Summary
L’objectif global de cette procédure est de décrire une méthode d’auto-administration de médicaments pouvant être utilisés dans des modèles murins d’alimentation et d’obésité.
Abstract
Les études précliniques chez la souris s’appuient souvent sur des protocoles invasifs, tels que des injections ou un gavage oral, pour délivrer des médicaments. Ces voies d’administration stressantes ont des effets significatifs sur des paramètres métaboliques importants, y compris l’apport alimentaire et le poids corporel. Bien qu’une option intéressante pour contourner ce problème consiste à composer le médicament dans les aliments pour rongeurs ou à le dissoudre dans l’eau, ces approches ont également des limites car elles sont affectées par la stabilité du médicament à température ambiante pendant de longues périodes, la solubilité du médicament dans l’eau et le fait que le dosage dépend fortement du moment de la consommation de nourriture ou d’eau. La disponibilité constante du médicament limite également la pertinence translationnelle sur la façon dont les médicaments sont administrés aux patients. Pour surmonter ces limitations, les médicaments peuvent être mélangés à des aliments très appétissants, tels que le beurre d’arachide, permettant aux souris de s’auto-administrer des composés. Les souris consomment de manière fiable et reproductible le granulé de drogue / beurre d’arachide dans un court laps de temps. Cette approche facilite une approche d’accouchement avec un stress minimal par rapport à une injection ou un gavage. Ce protocole démontre l’approche de la préparation des médicaments, de l’acclimatation des animaux à l’administration de placebo et de l’administration de médicaments. Les implications de cette approche sont discutées dans des études liées au moment de l’administration du médicament et au rythme circadien.
Introduction
L’objectif de cette méthode est d’délivrer des médicaments chez la souris via une procédure non invasive et peu stressante. Les études précliniques chez la souris reposent souvent sur des voies d’administration de médicaments stressantes et invasives qui peuvent avoir des impacts significatifs sur les paramètres métaboliques. Par exemple, le gavage oral quotidien répétitif peut réduire considérablement l’apport calorique et le gain de poids chez la souris1. De plus, le gavage oral peut être techniquement difficile et peut causer des blessures. Comme alternative, les souris peuvent s’auto-administrer des composés qui sont mélangés dans leur nourriture ou dissous dans leur eau potable 2. Cependant, cette approche a une limite majeure, c’est-à-dire qu’elle repose sur le moment circadien naturel de la consommation de nourriture ou d’eau. En outre, la stabilité ou la solubilité des médicaments dans l’eau peut être un problème majeur lorsqu’il est administré de manière chronique de cette manière. Pour surmonter ces limitations, les médicaments peuvent être mélangés avec des aliments très appétissants, tels que la pâte à biscuits 3,la gelée 4,5 ou le beurre d’arachide 6 pour encourager l’auto-administration chez la souris à un moment spécifié. Cette approche a l’avantage de faciliter l’administration du médicament avec un minimum de stress par rapport à une injection ou à un gavage quotidien1. Cette procédure peut être adaptée pour délivrer une grande variété de médicaments aux souris. Ce protocole démontre le processus de préparation des médicaments, la formation, suivie de l’administration de médicaments dans des aliments très appétissants. À titre d’exemple, cette méthode est utilisée pour administrer le médicament antipsychotique rispéridone à des souris femelles C57BL / 6J. La rispéridone est bien connue pour avoir de puissants effets hyperphagiques et de prise de poids chez les patients 7 qui est bien modélisé chez les rongeurs 6,8. Ce système d’administration facilite un modèle hautement translationnel qui pourrait être utilisé pour étudier une grande variété de médicaments et leurs effets sur les voies régulant l’apport alimentaire et le poids corporel 9.
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Protocol
Toutes les procédures impliquant des sujets animaux ont été approuvées par l’Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) de l’Université de Californie à San Diego.
1. Fabrication de la pastille de beurre d’arachide
- Calculez la quantité de médicament nécessaire pour fabriquer la dose souhaitée de médicament dans une pastille de beurre d’arachide et augmentez la taille du lot requis pour une expérience. Il est important de savoir si les granulés peuvent être conservés à -80 °C, en fonction de la stabilité du médicament.
- Pulvérisez les comprimés de médicament à l’aide d’un mortier et d’un pilon.
- Pesez la quantité calculée de beurre d’arachide nécessaire en le plaçant dans un bateau de pesée sur une balance goudronnée.
- Placer le beurre d’arachide sur un bécher d’eau tiède jusqu’à ce qu’il soit fondu.
- Ajouter la quantité requise de médicament pulvérisé dans l’arachide fondue et bien mélanger.
