כאן, אנו מציגים שיטה חזקה עבור זילוח באתרו של כבד העכבר כדי ללמוד את הרגולציה החריפה והישירה של חילוף החומרים בכבד מבלי להפריע לארכיטקטורה הכבדית אלא בהיעדר גורמים מחוץ לכבד.
מאמר שיטה
כאן, אנו מציגים שיטה חזקה עבור זילוח באתרו של כבד העכבר כדי ללמוד את הרגולציה החריפה והישירה של חילוף החומרים בכבד מבלי להפריע לארכיטקטורה הכבדית אלא בהיעדר גורמים מחוץ לכבד.
לכבד יש תפקידים רבים, כולל מטבוליזם של חומרים מזינים. בניגוד למודלים אחרים של חקר הכבד במבחנה ו-in vivo , הכבד המבודד מחורר מאפשר ללמוד ביולוגיה של הכבד ומטבוליזם בכבד כולו עם ארכיטקטורה כבדית שלמה, המופרדת מהשפעת גורמים חוץ-כבדיים. זילוח כבד פותח במקור עבור חולדות, אך השיטה הותאמה גם לעכברים. כאן אנו מתארים פרוטוקול לזילוח באתרו של כבד העכבר. הכבד מחורר באופן מקדים דרך וריד הפורטל עם חיץ קרבס-הנסלייט ביקרבונט מחומצן, והפלט נאסף מהווריד הנבוב התחתון העל-כבד עם הידוק של הווריד הנבוב התחתון האינפרא-הפטי כדי לסגור את המעגל. באמצעות שיטה זו, ההשפעות הכבדיות הישירות של מתחם הבדיקה ניתן להעריך עם רזולוציית זמן מפורטת. תפקוד הכבד והכדאיות יציבים למשך 3 שעות לפחות, ומאפשרים הכללת בקרות פנימיות באותו ניסוי. אפשרויות הניסוי באמצעות מודל זה הן רבות ועשויות להסיק תובנה לגבי פיזיולוגיה של הכבד ומחלות כבד.
הכבד הוא איבר חיוני בחילוף החומרים. הוא ממלא תפקיד מפתח בשליטה על מאזן האנרגיה של כל הגוף על ידי ויסות חילוף החומרים של גלוקוז, שומנים וחומצות אמינו. העלייה במחלות כבד ברחבי העולם מסתמנת כנטל בריאותי עולמי גדול, ויש צורך בידע נוסף על הפתופיזיולוגיה והשלכותיה על תפקודי הכבד.
מודלים שונים במבחנה פותחו למחקר על הכבד כדי להשלים מחקרי in vivo. הפטוציטים ראשוניים מבודדים ומתורבתים ממכרסמים ובני אדם נמצאים בשימוש נרחב. תאים שאינם פרנכימליים יכולים להיות מופרדים מהפטוציטים באמצעות צנטריפוגה דיפרנציאלית והדרגתית, והתרבות המשותפת של סוגי תאים שונים שימושית לחקר crosstalkבין-תאי 1. למרות שהפטוציטים האנושיים הראשוניים נחשבים לתקן הזהב לבדיקת רעילות תרופות, מספר מחקרים הראו כי הפטוציטים מתמיינים במהירות בתרבית רקמה וכתוצאה מכך מאבדים תפקודי כבד 2,3,4. תרבית הפטוציטים במערכת ספרואידית תלת-ממדית משפרת את הדיפרנציאציה, יציבה יותר, ונראה כי היא מחקה את הכבד in vivo במידה גבוהה יותר מאשר מערכות התרבית הדו-ממדיות המסורתיות5. פרוסות כבד חתוכות במדויק הן מודל מבוסס היטב נוסף במבחנה השומר על ארכיטקטורת הרקמה שלמה ומכיל את התאים הלא פרנכימליים הנמצאים בכבד6. מודלים מתקדמים יותר במבחנה כוללים כבד על שבב7 ואורגנואידים בכבד8. עם זאת, עם כל הגישות הללו, יש אובדן של שלמות מבנית ודינמיקה זרימה, כולל זרימת ורידים פורטליים-כבדיים וקטוריאליים, אשר ככל הנראה משפיע על הכללה.
