פרוטוקול זה מתאר שיטה להשראת קרדיומיופתיה סוכרתית באמצעות שילוב של האכלה בתזונה עתירת שומן והזרקת סטרפטוזוטוצין. גישה זו שואפת לספק מסגרת אמינה לחקירה מדעית של קרדיומיופתיה סוכרתית ולחקור דרכים פוטנציאליות ליישומי טיפול קליני.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מתאר שיטה להשראת קרדיומיופתיה סוכרתית באמצעות שילוב של האכלה בתזונה עתירת שומן והזרקת סטרפטוזוטוצין. גישה זו שואפת לספק מסגרת אמינה לחקירה מדעית של קרדיומיופתיה סוכרתית ולחקור דרכים פוטנציאליות ליישומי טיפול קליני.
המנגנונים הפתופיזיולוגיים הבסיסיים של קרדיומיופתיה סוכרתית (DbCM), גורם מוביל לתמותה בקרב חולים עם סוכרת מסוג 2 (T2DM), נותרו לא מובנים היטב. רעילות שריר הלב הקשורה לסוכרת מסוג 2 מיוחסת לגורמים כמו רעילות ליפוטוקסיות, גלוקוטוקסיות, מתח חמצוני, יעילות לב מופחתת וליפואפופטוזיס. בהשוואה לחולדות, עכברים מציעים נגישות רבה יותר, עלות-תועלת וישימות רחבה יותר לניסויים בבעלי חיים. תנגודת לאינסולין ופגיעה בהפרשת אינסולין הם גורמים מכריעים בפתופיזיולוגיה של סוכרת מסוג 2. אנו מציגים מודל עכברי לא גנטי חדש המשחזר את התקדמות ה-DbCM האנושי המושרה על ידי שילוב של תזונה עתירת שומן (HFD) והזרקת סטרפטוזוטוצין (STZ). במחקר זה, השתמשנו בעכברי C57BL/6J מסוג פרא, וניהלנו משטר HFD במשך 12 שבועות, ולאחר מכן הזרקות תוך-צפקיות של STZ למשך 12 שבועות נוספים כדי לגרום לביטויים אופייניים של T2DM. ביצענו בדיקות סבילות לגלוקוז דרך הפה ומדדנו את ריכוזי האינסולין בסרום כדי לאשר התפתחות של תנגודת לאינסולין והפרשת אינסולין לא מספקת. מבנה ותפקוד הלב הוערכו בקפדנות באמצעות אקו לב טרנס-חזה לא פולשני. המאפיינים הפתולוגיים הוערכו באמצעות צביעת הטריכרום של מאסון וצביעה אגלוטינין נבט חיטה (WGA), וחשפו מאפיינים פתולוגיים הקשורים ל-DbCM. לכן, אנו מספקים שיטה חזקה ורב-תכליתית לביסוס מודל עכברי לא גנטי של DbCM.
סוכרת מסוג 2 (T2DM) היא דאגה בריאותית עולמית שהולכת ומסלימה, ועומדת כגורם מוביל לתחלואה ותמותה בקרב אנשים שנפגעו. השכיחות של T2DM קשורה קשר הדוק למגיפה הגוברת של השמנת יתר 1,2. יותר משליש מהחולים עם T2DM מציגים פנוטיפ קרדיווסקולרי מובהק הנקרא קרדיומיופתיה סוכרתית (DbCM), המאופיין בתפקוד לקוי של שריר הלב המתרחש ללא תלות במחלת עורקים כליליים, יתר לחץ דם ומחלת לב מסתמית3. עדויות חדשות מצביעות על כך שכ-20% מחולי הסוכרת נוטים לפתח אי ספיקת לב3, מצב הקשור קשר הדוק לפרוגנוזה שלהם4. הוצעו מספר מנגנונים פתופיזיולוגיים של DbCM, כולל דלקת5, שיפוץ לב ותפקוד לקוי6, תפקוד לקוי של המיטוכונדריה7, מתח חמצוני8 והפרעות מטבוליות9. למרות מחקר מקיף, הספקטרום המלא של המנגנונים ותרומתם האישית ל-DbCM נותרו לא מובנים לחלוטין10. לכן, מודלים פרה-קליניים מבוססים של בעלי חיים חיוניים לקידום המחקר של מצב זה.