- Laissez refroidir le mélange médicament-beurre d’arachide afin qu’il puisse être facilement placé dans les moules en caoutchouc.
- Placez le mélange beurre d’arachide-médicament dans un moule. Celui utilisé ici est un moule à granulés de corticostérone en caoutchouc et crée environ ~ 100 mg de granulés de beurre d’arachide. Un ajustement du rapport entre le médicament et le beurre d’arachide peut être nécessaire pour assurer l’appétence.
- Répétez ces étapes avec du beurre d’arachide seul pour faire des pastilles placebo.
- Congeler le moule à -20 °C ou -80 °C (selon la stabilité du médicament) pour permettre au beurre d’arachide de durcir jusqu’à son utilisation.
2. Configuration de la souris
- Abritez individuellement des souris dans des cages à souris standard. Ligne avec une literie et un enrichissement en papier hautement absorbants, y compris des serviettes en papier et un dôme de logement. Cette litière en papier facilite les mesures précises de l’apport alimentaire en permettant de quantifier les aliments renversés par les matières fécales et la litière.
REMARQUE: L’approbation de l’IACUC D’ENsure pour les souris à logement uni a été obtenue. - Fournissez de la nourriture et de l’eau ad libitum et laissez les souris s’acclimater au logement pendant environ 3 jours.
3. Formation à l’auto-dosage du beurre d’arachide médicamenteux
- Planifiez et sélectionnez le moment optimal de la journée pour l’administration du médicament.
- Jeûnez les souris pendant 24 heures et assurez-vous que l’approbation de l’IACUC a été reçue pour la durée de jeûne choisie.
- Sortez le moule du congélateur, laissez le moule en caoutchouc se ramollir afin que les granulés puissent être facilement extrudés hors du moule. Toute la formation peut être complétée à l’aide de pastilles de contrôle placebo.
- Placez une pastille de beurre d’arachide de contrôle placebo sur la paroi de la cage à environ 1,5 pouce de la base. Le premier jour, il peut s’attendre à environ 1 heure pour que la souris consomme le granulé de beurre d’arachide en raison de la nouveauté.
- Après la session de formation, fournir un accès ad libitum à la nourriture et à l’eau.
- Le lendemain, placez la pastille de beurre d’arachide sur le mur de la cage au même endroit pour une formation supplémentaire sur des souris non à jeun.
- Répétez l’entraînement chez des souris nourries pendant environ 3 jours. Le temps nécessaire pour consommer le beurre de cacahuète sera inférieur à 30 minutes au troisième jour d’entraînement.
4. Expérience
- Randomiser les souris en groupes de traitement en fonction du poids corporel afin que les groupes aient le même poids corporel moyen avant le traitement.
- Prévoyez d’administrer les pilules de beurre d’arachide (traitement ou placebo) aux souris en même temps qu’elles ont été entraînées à recevoir les granulés de beurre d’arachide.
- Pesez la nourriture et la souris et enregistrez les valeurs.
- Assurez-vous que les pilules de beurre d’arachide (traitement ou placebo) sont placées au même endroit dans la cage que celui établi pendant l’entraînement.
- Poursuivez la procédure de dosage quotidiennement pendant toute la durée de l’expérience.
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Representative Results
Dans l’exemple présenté ici, le beurre d’arachide a été utilisé pour délivrer de la rispéridone à des souris quotidiennement pendant 14 jours.
Cette étude montre que l’administration chronique de rispéridone via cette méthode facilite une augmentation hautement reproductible de l’apport alimentaire et du poids corporel par rapport au contrôle (Figure 1a, b). En outre, cette méthode d’administration donne des données très cohérentes par rapport à d’autres approches d’administration plus stressantes telles que les injections intrapéritonéales(Figure 1c,d).