כבד החולדה המבודד תואר לראשונה על ידי קלוד ברנרד בשנת 18559, והוא עדיין משמש בתחומים מדעיים שונים למחקרים בביולוגיה של הכבד, טוקסיקולוגיה ופתופיזיולוגיה. היתרונות של הכבד המחורר בהשוואה למודלים במבחנה שהוזכרו לעיל כוללים שמירה על ארכיטקטורת הכבד, זרימת כלי הדם, קוטביות הפטוציטים והאזור, והאינטראקציות בין הפטוציטים לתאים שאינם פרנכימליים. בהשוואה למחקרי in vivo, הכבד המחורר מאפשר ללמוד את חילוף החומרים בכבד באופן מבודד תוך הימנעות מגורמים חוץ-כבדיים הנישאים על ידי הדם ועם שליטה מלאה על תנאי הניסוי. מספר שינויים נעשו כדי לשפר את מודל זילוח כבד חולדה במהלך השנים10,11,12,13. למרות שעכברים שימשו למחקרי כבד מחוררים מבודדים, פחות ספרות זמינה. כאן, אנו מציגים שיטה לזילוח באתרו של כבד העכבר על ידי קנולציה של הווריד הפורטלי והווריד הנבוב העל-כבד נחות כדי לחקור את התגובות המטבוליות החריפות והישירות למצעים מטבוליים ולהורמונים כפי שנמדדו בשפכים הורידיים של הכבד מכבד העכבר בזמן אמת.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים בבעלי חיים נערכו באישור הפיקוח הדני על ניסויים בבעלי חיים, המשרד לאיכות הסביבה והמזון של דנמרק (היתר 2018-15-0201-01397), וועדת האתיקה המקומית בהתאם להנחיית האיחוד האירופי 2010/63/EU, המכונים הלאומיים לבריאות (פרסום מס' 85-3) ובהתאם להנחיות החקיקה הדנית המסדירה ניסויים בבעלי חיים (1987). זהו הליך סופני, וסיבת המוות היא ניקוב וניקוב הסרעפת בהרדמה עמוקה.
1. חיות ניסוי
2. הכנות טרום ניתוחיות
3. פעולה וזילוח
הערה: איור של מערך הזילוח ששימש במחקר זה מוצג באיור 1.

איור 1: איור של מערך הזילוח. (A)שולחן הניתוחים מוגבה על מעמד חצובה ומחומם ל-37°C. חיץ הזילוח מוגז (95% O2, 5%CO2), נשאב באמצעות משאבת גלילה פריסטלטית ומחומם במחליף החום באמצעות מלכודת בועות מובנית. המערכת מורכבת גם ממד לחץ ומשאבת ציר להתאמת לחץ הזילוח. לחץ הזילוח נרשם ברציפות ומוצג באמצעות מתמר במחשב, תוכנית הקלטת לחץ. (B) התיבה האדומה לוכדת את החיבורים של סטופקוקים תלת-כיווניים. הסטופקוק המשולש הראשון פתוח לעירוי של תרכובת בדיקה באמצעות משאבת מזרק, והשני סגור. השלישי פתוח למדידות לחץ רציפות. הסטופקוק הרביעי עשוי לשמש לאיסוף דגימות קלט, למשל, ניתוח גזים על פני הכבד המחורר. ניתן לשנות את המחברים לפי הצורך עבור ניסויים ספציפיים הדורשים יותר או פחות קווי עירוי. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תמונות של חלל הבטן של העכבר לפני ובמהלך זילוח הכבד. (A)הנקודה הירוקה מציינת את מיקום קצה צנתר הווריד הפורטלי. חשוב שקצה הצנתר ימוקם ממש מתחת לנקודת ההסתעפות של וריד הפורטל אל ורידי פורטל הכבד השמאלי והימני אך מעל ענף הלבלב-תריסריון כדי למנוע דליפה. הנקודה הצהובה מציינת את המיקום הנכון של מהדק כלי הדם על הווריד הווריד התחתון אינפרא-הפטי בין וריד הכליה הימני לבין הכבד, כדי למנוע את זרימת הדם חזרה לתוך הכבד המחורר. (ב, ג) כבד עכבר מחורר עם שני הצנתרים המוחדרים לווריד הפורטל (B) ולווריד הווריד התחתון העל-הכבד (C) והכלי מהדק על הווריד הוורידי התחתון האינפרא-הפטי (B). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. ניסוי
5. מדידות ביוכימיות
6. ניתוח נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נדרש קו בסיס יציב כדי לקבוע אם גירוי או מצע מובילים לשחרור המולקולה המעניינת. איור 3A מראה דוגמה לניסוי מוצלח. ייצור אוריאה בכבד המחורר נמדד במרווחים של 2 דקות ומוצג כממוצע ± SEM. תקופות הבסיס שקדמו לכל אחת משתי תקופות הגירוי הן יציבות. ייצור האוראה הממוצע במהלך שתי תקופות הגירוי וקווי הבסיס הקודמים מוצגים באיור 3B. מובהקות סטטיסטית בין התקופות נבדקה באמצעות ANOVA חד-כיווני עם מדידות חוזרות. בהתבסס על תוצאות אלה, ניתן להסיק כי תג...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כבד העכבר המבודד הוא כלי מחקר חזק לחקר הדינמיקה והמנגנונים המולקולריים של חילוף החומרים בכבד. האפשרות של איסוף דגימות מדקה לדקה מספקת הערכה מפורטת של ההשפעה הישירה של תרכובת בדיקה על הכבד. בהשוואה למחקרי in vivo, הכבד המחורר מאפשר לנו לחקור את חילוף החומרים בכבד באופן מבודד תוך הימנעות מגורמים חוץ-כבדיים הנישאים על ידי הדם ועם שליטה מלאה על תנאי הניסוי. היתרונות של זילוח כבד בהשוואה למחקרי מבחנה המשתמשים בהפטוציטים מבודדים הם שמירה על ארכיטקטורת הכבד, קוטביות, חלוקה אזורית ושלמות כלי הדם. יתרון נוסף של ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים הרלוונטיים למאמר זה.
