division of Experimental Pediatrics and Metabolism, University Children's Hospital, Heinrich Heine University Düsseldorf

In This Article

Summary

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肥胖的发病率在上升, 并增加了慢性肺病的风险。为了建立基本机制和预防战略, 需要有明确定义的动物模型。在这里, 我们提供三种方法 (葡萄糖耐受性测试, 身体 plethysmography 和肺固定), 以研究肥胖对肺结局的影响小鼠。

Abstract

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肥胖和呼吸系统疾病是主要的健康问题。肥胖正在成为一个新兴的流行病, 预计到2030年世界各地有超过10亿的肥胖人口, 这就代表了社会经济负担的增加。同时, 肥胖相关的并发症, 包括糖尿病以及心脏和慢性肺病, 都在不断上升。虽然肥胖与哮喘加重的风险、呼吸道症状恶化和控制不力有关, 但肥胖和摄动代谢在慢性肺病发病中的功能作用往往被低估,而潜在的分子机制仍然难以捉摸。本文旨在探讨肥胖对代谢的影响以及肺结构和功能的评估方法。在这里, 我们描述了三技术的老鼠研究: (1) 评估腹腔葡萄糖耐受 (ipGTT), 以分析肥胖对葡萄糖代谢的影响;(2) 测量气道阻力 (Res) 和呼吸系统依从性 (Cdyn), 分析肥胖对肺功能的影响;(3) 肺的制备和固定, 供随后的定量组织学评估。肥胖相关的肺部疾病可能是多因素的, 其产生于全身炎症和代谢失调, 可能对肺功能和治疗反应产生不利影响。因此, 研究分子机制和新疗法效果的标准化方法是必不可少的。

Introduction

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根据世界卫生组织 (卫生组织) 的数据, 在 2008年, 超过14亿个年龄在20岁以上的成年人超重, 身体质量指数 (BMI) 大于或等于 25;此外, 2亿多名男子和近3亿名妇女肥胖 (BMI≥30)1。肥胖和代谢综合征是多种疾病的主要危险因素。肥胖和随之增加的白脂肪组织质量与2型糖尿病有密切关系2,3, 心血管疾病包括冠心病 (CHD), 心力衰竭 (HF), 心房颤动4和骨关节炎5, 它们在呼吸道疾病发病机制中的功能作用仍然不甚了解。然而, 流行病学研究表明, 肥胖与慢性呼吸道疾病密切相关, 包括劳力呼吸困难、阻塞性睡眠呼吸暂停综合征 (OSAS)、肥胖低通气综合征 (职业职业治疗)、慢性阻塞性肺病 (COPD), 肺栓塞, 吸入肺炎和支气管哮喘6,7,8,9。将肥胖和摄动代谢、例如、胰岛素抵抗和 II 型糖尿病与慢性肺病发病机制联系起来的潜在机制, 不仅包括对通气的体重增加的机械和物理后果, ....

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Protocol

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所有动物程序都是按照地方政府当局批准的议定书进行的 (土地北威州, 亚利桑那州: 2012. A424), 并符合德国动物福利法和关于动物福利的条例, 用于试验或为其他科学目的。由于肺功能分析可能会影响肺结构, 因此随后的组织学分析, 应在不同的动物中进行 Cdyn 的测定和肺形态计量学的制备和固定。然而, ipGTT 后的 Cdyn 的测量是可能的。由于 ipGTT 期间的压力可能会干扰肺功能测试所需的麻醉, 因此建议在 ipGTT 后大约2周的恢复期, 允许小鼠从体重损失和血液参数的变化中恢复12。

1. 腹腔葡萄糖耐受试验的准备 (ipGTT)

注: 禁食12小时后, 完整的 ipGTT 需要大约2小时。

  1. 由于压力对血糖的影响很大, 所以要保证小鼠的适应和科学家的训练。
  2. 在安静和无应力条件下将动物转移到实验区。
  3. 考虑使用 hypercaloric 饮食诱发小鼠肥胖。有关进一步建议, 请参阅讨论部分。
  4. 快速动物在一夜之间12小时, 不限制获得水。第二天, 12 小时禁食后, 根据制造商的协议准备血糖表 (参见材料表), 方法是在测试条端口插入一个新的测试条。
  5. 使用无菌剪刀切割尾部尖端, 同时轻轻地将鼠标保留在尾部, 并立即通过将自由流动的....

