静脈内グルコース負荷試験とヒト以外の霊長類における代謝状態のキャラクタリゼーション

サマリー

このプロトコルの目的は、非ヒト霊長類において血糖コントロールを評価し、健康の代謝異常にそれらの代謝状態を評価するために静脈内グルコース負荷試験（IVGTTs）を実行するための標準的な方法を提示することです。

要約

静脈内グルコース負荷試験（IVGTT）は、グルコース恒常性の特性評価において重要な役割を果たしています。摂食及び絶食状態の両方における血中グルコースレベルを含む血清生化学的プロフィール、HbA1c値、インスリンレベル、食事、身体組成、体重状態の病歴と一緒になった場合に、正常および異常な血糖コントロールの評価を行うことができます。 IVGTTの解釈はブドウ糖挑戦に関連して時間をかけてグルコースおよびインスリンレベルの変化の測定を介して行われます。考慮すべき重要なコンポーネントは次のとおりです：T0（グルコース注入の終わり）、最初の20分で急速なグルコースクリアランスの勾配由来のグルコースクリアランス率K（T20へのT1）、時間に関連して到達したピークグルコースおよびインスリンレベルグルコースベースライン、および曲線下面積（AUC）に戻ります。これらのIVGTT対策は健康トンからグルコース恒常性の移動に伴って特徴的な変化を表示しますOA病気の代謝状態^5。ここで我々は、肥満代謝障害に、ヒトにおけるII型糖尿病（T2D）の最も関連性の高い動物モデルとIVGTTとリーン健康からこれらの動物の臨床プロファイルであるヒト以外の霊長類（アカゲザルとカニクイザルマカク）、の特徴を説明します、そして、T2D状態^{8、10、11。}

概要

IVGTT日常異なる代謝状態^5,7にヒトにおけるβ細胞機能を決定するために使用される便利な機能的アッセイである。T2Dの動物モデルでは、それは井戸から代謝性疾患の進行を示した動物を特徴づけるためのツールとして認識されています代謝異常、高血糖状態^8、9に健康。T2Dの最も近い動物モデルは、アカゲザルとカニクイザルが顕著な例であるのヒト以外の霊長類（NHPsを）、で実証されています。これらの動物は自然に年齢や肥満の同じ危険因子は、ヒト¹⁰のようにその発生率に貢献してT2Dを開発しています。代謝異常疾患が^11を進行するにつれてさらに、同様の疾患の進行およびアミロイド沈着を示す膵臓の病状があります。

ここでは、これらの動物における代謝状態の私達のコロニーの特性評価の一部としてNHPsをでIVGTTを実行する当社の標準的な方法について報告します。この方法は、かかる他の、より多くの時間とコストのかかる技術²に対して実行するのは簡単。 IVGTTは、迅速かつ頻繁に動物の大きなコロニーを特徴付けるために有用です。糖化ヘモグロビン（HbA1C値）、動物の食事と食物摂取の歴史、ならびにそれらのパーセント除脂肪体重と体脂肪のレベルを考慮に入れた場合、IVGTTは、顕性糖尿病⁶に向けて、動物の代謝状態および進行を特徴づけるため、通常は十分です^、8。

HbA1C値は、3ヶ月前の6週間のグルコースレベルの信頼できる測定を提供する、赤血球の寿命の平均血糖レベルを表します。 IVGTTの絶食ベースライン血液サンプルから測定した場合、この値は、手順の間に数ヶ月の間に血糖コントロールにウィンドウを提供します。彼らの最後のIVGTT、その前の値よりもはるかに高いのHbA1c値が示すことになるので、動物は代謝異常から糖尿病に移行した場合その前の値に近い方のHbA1c値は、彼らはごく最近に移行したことを示すであろう、一方の移行は、彼らの最後のIVGTT後すぐに始まったこと。一般的には、アカゲザルでは、HbA1C値が6％より大きい値異常と考えられ、血糖コントロール不良^10、23を示しています。

