פינוי אינסולין בכבד הוא קריטי לוויסות הומאוסטזיס של גלוקוז. מאמר זה מתאר הליך זלוף כבד ידידותי למשתמש להערכה ישירה של קצב פינוי האינסולין בכבד באתרו בעכברים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פינוי אינסולין בכבד הוא קריטי לוויסות הומאוסטזיס של גלוקוז. מאמר זה מתאר הליך זלוף כבד ידידותי למשתמש להערכה ישירה של קצב פינוי האינסולין בכבד באתרו בעכברים.
פינוי אינסולין בכבד חיוני לשמירה על הומאוסטזיס גלוקוז וקשור קשר הדוק להפרעות מטבוליות כגון השמנת יתר, עמידות לאינסולין וסוכרת. מדידה מדויקת של פינוי האינסולין חיונית להבנת המנגנונים הבסיסיים של מצבים אלה. פרוטוקול זה מציג הליך זלוף כבד פשוט וידידותי למשתמש בעכברים, שתוכנן במיוחד כדי להעריך ישירות את קצב פינוי האינסולין בכבד. השיטה כוללת קנולציה מדויקת של וריד הפורטל והווריד הנבוב התחתון העל-הפטי כדי ליצור מערכת זלוף באתרה המחקה תנאים פיזיולוגיים. הפרוטוקול מנחה את החוקרים בכל שלב של ההליך, מהכנה כירורגית והקמת מערכת הזלוף ועד לאיסוף וניתוח דגימות. ניתנות הוראות מפורטות, יחד עם תוצאות מייצגות וטיפים חשובים לייעול ההליך. סרטון הדרכה מלווה את הפרוטוקול הכתוב, המציע הוראות ואיורים מעמיקים מבחינה ויזואלית, מה שהופך אותו להתייחסות נגישה ומקיפה למדענים החוקרים את המנגנונים המולקולריים מאחורי חילוף החומרים ופינוי האינסולין בכבד.
גילוי האינסולין הפך לאחת מאבני הדרך של המאה הקודמת. הרבה ידוע על ויסות סינתזת האינסולין, הפרשת האינסולין ותפקודיו הפיזיולוגיים ברקמות מטבוליות. עם זאת, יש פחות התמקדות בפירוק האינסולין ובמנגנוני הרגולציה שלו. ניתן להבין את חילוף החומרים של אינסולין כיחסי הגומלין בין תפקוד תאי בטא, תנגודת לאינסולין (IR) או רגישות, ופינוי אינסולין. לצד הפרשת אינסולין, פינוי אינסולין בכבד ממלא תפקיד מכריע בשמירה על הרמה ההומאוסטטית של האינסולין הדרושה להגעה לרקמות היעד ההיקפיות ולהקלה על פעולת אינסולין תקינה1. מחקרים מרובים זיהו פגיעה בפינוי אינסולין כגורם מכריע בפתוגנזה של היפראינסולינמיה בתסמונת מטבולית, כמו גם במצבים אחריםכגון סוכרת מסוג 2,3, דלקת כבד לא אלכוהולית4 ותסמונת השחלות הפוליציסטיות5. לפיכך, היפראינסולינמיה משנית לפינוי מופחת עשויה לשחק תפקיד בפתוגנזה של מחלה מטבולית. לאסטרטגיות המשפרות את פינוי האינסולין יש פוטנציאל להפוך את ההשפעות השליליות של היפראינסולינמיה אצל אנשים אלה.
לאינסולין יש דפוס הפצה ייחודי. רמת האינסולין בפלזמה במחזור תלויה בשיווי המשקל בין הפרשת האינסולין להוצאתו. הלבלב מפריש אינסולין לווריד הפורטלי בצורה פועמת, ומכוון אותו אל הפטוציטים. כאיבר הראשון שנתקל בהפרשת אינסולין, הכבד מפרק את רוב האינסולין במהלך המעבר הראשון שלו, ומהווה 60%-70% מסך האינסולין6. האינסולין הנותר יוצא מהכבד דרך וריד הכבד, ונכנס למחזור הדם המערכתי, שם הוא מנוצל בחלקו על ידי רקמות היקפיות (בעיקר שריר, רקמת שומן וכליות) לפני שהוא מופק עוד על ידי הכבד במהלך המעבר השני שלו דרך עורק הכבד7.