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Results

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腹腔葡萄糖耐受试验 (ipGTT) (图 4)、肺功能测试 (图 5) 的代表性结果, 以及说明苏木精和红红染色肺部的代表性图像 (图 6)。

ipGTT 7 周高脂饮食 (风) 后, 在肥胖小鼠 (蓝色) 中进行。标准膳食喂养的老鼠作为控制 (黑色)。肥胖小鼠在腹腔葡萄糖注射液后显示血糖水平增加15和30分钟, 表明细胞葡萄糖摄取受损 (图 4)。

为了研究肥胖对肺功能的影响, 在7周的高脂饮食 (风) 后, 对肥胖小鼠 (蓝色) 进行了侵袭性肺功能分析。与控制小鼠 (黑色) 相比, 肥胖小鼠的.......

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Discussion

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本报告为三种不同方法分析肥胖对葡萄糖代谢和肺部结局的影响提供三项议定书。首先, 葡萄糖耐受性试验提供了分析细胞内葡萄糖吸收的机会, 并可以表明胰岛素抵抗。第二, 全身 plethysmography 是一种测量肺功能的技术, 从而有助于测试新疗法的疗效。第三, 标准化的固定协议是定量形态学分析的关键, 以评估肥胖对结构变化的影响。

饮食诱发肥胖在动物研究中的作用

对于现有方法和未来应用的意义: 模仿人类的饮食习惯, 导致肥胖, 饮食诱发肥胖 (迪奥) 模型被广泛应用于啮齿动物。与模拟代谢性疾病的转基因小鼠相比, 迪奥模型能够分析病因学、病理学和未来治疗方案。最近由 Heydemann et进行的一项审查, 概述了糖尿病研究中不同的小鼠高脂饮食模型16。营养成分的具体修改提供了未来研究的可能性, 微观和宏观营养素对肥胖分子机制的影响, 从而对肺的结构和功能。

修改和疑难解答: 各种报告显示, 肥胖可由膳食营养素组成.......

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Disclosures

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作者没有什么可透露的。

Acknowledgements

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实验得到了 Marga 和基金会, Kerpen, 德国的支持;项目 210-02-16 (MAAA), 项目 210-03-15 (MAAA) 和由德国研究基金会 (DFG;AL1632-02;MAAA), 波恩, 德国;分子医学的中心科隆 (CMMC;大学医院科隆;职业发展计划;MAAA), 科隆财富 (医学学院, 科隆大学;KD)。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
GlucoMen LXA.Menarini diagnostics，Firneze，意大利38969血糖仪
GlucoMen LX 传感器A.Menarini diagnostics，Firneze，意大利39765试纸
葡萄糖 20%B. Braun，Melsung，德国2356746
FinePointe SoftwareDSI，MC s´荷兰海尔托亨博斯601-1831-002
FinePointe RC 单站点鼠标桌DSI、MC s´荷兰海尔托亨博斯601-1831-001
FPRC 控制器DSI， MC s´荷兰海尔托亨博斯601-1075-001
FPRC 气溶胶块DSI， MC s´荷兰海尔托亨博斯601-1106-001
Aerogen neb 头-5.2-4umDSI，MC s&急性;荷兰海尔托亨博斯601-2306-001
镊子FST，不列颠哥伦比亚省，加拿大11065-07
钝剪刀FST，不列颠哥伦比亚省，加拿大14105-12
微型剪刀FST，不列颠哥伦比亚省，加拿大15000-00
永久手 4-0Ethicon，波多黎各，美国736H手术缝合
Roti-Histofix 4%RothP087.14% 多聚甲醛
KetasetZoetis，德国柏林10013389氯胺酮
Rompun 2%拜耳，勒沃库森，德国770081甲苯噻嗪

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kelly, T., Yang, W., Chen, C. S., Reynolds, K., He, J. Global burden of obesity in 2005 and projections to 2030. Int J Obes (Lond). 32, 1431-1437 (2008).
  2. Freemantle, N., Holmes, J., Hockey, A., Kumar, S. How strong is the assoc....

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