血糖レベルは、全体として、動物の行動や一般的な健康の文脈の中で解釈されるべきです。糖尿病マカク - 展示過食症、多飲、および多尿 - 人間のように。動物のグループハウジングは、これらの指標の測定と代謝異常や糖尿病のサルのために必要な個々のケアに重要な課題を提供します。我々は単独より個人ケアを提供することができるようにするために、動物を収容するお勧めし、より容易にサルの健康行動マーカー^8を監視します。さらに、糖尿病のマカクは増加した（体重減少、ならびに上昇した脂質プロフィールを示すであろうコレステロール、高トリグリセリド血症）および血清化学の乱れミネラル代謝。それをこれらの臓器への損傷は、しばしば代謝障害/糖尿病を進めるの合併症であるとして、血清化学で肝臓と腎臓機能のマーカーを測定することが重要であり、血糖、脂質、ミネラル不均衡⁹の同時決定することができ^{、11、18、24} 。

この方法を使用する場合は、サルの寿命を介して複数の、頻繁な特徴付けから生成された歴史的な値は特に価値があります。このようなグルコースクランプまたは段階的なグルコース注入（GGI）などの他の手順は、完全に動物の健康状態を評価するために必要とされている場合は、その履歴が利用できない場合、それは初期特性時に一般的です。ベースラインが確立された後、しかし、3ヶ月ごとの周波数の繰り返しIVGTTsは、動物の進行状況を追跡するのに通常は十分です。動物は全体の複数の研究に登録されている場合、このことは特に重要です暦年では、それらの代謝状態に基づきます。自分の健康は、一度に年間は比較的安定したままかもしれないが、動物の代謝状態が悪化したときに、インスリン抵抗性と耐糖能異常の劇的な増加は、非常に急速に発生する可能性があります。 HbA1c値は、3ヶ月間隔でスケジュールされた手順の間、動物の健康状態の低下や改善のいくつかの補間を可能にします。この理由から、この方法は、それらの天然の寿命に亘って複数、縦研究に使用される動物を特徴づけるために理想的です。

プロトコル

全ての動物手順は、プロトコル14から017の下で、ノースカロライナ州リサーチキャンパス（NCRC）に位置デビッドH.マードック研究所IACUCによって承認された、糖尿病および糖尿病前症/インスリン抵抗性と治療の有効性の非ヒト霊長類モデルの特徴は、改善するために、インスリン感受性および代謝機能。

1.動物の選択および研究の準備

1. 毎月の食物摂取および体重の記録に基づいて選択食事および体重安定動物。
   注：彼らの食物摂取量が安定するまで食欲の最近の下落を示した動物を特徴とすることがないようにしてください。
   1. 成熟した動物のために（> 5から6年）、その体重ヶ月連続の間に最初のサルを検査し、体重の劇的な変化のための代謝状態を変更する以外の原因を除外することなく、10％を超えて異なる動物を選択しないでください。
2. グルコース、インスリンおよびc-peptiのためデ検体は、プロテアーゼ阻害剤（アプロチニンとDPP4I）とK ₂ EDTAサンプル採取チューブを準備します。
   注：DPP4I +アプロチニンカクテルは、プロテアーゼ阻害の広いスペクトルを提供し、これは追加の検体（グルカゴン、GLP-1）のために必要とされるべきです。追加の検体が収集されない場合には、血液チューブはサンプル収集の一貫性を維持するために、同じ方法で調製されるべきです。この方法のために検証されていないアッセイ用の試料は、製造業者の推奨に従って、個別に収集する必要があります。
   1. DPP4I 10mlのアプロチニン凍結乾燥100mgのを混合することにより、プロテアーゼ阻害剤カクテルを準備します。採取した血液のあらゆるミリリットルのために各血液チューブにアプロチニン+ DPP4I液10μlを追加します。
   2. 可能なコレクション超過のために各チューブにプロテアーゼ阻害剤カクテルの追加の10μlのを追加します。使用するまで-20℃で処理した血管を保管してください。 。手順の間に濡れた氷の上にチューブを保ちます再、4℃でスピン。
   3. 標準血清化学分析のためのベースラインでの血液サンプルを収集するために血清分離管を使用します。全血球数（CBC）のために、プロテアーゼ阻害剤なしで標準K ₂ EDTAを使用します。血液サンプルをスピンダウンされた後に一定分量の血漿および血清に凍結バイアルを使用してください。
   4. 動物の識別、日付、手順、時点、およびサンプル量で適切に血管と凍結バイアルにラベルを付けます。適切なアッセイのための血漿中の分析物（単数または複数）とクリオバイアルにラベルを付けます。
3. 通常の生理食塩水の250ミリリットル袋にmlのヘパリン1,000 USP単位の0.15ミリリットルを注入することにより、ヘパリン化生理食塩水洗浄を準備します。 0.06 mgのヘパリン/ミリリットルの溶液を得ました。サンプル間のフラッシングのために生理食塩水ロックへのこの溶液60ミリリットル - 40を描画します。それぞれ、注入前と後のブドウ糖注入ポートをフラッシュするために別々のシリンジ中に追加の1ミリリットルと5ミリリットルを描画します。