המדידה המדויקת של פינוי האינסולין היא קריטית. מדידה ישירה של פינוי אינסולין בכבד במחקרים בבני אדם היא מאתגרת מכיוון שקשה להשיג דגימות דם מהפורטל ומוורידי הכבד. שיטות ישירות ועקיפות משמשות להערכת פינוי אינסולין בבני אדם ובמודלים של בעלי חיים. כשלוש אסטרטגיות משמשות למדידת פינוי אינסולין בעקיפין. ההערכות הנפוצות ביותר בפרקטיקה הקלינית כוללות שיטות המבוססות על יחס C-פפטיד/אינסולין מולארי8. גישה זו מבוססת על הפרשת שיווי המשקל של שני הפפטידים והיעדר מיצוי פפטיד C על ידי הכבד9. קבוצת השיטות השנייה תלויה בניתוח מתמטי של עקומות דעיכת הפלזמה של אינסולין לאחר כניסה ידועה וספציפית של ההורמון למחזור הדם 2,10,11. השיטה השלישית מבוססת על העובדה שעירוי אינסולין בקצב קבוע מוביל לרמות יציבות של ההורמון בדם, כאשר קצב ההסרה תואם את קצב המתן12. שיטות עקיפות אלו משקפות בעיקר את פינוי האינסולין הכללי בגוף. בהתחשב בכך שהכבד הוא האתר העיקרי של פינוי אינסולין וממלא תפקיד מכריע בתהליך זה, חיוני להעריך ישירות את פינוי האינסולין בכבד.
מחקרים קודמים מדדו ישירות את מיצוי האינסולין בכבד בכלבים בריאים13,14. מחקרים השתמשו גם במודל כבד חולדה מבודד כדי להעריך את מיצוי האינסולין מהכבד15,16. בשל הזמינות הגבוהה של זנים מהונדסים גנטית, עכברים משמשים כמודלים חשובים לחקירת מסלולים מולקולריים. כמה מחקרים17 השתמשו בזילוף כבד כדי להעריך ישירות את פינוי האינסולין בכבד במודל עכבר. במחקרים אלה, פרפוזה המכילה אינסולין אנושי מוזרקת לווריד הפורטלי ונאספת מהווריד הנבוב התחתון. שיעור האינסולין הנספג בכבד מעיד על פינויו. טכניקת זלוף הכבד שומרת על הכבד בתנאים כמעט פיזיולוגיים על ידי זרימת פרפוזה חמה, מחומצנת ומועשרת בחומרים מזינים דרך כלי הדם של הכבד. עם זאת, אין מספיק הדרכה מעשית וטיפים חיוניים לקידום והפצה של טכניקה זו.
לפיכך, בעוד שפינוי אינסולין בכבד זכה לתשומת לב הולכת וגוברת, תפקידו בהפרעות, כמו גם המנגנונים המולקולריים שלו, נותר לא ברור18. לכן, יש צורך רב בטכניקות מתקדמות בתחום המחקר המדעי. פרוטוקול זה קובע הליך זלוף כבד מותאם מפורט בעכברים להערכת פינוי אינסולין בכבד. בנוסף, ניתן להשתמש בשיטה זו גם כדי לחקור את ההשפעות של תרופות על הכבד, כולל אפקט המעבר הראשון, תהליכי הובלת תרופות והיבטים שונים אחרים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה אושר על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים של האוניברסיטה הרפואית של נאנג'ינג (IACUC-2105018) ופעל בהתאם להנחיות הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים. כל עכברי C57BL/6N נשמרו במחזור אור/חושך של 12 שעות עם גישה חופשית למזון ומים. עכברים בני שישה שבועות חולקו באופן אקראי לקבוצת דיאטת צ'או (CD) וקבוצת דיאטה עתירת שומן (HFD). קבוצת ה-HFD הוזנה בתזונה עתירת שומן של 60% והמשיכה בדיאטה זו עד גיל 10 שבועות. משקל הגוף הממוצע היה 28.55 גרם ±-1.2 גרם בקבוצת HFD ו-24.3 גרם ±-0.48 גרם בקבוצת הביקורת. פרטי הריאגנטים והציוד המשמשים במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.