סוכרת מסוג 2 מאופיינת בתנגודת לאינסולין ואי ספיקת אינסולין מתקדמת11, כאשר רובם סובלים מעודף משקל או השמנת יתר12. במחקר זה, אנו מבססים מודל עכברי יציב ושונה של DbCM המבוסס על מחקרים קודמים, המשלב האכלה בתזונה עתירת שומן (HFD) והזרקת סטרפטוזוטוצין (STZ). בסוכרת מסוג 2, תנגודת לאינסולין והרס תאי β בלבלב תורמים לפתופיזיולוגיה של המחלה12. מודל זה ממנף שני גורמי סיכון בולטים של T2DM. באופן ספציפי, עכברים שניזונו מ-HFD מפתחים עמידות לאינסולין, וזריקות STZ שלאחר מכן פוגעות עוד יותר בתפקוד תאי β של אי הלבלב, מה שמוביל באופן משמעותי להתקדמות של פתופיזיולוגיה דמוית T2DM. STZ, שבודד מ-Streptomyces achromogenes, תואר לראשונה בשנת 1963 בשל ההרס הסלקטיבי של תאי β באי הלבלב ותכונותיו הסוכרתיות13. ישנם שני מודלים לטיפול ב-STZ: מתן מינון גבוה יחסית של STZ מביא למודל קרדיומיופתיה לטווח קצר, בעוד זריקות STZ חוזרות ונשנות במינון נמוך גורמות למודל T2DM שמתקדם באופן טבעי ל-DbCM. כתוצאה מהשיטה האחרונה, בעלי חיים מפתחים היפרגליקמיה, פולידיפסיה ופוליאוריה, כולם מאפיינים של סוכרת מסוג 2 אנושית ומפתחים DbCM באופן טבעי.
מחקר זה מצא כי עכברי C57BL/6J מסוג פרא שהוזנו ב-HFD ואחריהם זריקות STZ תוך צפקיות (30 מ"ג/ק"ג) הפגינו תפקוד לבבי, מורפולוגיה והיסטולוגיה התואמים את המאפיינים של DbCM עד סוף הניסוי. גישה זו מספקת שיטה יעילה להקמת מודל DbCM של עכברים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים פעלו בהתאם להנחיות המוסדיות למחקר בבעלי חיים בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה שהותוו על ידי המכונים הלאומיים לבריאות בארה"ב (פרסום NIH מס' 85-23, תוקן ב-1996). כל הניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת האתיקה לטיפול בבעלי חיים וועדת האתיקה של אוניברסיטת סצ'ואן. עכברי C57BL/6J זכרים נרכשו מחברת Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co. (סין). לאורך כל תקופת הניסוי, העכברים שוכנו בתנאים מבוקרים של 24 מעלות צלזיוס ומחזור אור/חושך מוסדר של 12 שעות, עם גישה אד-ליביטום למזון ומים.

איור 1: ציר זמן סכמטי של ניסויים. העכברים ששימשו בקבוצות HFD/STZ ו-ND היו שניהם בגיל 7-8 שבועות בערך. משקל הגוף ורמת הגלוקוז האקראית בדם של כל עכבר נרשמו על בסיס שבועי. במרווחי האכלה של 12 שבועות ו-24 שבועות, הפנוטיפ המטבולי של עכברים הוערך על ידי בדיקת סבילות לגלוקוז דרך הפה (OGTT) ומדידת רמת אינסולין בסרום. בנוסף, אקו לב הוערך בנקודת ההתחלה (שבוע 0), 12 שבועות ו-24 שבועות. לאחר תקופת האכלה של 24 שבועות, העכברים הורדמו. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
1. האכלת HFD
2. הכנה והזרקה של תמיסת STZ
הערה: אחסן STZ בטמפרטורה של -20 מעלות צלזיוס כדי למנוע השפלה עקב חוסר היציבות הגבוה שלו בטמפרטורת החדר (RT). יש לערבב STZ עם חוצץ ציטראט מיד תוך 5 דקות לפני ההזרקה.
