从小鼠下腔静脉依次采集血液，随后采集门静脉血，以评估肠道微生物代谢物
2024年6月21日
该方案演示了一种依次从小鼠门静脉和下腔静脉采集血液的方法，以评估肠道微生物代谢物的产生与吸收情况。
我们实验室的研究重点是理解肠道微生物组与肺组织之间的相互作用，以及肠道微生物组的组分如何直接影响肺部的免疫和炎症反应。我们特别关注特定代谢产物的作用，即短链脂肪酸。在实验小鼠中，乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸已被证实参与调控多种疾病过程。
这些包括2型糖尿病中的脂质代谢、多发性软骨炎、病理性骨丢失、过敏性哮喘以及血脑屏障通透性。测量小鼠排出的粪便颗粒中的短链脂肪酸浓度最为方便。然而，这些粪便中的短链脂肪酸水平并不能可靠地反映结肠内体内实际存在的状况，更重要的是，也无法准确反映进入宿主循环系统的短链脂肪酸情况。
我们认为，与粪便样本中测得的浓度相比，门静脉血中短链脂肪酸及其他代谢物的水平能更准确地反映体内稳态浓度。在肝门附近结扎门静脉可扩张门静脉管径，从而显著提高采血成功率，并增加可采集的最大血量。在将小鼠麻醉后，将其仰卧置于加热的手术台面上。
涂抹眼药膏，并通过脚趾垫夹捏确认动物已充分麻醉。提起腹部皮肤，使用剪刀从脐部沿中线向剑突方向做纵向切口，并继续向腹部基底部延伸。
在不穿孔或损伤肠管、膈肌或肝脏的情况下，对腹膜进行类似的切口。接着，在脐部两侧做全长横向切口以扩大手术视野。然后用浸有温热 PBS 的清洁纱布将大肠和小肠推向右侧，暴露下方的下腔静脉。
用棉签轻轻移动手术视野内的肠段，以在肠系膜根部找到门静脉。然后使用解剖显微镜，在靠近肝门处的门静脉后方小心穿过一根7-0聚丙烯缝线。接下来，将一支经肝素处理的1毫升胰岛素注射器上所带的28号半英寸针头插入下腔静脉。
采集 0.2 至 0.3 毫升血液样本。将针头保留在下腔静脉内，以避免拔出时引起出血。现在，用 7-0 丙线在门静脉周围轻轻打结。
将另一支肝素化胰岛素注射器上连接的28号半英寸针头插入门静脉。回抽以缓慢采集最多0.5毫升门静脉血液。完成采血后，将针头从下腔静脉和门静脉中移除。
将血液样本从注射器转移至1.5毫升肝素化离心管中。将离心管置于冰上，以备后续处理。
概述
本方案概述了一种从小鼠门静脉和下腔静脉依次采集血液的方法。目的是评估肠道微生物代谢物的生成与吸收情况，尤其关注短链脂肪酸。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 微生物学
- 免疫学
背景
- 肠道微生物组与肺组织进行通信。
- 短链脂肪酸影响免疫和炎症反应。
- 这些代谢物与小鼠的多种疾病过程相关。
- 粪便中短链脂肪酸水平不能准确反映体内浓度。
研究目的
- 了解肠道微生物代谢物在肺部健康中的作用。
- 评估这些代谢物在体内的产生与吸收情况。
- 探究短链脂肪酸对疾病进程的影响。
使用的方法
- 从门静脉和下腔静脉进行连续采血。
- 短链脂肪酸浓度的测定。
- 肠道微生物组与肺组织相互作用的分析。
- 实验小鼠中代谢效应的评估。
主要结果
- 鉴定循环中特定的短链脂肪酸。
- 揭示肠道代谢物与肺部反应之间的关系。
- 深入了解肠道微生物组影响的代谢通路。
- 为理解疾病机制提供潜在启示。
结论
- 该方法为评估肠道微生物代谢物提供了可靠途径。
- 短链脂肪酸在肺部免疫反应中发挥重要作用。
- 尚需进一步研究以探索其对多种疾病的影响。
常见问题
行业重要性概述
准确量化肠道微生物代谢物在体循环和门脉循环中的浓度，对于理解这些代谢物对远端器官系统及疾病通路的作用机制至关重要。这种序贯采血方法能够在血液循环的关键转折点直接测定短链脂肪酸（SCFAs），从而提高靶点验证和转化研究的预测可信度。该方法通过阐明肠道来源代谢物在临床前模型中的生物学相关性，有助于优化研究项目的决策。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 通过定量分析短链脂肪酸（SCFA）的转运与吸收，实现对肠-肝-器官轴的机制性探究。
- 通过区分代谢物的局部与系统性效应，支持生物学层面的风险降低。
- 提高微生物组调节干预措施在靶点验证中的预测可靠性。
筛选与检测方法开发
- 有助于制备经过验证的血浆样本，用于后续代谢物定量分析。
- 通过标准化门静脉和体循环血液采集，提高检测的可重复性。
- 能够可靠评估化合物对肠道微生物代谢物谱的影响。
转化与临床前研究
- 将代谢物测量与临床前模型中与疾病相关的系统暴露量相匹配。
- 通过连接肠道微生物组活性与肠外器官反应，支持转化研究的连续性。
- 为靶向微生物组的治疗药物的風險调整推进决策提供依据。
流程与工作流整合
该序贯采血方案可融入从发现到临床前研究的连续流程，实现对肠道来源代谢物的直接测定，用于假设验证和机制性风险排除。
- Discovery Biology: 提供关于短链脂肪酸吸收及其系统性分布的定量数据，以阐明相关代谢通路。
- Screening: 标准化样本采集流程，确保不同研究间代谢物检测的可重复性。
- Analytics: 提供配对的门静脉与系统性代谢读数，用于比较代谢物浓度梯度及转运效率。
- Translational Research: 在疾病模型中关联肠道微生物活性与系统性生物标志物的变化。
- Enterprise Reuse: 建立可重复使用的实验流程，用于在多种研究项目中评估肠-器官轴干预措施。
运营与企业影响
- 科学价值：提高微生物组研究中预测的可信度，并减少机制上的模糊性。
- 操作价值：提升用于代谢物分析的血液采集流程的标准化、可重复性和可扩展性。
- 战略价值：有助于更准确地做出项目推进或终止的决策，降低以微生物组为靶点的资产在后期阶段面临的生物学风险。
- 项目组合影响：支持针对肠道来源代谢物的项目进行风险调整后的优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备显微外科技术和啮齿类动物麻醉方面的专业知识。
- 需要配备肝素化注射器、解剖显微镜以及用于代谢物定量的分析基础设施。
- 要求跨团队统一血液采集时间及样本处理流程的标准化操作。
- 可能需要针对不同小鼠品系或疾病模型进行方法优化。
- 必须控制血液体积限制和技术操作变异性，以确保结果的一致性。