2。動物の鎮静と準備

1. 動物のケージから手順の前下回らない14時間、およびせいぜい18時間の食品を削除します。
   注：これは、動物は血糖値のいずれかの食後の変動を回避するための手順のために絶食することが重要です。また、麻酔をかけながら、逆流、胃内容物の吸引を避けるために予防措置です。
2. 10mg / kgの、一般的な麻酔薬として筋肉内投与ケタミンとIVGTT手順の期間中、落ち着いた動物。処置中に、必要に応じて30分、または - 20の間隔で - （10mg / kgの5）追加のケタミンを投与します。
   1. 鎮静させた動物を計量。加熱された手順テーブル上の横方向臥位で動物を置きます。
   2. 動物が麻酔の安定した平面内にあることを確認するための臨床パラメータごとに15〜20分を監視します。パルスオキシメータと- （200 BPM 100）およびSPO _2（> 92％）、心拍数を測定します。呼吸数を測定します（20から50呼吸/分）のwストップウォッチi番目、15秒かけて視覚的に、または手で呼吸を数えると4を掛けます。測定温度（> 97°F）直腸に。ガムと唇（しっとり、ピンク）の周りの粘膜の色を監視します。
3. 2カニューレサイトを準備します。カテーテルが挿入される関心領域から毛をトリム、および交互クロルヘキシジンのスクラブと70％アルコールで領域全体を滅菌するためにバリカンを使用してください。
   1. 左または右橈側または伏在静脈の領域で1つのカテーテルを配置し、三方活栓でヘパリン生理食塩水洗浄（0.06 mgのヘパリン/ミリリットル）に取り付けます。これは、サンプリング採血サイトです。
   2. 頭部または伏在静脈の領域における別の脚や腕に第二のカテーテルを配置し、ポートを接続します。ブドウ糖注入のためにこのサイトを使用してください。前ブドウ糖注入カニューレ特許を維持するために、小さなヘパリン添加生理食塩水の1ミリリットルフラッシュを使用してください。