3. בדיקת סבילות לגלוקוז דרך הפה (OGTT)14
4. הערכת אקו לב של תפקוד הלב
5. צביעה היסטולוגית
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה כלל הקצאה אקראית של עכברים לשתי קבוצות: קבוצת ND וקבוצת HFD/STZ, עם 6 עכברים בכל קבוצה. לאחר בדיקות האקו-לב ובדיקות ה-OGTT הסופיות 24 שבועות לאחר ההאכלה, העכברים הורדמו כדי לקצור את רקמות הלב שלהם להערכה היסטולוגית.
HFD/STZ גרם לעלייה ברורה במשקל הגוף, שהגיע לשיא תוך 12 שבועות, והיה גבוה משמעותית בהשוואה לקבוצת ה-ND. לאחר מתן STZ, נצפתה ירידה ניכרת במשקל הגוף בקרב העכברים בקבוצת HFD/STZ. לעומת זאת, העכברים בקבוצת ה-ND שמרו על עלייה קבועה במשקל הגוף שלהם במהלך 12 השבועות שלאחר מכן (
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בהתחשב בשכיחות הנרחבת של סוכרת והסיבוכים הקרדיווסקולריים הנלווים אליה ברחבי העולם, יש צורך דחוף לחשוף את המנגנונים המולקולריים הבסיסיים ולפתח אסטרטגיות מניעה וטיפול למצב זה20. הפתוגנזה של DbCM, אחד הסיבוכים הקרדיווסקולריים לחולי T2DM, נותרה לא ברורה, ללא גישות יעילות למניעה וטיפול21. היעדר מודלים פרה-קליניים אמינים המחקים במדויק את התהליכים הפתופיזיולוגיים של הלב האנושי מדגיש את החשיבות של פיתוח מודל יציב ויעיל שתוכנן במיוחד לחקור מנגנוני D...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מספרי מענקים: U23A20395, 81900258 ו-82170375); פרויקט המחקר והפיתוח המרכזי של מחלקת המדע והטכנולוגיה של מחוז סצ'ואן (2022ZDZX0020); פרויקט קרן מיוחדת למחקר קליני של ענף הלב וכלי הדם של האגודה הרפואית הסינית (CSC) (CSCF2020B04); 1· 3· פרויקט 5 של בית החולים מערב סין, אוניברסיטת סצ'ואן (ZYGD23021). תודה לצ'ינג יאנג (מתקני ליבה להדמיית בעלי חיים, בית החולים מערב סין, אוניברסיטת סצ'ואן) על עזרתם באולטרסאונד של בעלי חיים קטנים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מערכת אולטרוסאונד של בעלי חיים | Fujifilm Visual Sonics | VEVO 3100 | אקו לב |
| גלוקומטר דם | Yuwell | GU100 | להעריך את רמת הגלוקוז בדם |
| חומצת לימון | Sigma-Aldrich | 251275 | |
| Isoflurane | RWD מדעי החיים | R510-22 | הרדמה |
| וופורייזר איזופלורן | RWD מדעי החיים | R500 | הרדמה |
| אינסולין עכבר (INS) ELISA Kit | Wuhan Feiyue Biotechnology Co., Ltd | FY-EM14029 | הערכת רמת האינסולין בסרום |
| קרם להסרת שיער | Nair | 255g | הסר את הפרווה של |
| דיאטת מכרסמים עכבר עם 60% קק"ל שומן | מחקר דיאטות בע"מ | D12492 | דיאטה עתירת שומן האכלה |
| נתרן ציטראט | Sigma-Aldrich | S4641 | |
| מסנן סטרילי | Merck Millipore | SLHV033N | |
| סטרפטוזוצין | Solarbio | S8050 | |
| אולטרסאונד ג'ל | קפלר | KL-250 | אקו לב |
| תחנת עבודה דונגל | Fujifilm Visual Sonics | Vevo LAB | ניתוח נתונים אקו לב |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.