המחקרים וניקולאי ג'יי וור אלברכטסן נתמכו על ידי קרן נובו נורדיסק Excellence Emerging Investigator Grant - אנדוקרינולוגיה ומטבוליזם (Application No. NNF19OC0055001), פרס מנהיג העתיד של הקרן האירופית לחקר הסוכרת (NNF21SA0072746) וקרן המחקר העצמאית דנמרק, Sapere Aude (1052-00003B). מרכז נובו נורדיסק לחקר חלבונים נתמך כספית על ידי קרן נובו נורדיסק (הסכם מענק NNF14CC0001). איור 1B נוצר באמצעות biorender.com. אנו מודים לד"ר רונה א. קוהר (Novo Nordisk A/S) על דיונים פוריים על כבד עכבר מחורר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| פקק תלת כיווני | BD | 394601 | |
| דיאטת גידול אלטרומין | Altromin Spezialfutter | 1319 | |
| סידן כלורי דיהידראט (CaCl2· 2H2O) | צנתרי Sigma | C8106 | |
| (0.7 מ"מ) | BD | 381812 | |
| נייר סינון (גודל נקבוביות 2.0 µ m) | AP2029325 | Millipore | |
| QuantiChromTM | DIGL-100 | פרוטוקול ריכוז נמוך | |
| קטמין | MSD לבריאות בעלי חיים | 511485 | 90 מ"ג/ק"ג |
| קשירה (משי סטרילי שחור | Agnthos | 14739 | |
| מגנזיום גופרתי (MgSO4) | Sigma | 230391 | |
| שומני לא אסטרי ערכת חומצות | Fujifilm Wako Chemicals | NEFA-HR(2) | |
| שולחן ניתוחים, מחומם על מעמד חצובה, סוג 873 | Harvard Bioscience, Inc. | ||
| אשלגן כלורי (KCl) | Sigma | P9541 | |
| אשלגן דימימן פוספט (KH2PO4) | Merck | 1.04877 | |
| משאבת רולר, עם ארבעה ערוצים | Harvard Bioscience, Inc. | 730100 | |
| סרט מלוטש | Mediq danmark | 4001910 | |
| נתרן ביקרבונט (NaHCO3) | Sigma | S5761 | |
| נתרן כלורי (NaCl) | Sigma | S1679 | |
| סירקולטור תרמוסטטי | Harvard Bioscience, Inc. | אמבטיה 730125 נפח 3 ליטר, צינורות 230 וולט/50 הרץ | |
| Tygon | E3603 | קוטר פנימי 1.59 מ"מ, קוטר חיצוני 3.18 מ"מ | |
| מערכת זלוף אוניברסלית | Harvard Bioscience, Inc. | 732316 | יחידה בסיסית יוניפר UP-100, סוג 834 |
| Vamin | Fresenius Kabi | B05ABA01 | חומצות אמינו מעורבות |
| מתאם מהדק כלי | דם Deutsche Biomedical | DBC1002 | |
| מהדקי כלי | דם Deutsche Biomedical | DBC1005 | |
| Windkessel | Harvard Bioscience, Inc. | ||
| קסילזין | רומפון וטרינר | 530701 | 10 מ"ג/ק"ג |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה