この記事では、実験用マウスからミルクを収集するために使用できるデバイスを組み立てる方法について説明します。このデバイスは手頃な価格で持ち運び可能で、訓練を受けた1人で0.1〜0.5mLの牛乳を採取できます。詳細な搾乳プロトコルも含まれています。
方法論記事
この記事では、実験用マウスからミルクを収集するために使用できるデバイスを組み立てる方法について説明します。このデバイスは手頃な価格で持ち運び可能で、訓練を受けた1人で0.1〜0.5mLの牛乳を採取できます。詳細な搾乳プロトコルも含まれています。
げっ歯類モデルは、20世紀初頭から生物学で基本的な生理学と生化学的メカニズムを研究するために広く使用されてきました。授乳期および新生児の発達研究では、ミルクの組成と、実験的操作によってミルクがどのように影響を受けるかを決定するために、ミルクをサンプリングする必要があります。小さなげっ歯類から十分な量の生体液を収集することは難しい場合があります。いくつかの研究では、マウスからミルクを得るためのさまざまな技術が実証されています。ただし、これらの手法には、多くの場合、少なくとも2人の訓練を受けた人員が必要であり、場合によっては困難になる可能性があります。
ここでは、2009年に発表された方法に基づいて、修正された牛乳サンプリング技術を示します。この手頃な価格で組み立てが簡単な方法により、1人の訓練を受けた人が、麻酔下のダムから0.1〜0.5mLの牛乳を10分以内に日常的に得ることができます。この方法により、分娩後2日目(PD2)と分娩後10日(PD10)に十分な量の母乳を採取した。牛乳の主要栄養素成分を測定し、既存の文献と比較して、収集方法を検証しました。
PD2では、乳タンパク質は平均70.1 ± 5.2 g/L、乳脂肪は174.4 ± 7.1 g/L、乳糖は12.3 ± 0.6 g/Lであった。PD10では、乳糖とタンパク質はPD2と同程度の濃度にとどまりましたが、乳脂肪は有意に高かった(224.4 ± 17.1 g / L)。また、個々の乳タンパク質の相対的な存在量はPD2とPD10の間で異なることも観察しました。具体的には、αS1-カゼインとホエイ酸性タンパク質は高かったが、PD10ではPD2と比較してβ-カゼインが低かった。全体として、私たちは、一般的に使用される実験装置で簡単に組み立てることができるデバイスを使用して、マウスからのミルクサンプリングのための効率的な一人用技術を示しています。
比較医学とは、人間と他の動物が解剖学と生理学において類似点を共有しているという考えを指します。したがって、1つの種から学習した情報は、他の種1,2の同様の経路を研究するために使用できます。20世紀初頭以来、げっ歯類、特にマウスとラットは、疾患モデルの開発のための比較的容易な遺伝子操作のために生物医学研究で広く使用されてきました1,2。さらに、それらは比較的小さいです。したがって、コロニーを維持するために必要な資源は、他の非げっ歯類の哺乳類モデルと比較して少ない2。しかし、その小さな体型には課題も伴います。特定の手順は、マウスでは簡単には実行できません。例えば、動静脈差法はラット3,4,5で実行できますが、マウスでは小さな血管が簡単に破裂する可能性があるため、6,7では困難な場合があります。マウスからサンプリングできる組織の量も限られています。例えば、授乳中のマウスでは、内臓脂肪組織のサイズが8,9、場合によってはほとんど検出できない量まで大幅に減少します。さらに、マウスからの生体液のサンプリングも量が限られています。技術によっては、サンプリングされる血液の量が異なる場合がありますが、常に多少制限されており7、実行できる分析の数が制限されています。
授乳期および新生児の発達研究では、組成と乳量を評価するために牛乳をサンプリングする必要があります。マウスで行われた研究では、乳量が限られているため、サンプルはしばしばいくつかのダムからプールされ、適切な量が得られます10。多くの研究は、単一のマウス11,12,13から十分な分析量の牛乳を収集するための技術を示しています。しかし、これらの方法には、通常、2人の訓練を受けた人員が必要であり11,12、12:1つは手動でミルクを搾り出しながら動物を保持し、もう1つはピペットでミルクを収集する。または、実験室ではすぐに入手できない機器やツールが必要です。ここでは、DePeters と Hovey14 によって考案された手法の修正を示します。この手順で使用するデバイスは、実験室で利用可能な機器で簡単に組み立てたり、一般的なベンダーから簡単に購入したりできます。このデバイスを使用すると、1人の人間が10分以内に0.1〜0.5 mLのマウスミルクを日常的に入手でき、ほとんどの分析に使用できます。分娩後2日目(PD2、初期授乳期)と分娩後10日目(PD10、授乳期のピーク時)に牛乳を採取し、牛乳の主要栄養素を測定して方法を検証しました。