Graphique 1. L’effet des méthodes d’administration de médicaments sur l’apport alimentaire et le gain de poids chez la souris. Des souris femelles C57BL/6J ont été traitées quotidiennement avec de la rispéridone (3 mg/kg) dans une pastille de beurre d’arachide ou une pastille témoin placebo à 8 heures du matin pendant 14 jours. Les souris traitées avec de la rispéridone dans du beurre d’arachide avaient un apport alimentaire quotidien significativement plus élevé (a) et ont pris beaucoup plus de poids (b) par rapport au traitement témoin. En outre, l’administration intrapéritonéale de rispéridone (3 mg/kg) n’a pas eu d’effets aussi robustes sur l’apport alimentaire(c)ou la prise de poids(d)par rapport à l’auto-administration dans le beurre d’arachide. Les données sont exprimées en moyenne ± SEM et ont été analysées par le test t de l’élève. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
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Discussion
Lors de la réalisation de ce protocole, il est important d’être cohérent avec la précision des mesures de l’apport alimentaire et du poids corporel et le moment de l’administration du médicament tout au long de l’étude. Bien que cette méthode d’auto-administration nécessite une phase d’entraînement importante, cela est particulièrement important pour acclimater les souris à la nouveauté du beurre d’arachide et s’assurer que les souris consomment le médicament au moment donné. Une fois établi, il offre également une grande flexibilité expérimentale et peut être modifié et adapté pour délivrer des médicaments à plusieurs reprises par jour à différentes doses. Cette technique fonctionne mieux lorsque les souris consomment du chow normal comme principale source de nutrition. Lorsque les souris sont nourries avec des régimes riches en graisses et en sucre très appétissants, cela peut rendre la phase d’entraînement plus difficile car certaines souris sont moins motivées à consommer le beurre d’arachide dans ces conditions et peuvent être une limitation de cette technique.
Comparée aux méthodes existantes telles que les injections ou le gavage oral, cette méthode d’auto-administration de médicaments provoque un stress minimal et donne lieu à des données robustes et cohérentes relatives aux effets induits par les médicaments sur les phénotypes métaboliques, y compris l’apport alimentaire et le poids corporel. Les applications futures de cette technique comprennent des études sur le moment de l’administration des médicaments sur l’apport alimentaire et la prise de poids dans le contexte des rythmes circadiens et de la santé métabolique10.
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Disclosures
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.
Acknowledgments
Ce travail a été soutenu par la subvention R01DK117872 des National Institutes of Health accordée à OO et la bourse de la Fondation Larry L Hillblom attribuée à RCZ.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| C57B6/J mice | Jackson Labs, Sacramento, CA, USA | 664 | |
| corticosterone pellet mold | Ted Pella Inc, Redding, CA, USA | 106A | |
| Mouse igloo | VWR, Visalia, CA, USA | 89067-850 | cage enrichment |
| peanut butter | Jif Peanut Butter, Orrville, OH, USA | Creamy peanut butter | |
| pestle and mortar | VWR, Visalia, CA, USA | 470148-960 | |
| risperidone | Patriot Pharmaceuticals, Horsham, PA, USA | 50458-593-50 | |
| rodent chow | LabDiet, St. Louis, MO, USA | 5001 | |
| weigh boat | VWR, Visalia, CA, USA | 10803-148 | |
| weighing scale | Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland | MS104TS | |
| Wypall paper X60 | Kimberly-Clark, Corinth, MS, USA | 34865-05 | absorbent paper bedding |
References
- de Meijer, V. E., Le, H. D., Meisel, J. A., Puder, M. Repetitive orogastric gavage affects the phenotype of diet-induced obese mice. Physiology and Behavior. 100 (4), 387-393 (2010).
- Perez-Gomez, A., et al. A phenotypic Caenorhabditis elegans screen identifies a selective suppressor of antipsychotic-induced hyperphagia. Nature Communications. 9 (1), 5272 (2018).
- Corbett, A., McGowin, A., Sieber, S., Flannery, T., Sibbitt, B. A method for reliable voluntary oral administration of a fixed dosage (mg/kg) of chronic daily medication to rats. Laboratory Animal. 46 (4), 318-324 (2012).
- Teixeira-Santos, L., Albino-Teixeira, A., Pinho, D. An alternative method for oral drug administration by voluntary intake in male and female mice. Laboratory Animal. 55 (1), 76-80 (2021).
- Zhang, L. Method for voluntary oral administration of drugs in mice. STAR Protocols. 2 (1), 100330 (2021).
- Cope, M. B., et al. Risperidone alters food intake, core body temperature, and locomotor activity in mice. Physiology and Behaviour. 96 (3), 457-463 (2009).
- Barton, B. B., Segger, F., Fischer, K., Obermeier, M., Musil, R. Update on weight-gain caused by antipsychotics: a systematic review and meta-analysis. Expert Opinion in Drug Safety. 19 (3), 295-314 (2020).
- Cope, M. B., et al. Antipsychotic drug-induced weight gain: development of an animal model. International Journal of Obesity. 29 (6), 607-614 (2005).
- Domecq, J. P., et al. Clinical review: Drugs commonly associated with weight change: a systematic review and meta-analysis. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 100 (2), 363-370 (2015).
- Wei, H., et al. Dopamine D2 receptor signaling modulates pancreatic beta cell circadian rhythms. Psychoneuroendocrinology. 113, 104551 (2020).