e_title "> 3。IVGTT手順

注：IVGTT手順は8採血サンプリング時点（ 表1）で構成されています。

1. ベースラインのサンプルを取り、空腹時血糖値を測定するために手持ちグルコメーターを使用しています。動物の全体的な健康状態を評価するために、CBCのための標準的な化学分析のために血清サンプルだけでなく、全血サンプルを入手します。製造元の指示^8、9通りにマカクで使用するための検証キットを使用して、ベースラインサンプルからのグルコースおよびインスリンレベルをアッセイするために血漿サンプルを収集します。
   注：前のカニューレのデッドスペースに残留血液やヘパリンを除去するために、血液採取のための任意のサンプルを採取するカニューレから採取した0.5ミリリットルのプレドローを有することが重要です。
2. ベースラインサンプルを得た後、ブドウ糖注入ポートに30秒以上、50％デキストロース（250ミリグラム/ kg）の用量を注入。
   注記：高用量モデル（500ミリグラム/ kg）を使用することができ、用量は、長手方向の比較を行うための手順を横切って固定しなければならないのに。
   1. ポートに残されたブドウ糖がないことを確認するために、ヘパリン添加生理食塩水5mlで注入ポートをフラッシュします。注入の終了はT0です。注入からの残留ブドウ糖がその後の血液サンプルを汚染する可能性があるとして、技術者が、手袋を交換してください。
3. 最初の注入後サンプル時間点はT5分、T7分、T10分、T15分、T20分、最後のサンプル時点はT30の分であるが続くブドウ糖点滴の終わりから、T3分です。 （ステップ3.1参照）、ベースラインサンプルとアッセイグルコースおよびインスリンレベルに各時点から血漿を収集します。
   1. 時点分T3で、再び血糖値をチェックするために手持ちグルコメーターを使用しています。
      注：ベースライン時血糖計の測定値とT3は、ブドウ糖の点滴を確認するだけです。時点T3分で血糖値は、約100ミリグラム/ dlの高い共同でなければなりません空腹時ベースライン血漿グルコースレベルにmpared。

4.動物の回復とサンプル処理

1. カニューレを取り外し、時点分のT30後の止血のためにカテーテルを挿入部位に圧力を加えます。それは意識を取り戻したと座ってするまで動物を監視します。動物一度オファー供給が完全に回復されます。
2. 直ちに氷上にK ₂ EDTAチューブに各全血試料を配置します。コレクションの10分以内に4℃の温度で3000 rpmで遠心分離します。分析まで-80℃で凍結バイアル、凍結ストアにアリコートの血漿サンプル。
   1. 標準血清化学分析のために血清チューブに血液が下回らない20分、室温で3,000 rpmで遠心分離する前に、せいぜい30分間室温で静置します。コレクションの48時間以内にアッセイするまで血清サンプルをフリーズします。
      注：としてまでCBC分析のために収集冷蔵全血サンプルコレクションの24時間以内にサイード。

5.データ処理

1. 血漿インスリン及びグルコース曲線を確立した後、ベースライン^16、17以上のグルコース値の自然対数の傾きからのグルコースクリアランス率Kを決定します。
   注：健康な動物は、多くの場合、30分以内にベースライングルコース値に戻るように健康なNHPは、2またはより多くの場合大きく、ウェル1上のグルコースクリアランス率Kを有することが期待されてもよいです。インスリン産生がオフに低下すると、グルコースクリアランス率Kが1を下回る、より劇的に低下します。
2. T30 ^16、17を介して、時点間の各線分の曲線下面積を表す台形の面積の合計の和として、全体としてのAUCを計算します。
   注：伝統的に、手順の最初の10分のAUCは、acutと考えられています手順の最後の20分のAUCが遅くインスリン応答（LIR）と考えている間にインスリン反応eは、（AIR）をグルコースへ。動物はより多くの代謝障害になると、インスリンAUCは、インスリン非感受性を増加させるための補償を反映して、増加します。顕性糖尿病への動物に遷移すると、しかし、AUCは、AIRによって捕獲、急性インスリン期にしばしば最初は、減少します。

結果

図1に示した結果は、30分のIVGTTの過程で、成熟した健康と糖尿病のカニクイザルからの典型的なグルコースおよびインスリン曲線の実証されています。健康的で先進的な糖尿病のサルからのデータは、代謝特性評価の範囲の両方の両極端からの動物の間で明らかな違いを対比するために示されています。このIVGTTプロトコルは、同様の結果とアカゲザルで著者によって正常に使用されています。

健康なマカク（アカゲザルとカニクイザル）の絶食させ、ベースライン血糖値が50〜60ミリグラム/デシリットル⁸限り低くすることができます。同図に示すように、初期グルコースエクスカーション - T3で測定 - 健康NHPのためには、が200mg / dlを超えて頻繁にある糖尿病の動物のための典型的なベースライン血糖値ほど高く登るない場合があります。次の30の経過代謝異常および糖尿病動物が（;実線図1）