すべての動物の世話と実験の手順は連邦政府のガイドラインに従い、ラトガース大学の施設動物管理および使用委員会から承認を受けました。雌マウス(C57BL/6背景)を8週齢で交配した。彼らは標準的なブリーダーのチャウ を自由に 与えられ、定期的な12:12時間の明暗サイクルの下で保たれました。配達日は配達後1日目(PD1)としてカウントされました。PD2(授乳期初期)およびPD10(授乳期ピーク)では、以下に述べる方法で牛乳を採取した。
1. 搾乳装置の組み立て

図 1: 搾乳装置。 (A)18 G の皮下注射針に PVC チューブを介して真空ポンプが取り付けられた搾乳装置。針は、微量遠心分離機の収集チューブに取り付けられたセプタムストッパーを通過します。乳頭から母乳を吸うために使用される逆さのP-200ピペットチップは、セプタムストッパーの開口部から挿入されます。(B)搾乳装置の断面図。(C)記載された方法を使用して搾乳されているダム。(D)授乳期のピーク時に母牛から採取した代表的なアリコート(0.3mL)の牛乳。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
2.子犬からのダムの分離
3.ダムの麻酔
4.ミルクコレクション
5. 採乳後のダムの回復
6. 牛乳分析
この手法を使用して、21日間の授乳中のさまざまな時期に十分な牛乳をサンプリングすることに成功しました。分娩日を分娩後1日目(PD1)と捉え、本研究ではPD2(早期授乳期)とPD10(授乳ピーク時)の牛乳をそれぞれn=4でサンプリングしました。各ダムから0.1〜0.5 mLの牛乳を快適に入手しました(図1D)。この方法を検証するために、これらの牛乳サンプルの総主要栄養素組成を測定し、スチューデントの t検定を使用して、授乳初期とピーク時に収集された牛乳の違いを比較しました。
乳糖濃度の平均は、PD2で12.3±0.6 g/L、PD10で12.0 ± 0.9 g/Lであることがわかりました(表1)。乳脂肪率はPD2で26.0±1.0%、PD10で33.4±2.5%でした。脂肪濃度はPD2で174.4±7.1 g/L、PD10では224.4 ± 17.1 g/Lと有意に高かった(表1)。平均タンパク質含有量は、PD2で70.1±5.2 g / L、PD10で75.1±2.6 g / Lでした(表1)。PD2とPD10の間で総乳タンパク質含有量に差はなかったが、個々の乳タンパク質の相対的な存在量は異なっていた。具体的には、αS1-カゼインとホエイ酸性タンパク質は、PD2牛乳よりもPD10牛乳の方が高かった(p < 0.05)、β-カゼイン(p < 0.05)はPD10よりもPD2に多く存在しました(図2)。

図2:乳タンパク質分析。 (A)PD2およびPD10で採取した牛乳のクマシーブルー染色PAGE分析。タンパク質の同定は、前述した14のように行った。(B)個々のタンパク質シグナルをImageJで解析し、染色した全タンパク質に正規化しました。結果は、標準誤差バーと個々のデータポイントを点として平均として表しました。PD2およびPD10上の各タンパク質の平均存在量を、両側のスチューデント t検定を用いて比較した。*p < 0.05、n = 4。略語:PAGE =ポリアクリルアミドゲル電気泳動;PDn = 配信後 n この 図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| 平均 | SEMの | p値 | ||
| 乳糖 (g/L) | PD2の | 12.3 | 0.6 | 0.75 |
| PD10の | 12.0 | 0.9 | ||
| 脂肪 (g/L) | PD2の | 174.4 | 7.1 | 0.04 |
| PD10の | 224.4 | 17.1 | ||
| 蛋白質 (g/L) | PD2の | 70.1 | 5.2 | 0.42 |
| PD10の | 75.1 | 2.6 | ||
表1:PD2およびPD10で収集された牛乳の主要栄養素組成。 平均の平均誤差と標準誤差(SEM)として表される結果を分析して、両側のスチューデント のt検定n = 4を使用して、授乳日がミルク組成に及ぼす影響を調べました。