1. הכנה
2. צנתור כירורגי
3. זלוף כבד
4. ניתוח נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה מתאר את ההליך לעירוי כבד לחישוב פינוי אינסולין בכבד ישירות. דגם זה אמין וניתן לשחזור. דוגמה לתוצאות שהתקבלו מניסוי מוצגת באיור 3. לאחר תקופת שיווי משקל של 10 דקות, מאגר KRBH בתוספת אינסולין אנושי של 4.0 ננוגרם/מ"ל הוזרם דרך וריד הפורטל למשך 30 דקות. נוזל הזלוף נאסף מהצנתר בווריד הנבוב התחתון העל-הפטי במרווחים של 2 דקות, ונמדד ריכוז האינסולין האנושי בנוזל הזלוף. התוצאות מוצגות כאן כממוצע ± SEM. דוגמה לניסוי זלוף כבד שמשווה עכברים בדיאטת ביקורת (CD) לעכברים בדיאטת עתירת שומן (HFD) ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שלבים קריטיים בפרוטוקול
יש לבצע את ההליכים הכירורגיים שתוארו לעיל בזהירות עדינה כדי למנוע היווצרות נגעים בכבד. יתר על כן, המבנה השברירי של דופן כלי הדם של וריד הכבד הופך אותו לפגיע לניקוב ולדימום שלאחר מכן אם לא מטפלים בו בזהירות במהלך הקנולציה. צינורות סיליקון רכים יותר משמשים בפרוטוקול זה כדי למזער את הנזק לכלי הדם. מומלץ לבצע צנתור על ידי מנתח מנוסה שצריך להתאמן בתדירות גבוהה כדי להגדיל את אחוזי ההצלחה של האינטובציה ולמזער את משך ההליך.
...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לא הוכרזו ניגודי עניינים.
העבודה הזו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82200948, 82270921 82170882).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 60% דיאטה עתירת שומן | דיאטות מחקר, ארה"ב | D12492 | |
| ערכת בדיקת אלנין אמינוטרנספראז | נאנג'ינג ג'יאנצ'נג המכון לביו-הנדסה | C009-2-1 | |
| גלוקוז נטול מים | סנגון ביוטק | 50-99-7 | 500 גרם |
| ערכת בדיקת אספרטט אמינוטרנספראז | נאנג'ינג ג'יאנצ'נג המכון לביו-הנדסה | C010-2-1 | |
| סרום בקר אלבומין | GeminiBio | 700-107P | ללא חומצות שומן |
| TS מד גלוקוז בדם | Bayer | PH220800019 | |
| Contour TS רצועות בדיקת גלוקוז בדם | Bayer | DP38M3F05A | |
| Heparin נתרן | צ'אנגג'ואו צ'יאן הונג ביו-פארמה | H32022088 | 12500 U / 2 מ"ל |
| אינסולין אנושי | נובו נורדיסק | S20191007 | 300 U / 3 מ"ל |
| ערכת בדיקת חיסון אינסולין אנושי | Ezastest ביוטכנולוגיה | HM200 | |
| KRBH מאגר (סוכר, ללא BSA) | coolaber | SL65501 | 500 מ"ל |
| מחמצן ממברנה | שיאן שיג'ינג מכשיר רפואי | 5 | |
| מספריים מיקרוסקופיים | שנחאי Jinzhong | YBC020 | |
| מהדק מיקרו-serrefine | Ningbo מחט רפואית | 180709 | |
| מלקחיים מיקרו-כירורגיים | שנחאי Jinzhong | WA3010, WA3020 | |
| מסנן מסוג מחט | N-buliv | LG05-133-2 | |
| תמיסת פובידון-יוד | שנחאי likang חומר חיטוי היי-טק | 20231016J | |
| משאבה 11 מכשיר עלית | הרווארד | PC5 70-4500 | |
| Retractor | Globalebio (בייג'ינג) טכנולוגיה | GEKK-10 מ"מ | 10 מ"מ |
| צינורות סיליקון | סחורות מדעיות | #BB518-12 | 0.31 מ"מ ופעמים; 0.64 מ"מ |
| צינורות סיליקון | פישר מדעי | # 11-189-15A | מזהה 0.5 מ"מ |
| הזרקת נתרן | כלורי בקסטר | S2402023 | 4.5 גרם/500 מ"ל |
| תפר | משי כירורגייאנגג'ואו Huanyu ציוד רפואי | 6-0 | |
| אפנון טמפרטורה | שיאן שיג'ינג מכשיר רפואי | 6 | |
| אמבט מים תרמוסטטי | Jiaxing Junsi אלקטרוניקה | HIH-1 | 220 V 50 הרץ |
| תלת כיווני משותף | YISAI | AQTCY1.6 | מזהה 0.4 מ"מ |
| קסילזין הידרוכלוריד הזרקת | ShengXin | 20240106 | 200 מ"ג/2 מ"ל |
| Zoletil 50 | Virbac | WK001 | 250 מ"ג/5 מ"ל |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.