ディスカッション

IVGTTアッセイから、空腹時血糖およびインスリンレベルが達成される。体重^5、12、13に基づいて単一のブドウ糖注入によるグルコース刺激インスリン放出の能力を評価し、それは動物の能力を評価することを可能にしますインスリンを放出し、ベースラインに向かって上昇したグルコースレベルを返します。これは正常なグルコースおよびインスリンレベル健常対照、正常血糖と高インスリン代謝障害動物、または高血糖、インスリン抵抗性糖尿病の動物のような動物を特徴づけるための情報をユーザに提供します。

特に初期の時点からの血液サンプルは、ブドウ糖の注入後、タイムリーかつ一貫した方法で描画され処理されることが重要です。これは、被験者内との間のばらつきを低減し、データの時間的順序の誤りの機会を減少します。 T3のタイミングは遠足oをするので非常に重要ですデキストロースの注入後3分でベースラインからF血漿グルコースは、動物の代謝状態を特徴付けるために使用されるエンドポイントの1つです。これらの血液が時間に取られていない描く場合はミスの可能性があることをブドウ糖注入、10分後 - 第7内のグルコ...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
アレグラX-15R遠心分離			機プラズマ:4 °C 3,000 rpm で 10 分間
Sorvall ST16R 遠心分離			機血清: 22 °C 3,000 rpmで10分間
Thermo Scientific -86 °C冷凍庫、Forma 88000シリーズ		モデル:88500A
デキストロース 50%(D50)	ウェブ	スター07-8008986	I.V.グルコース注入液3
mlルアーロックシリンジ	中西部獣医サッピー		シリアル血液は
5 mlルアーロックシリンジ	中西部獣医		パリン食塩水フラッシュ
10 mlルアーロックシリンジ	中西部獣医サッピー		I.V. D50
ガーゼスポンジ2 x 2	中西部獣医用サッ	ピー366.23000.4	乾燥、70%アルコール、および2%クロロヘックス溶液
4ml血清セパレーターチューブ	中西部獣医供給	366.45000.4	EDTA用採血管
2 ml	VWR	95057-239	採血管
アプロチニン、100 mg	シグマ	A1153-100MG	採血管プロテアーゼ添加剤
22 G x 1 "カテーテル中	西部獣医用サプリメント	193.75250.2	IVカテーテル
インジェクションプラグW /キャップ	西部獣医用サッ	ピー001.11500.2	%50デキストロース注入ポート
多孔質テープ、1/2 "x 10yd	中西部獣医用サッ	ピー001.85000.2	とhepのアドヒアランスを維持します。
ロッククロルヘキシジン溶液2%	中西部獣医用サプリメント	193.08855.3	準備カテーテルサイト
70%エタノール	VWR	71001-654	準備カテーテルサイト
止血帯	ウェブ	スター07-8003432
3ウェイストップコック	中西部獣医供給	366.28510.4	ヘップロック
37 "延長セット	ウェブ	スター07-8454200	エク
セル 50-60cc LL シリンジ	中西部 獣医用サッピー	001.12250.2	ヘパリン化生理食塩水フラッシュ
250ml 袋 0.9% 生理食塩水	ウェブスター	07-8365593	フラッシュ
1,000 U ヘパリン、10 ml	ウェブスター	07-883-4916
ケタミン (ケタセット) 100 mg / ml	フォートドッジ	(AV注文)
Precision Xtraグルコーステストストリップ50 / bx	アボット(American Diabetes Wholesale)	9381599728K7	テストベースライン/ T3血糖値
Masimo Rad 57	DRE	6052057V	パルスオキシメータ
パビア直腸温度計	パターソン	07-8391335
シジョンエクストラグルコメータア	ボット	9381599728K7	ハンドヘルドグルコメーター