私たちは、組み立てが簡単で持ち運び可能な装置を使用して、1人で実行できる改良型搾乳技術を実証しました。伝統的に、げっ歯類のミルクは、毛細管10、17、ガラスパスツールピペット12、またはマイクロピペット11を使用して収集されます。これらの方法では、1人がダムを拘束して手動で搾乳し、もう1人がミルクを採取する必要があります。これは、特に週末や休日に牛乳のサンプリングが行われる場合、困難な場合があります。これらの方法で採取した牛乳は、滅菌保存チューブに移さなければなりません。げっ歯類のミルクは脂肪が比較的多く(ここや他の研究で示されているように20,21)、したがって粘性があるため、ミルクを移すプロセスはミルクの量の損失をもたらす可能性が高く、分析の量が制限されます。ここで説明するデバイスは、実験室で入手可能なツールを使用して5分以内に組み立てることができます。1人で簡単に使用でき、10分以内に十分な量の牛乳をサンプリングできます。この方法に関連する連続的で穏やかな吸引アプローチは、ミルクが常に収集チューブに直接引っ張られるため、移送によるサンプル損失の問題を軽減します。PD2 の早い段階で牛乳を採取する場合は、サンプル損失を最小限に抑えることが特に重要です10.さらに、同じデバイスとプロトコルを使用して、別のマウス系統(FVB/Nバックグラウンド)からミルクを成功裏に収集したことから、この方法はマウス系統間でも同様に機能する可能性が高いことが示唆されています。
この研究では、授乳の段階によって分離の時間が異なる可能性があることも観察しました。以前の研究では、十分なミルク量を得るためには、母犬をミルク収集の少なくとも2時間前から最大16時間まで子犬から分離する必要があると報告されています11,13。この方法を採用した場合、授乳初期(PD2)に2時間、授乳ピーク時(PD10)にわずか30〜45分間、母犬を子犬から分離するだけで、十分な量の母乳を得るのに十分であることがわかりました。ダムが麻酔から回復するまでにはさらに時間がかかるため、分離の期間を最小限に抑えると、サンプリング時間が短縮されるだけでなく、ダムとその子犬に与える可能性のある影響も軽減されます。
さらに、PD2という早い時期にミルクを採取すると、母犬の分離と回復までの時間が長いため、その後の子犬の成長に悪影響を及ぼし、給餌が不十分な期間につながる可能性があることがわかった。これは、授乳期のピーク時 (PD10) に牛乳をサンプリングしたときには観察されませんでした。したがって、研究者が 21 日間の授乳期間中のさまざまな時点でミルクをサンプリングすることに関心がある場合は、別の一連のダムから早期授乳ミルクをサンプリングすることをお勧めします。ただし、母乳の収集は、縦断的研究のために、授乳のピーク時と後期に同じダムで複数回実行できます。
あるいは、研究者はダムの回復時間を最小限に抑えるために他の麻酔薬を選択することもできます。例えば、イソフルラン吸入は、動物が通常、イソフルラン22の中止時に迅速に回復するので、回復時間を短縮するのに役立つかもしれない。この麻酔の選択は多くの人によって行われていますが 13,23、イソフルランの吸入は収集された牛乳の量に悪影響を与える可能性があると報告されています13。さらに、イソフルラン吸入には、投与量の正確な制御を確実にするための適切な装置が必要です。ケタミン/キシラジンやイソフルランなどの麻酔薬が授乳期や母乳組成に及ぼす影響、およびそれらの母乳への移行の可能性に関する研究は限られています24,25,26。したがって、異なる麻酔の選択肢を使用して研究を比較する際には、データの解釈を慎重に行うことをお勧めします。別の選択肢は、他の研究者14,27,28,29によって説明されているように、麻酔なしでミルクをサンプリングすることです。ただし、この手順はダムに過度のストレスを与える可能性があり、動物を拘束するために追加の人が必要になる可能性があります。
また、この研究では、牛乳サンプルを使用して主要栄養素アッセイを行うことができ、余剰分はオミクス解析などのさらなる手順のために残ることが示されました。乳糖、タンパク質、および脂肪のレベルを測定し、公表されたデータと比較して、記載された方法を検証しました。牛乳の乳糖濃度は牛乳成分の~1.2%を占めており、これは他の研究で報告されている対照食のマウスの濃度と似ています30,31,32。マウスミルクは、以前に報告されたように、26%から33%の範囲の脂肪の割合が高いことが確認されました20,30。ここで報告された総タンパク質濃度は、Chenらによって報告されたものと類似していました.30.30 他の研究で報告されたものよりも低かった31,32。授乳初期からピーク時までの変化については、乳糖とタンパク質のレベルは比較的一定であることがわかりましたが、乳脂肪率は泌乳初期からピークまで増加しています。これはRagueneau32と一致しませんが、不一致はサンプルサイズの違いによるものかもしれません。授乳初期とピーク時の全タンパク質濃度はほぼ同じでしたが、個々のタンパク質量(αS1-カゼイン、β-カゼイン、ホエイ酸性タンパク質)は変動しており、これはおそらく異なる発達段階における新生児のニーズの変化を反映していることがわかりました。
この手法では牛乳生産量の定量化はできませんが、これは1947年にFalconerによって提案されたパフォーマンス指数(IOP)を使用して計算できます33。牛乳の生産量は、同腹児の数とサンプリングの日に大きく依存します。この指標は、同腹児数の違いを考慮した牛乳生産量の測定値として使用できます。たとえば、PD10(ミルクサンプリングのためにダムが分離されている場合)で全リターを計量できます。次に、ダムのIOPは、そのダムの同腹児の重量をPD10の同じサイズの同腹児の平均重量で割ることによって計算されます。結論として、比較的安価で容易に入手できる装置を用いて、実験用マウスからのミルクサンプリングのための効率的な一人用技術を実証する。この手法により、ほとんどの分析で十分な量の牛乳を一貫して収集できます。
著者には、開示すべき利益相反はありません。
この研究は、NJAES Hatch Project 14190 と NIH R21HD 108496 の支援を受けました。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1 mL極低温バイアル | コーニング | 430658 | 早期のミルクコレクションに適しています |
| 1 mLシリンジ | Exel | 26048 | |
| 2 mL 微量遠心分離機収集チューブ | フィッシャーサイエンティフィック | 02-681-344 | ピークおよびレイトミルクコレクションに適しています |
| 18 G 皮下注射針 | BD PrecisionGlide | 305195 | |
| 27 G 皮下注射針 | BDPrecisionGlide | 305109 | |
| アルコール調製ワイプ | Honeywell | 154818 | |
| Bio-Rad Protein Assay Dye Reagent Concentrate | Bio-Rad | 5000006 | |
| Bovine Serum Albumin | Sigma-Aldrich | A2153 | |
| Immobilon -P PVDF Membrane | Immobilon | IPVH00010 | |
| Ketamine | Dechra | 1000001250 | Veternarian Officeから購入 |
| 実験室のラベルテープ | VWRインターナショナル | 89097 | |
| 乳糖アッセイキット | シグマ-アルドリッチ | MAK487 | |
| ミニ有刺鉄線ポリプロピレン継手コール | パーマー機器会社 | 6365-90 | |
| マウスダイエット | ラボダイエット | 5015 | |
| NuPAGEビストリスミニタンパク質ゲル、4–12% | Invitrogen | NP0335BOX | |
| Optixcare Eye Lube | Aventix | N/A | 医事務所から購入 |
| オキシトシン | ビメダ | 1OXY015 | 医事務所から購入 |
| P200ピペットチップ | ギルソン | F1733001 | |
| PVCチューブ:1/8 '' ID | VWRインターナショナル | MFLX07407-75 | |
| PVCチューブ:5/32 '' ID | VWRインターナショナル | MFLX07407-77 | |
| セプタムストッパー | ケムグラスライフサイエンス | CG-3022-91 | |
| 真空ポンプ | ドラモンドサイエンティフィック株式会社 | P-103635 | |
| Xylazine | Akorn Animal Health | NDC 59399-110-20 | 獣医事務所経由で購入 |
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