방법 논문

정맥 당부 하 검사와 비인간 영장류의 대사 상태의 특성

DOI:

10.3791/52895

⸱

2016년 11월 13일

 ,  ,  ,  , 
1Cardiovascular and Metabolism Group, Crown Bioscience

이 논문에서

요약

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이 프로토콜의 목적은 인간이 아닌 영장류에서의 혈당 조절을 평가하고 dysmetabolic 건강한에서 대사 상태를 평가하기 위해 정맥 내 글루코스 내성 시험 (IVGTTs)를 수행하기위한 표준 방법을 제공하는 것이다.

초록

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정맥 내 글루코스 내성 시험 (IVGTT)은 글루코스 항상성의 특성에 중요한 역할을한다. 혈청 생화학 프로파일 모두 공급의 혈당치를 포함한 금식 상태, 혈색소, 인슐린 수치, 다이어트의 병력, 신체 조성 및 체중 상태, 정상 및 비정상 혈당 조절에 대한 평가와 함께 할 때 만들어 질 수있다 . IVGTT의 해석은 덱 스트로스 도전과 관련하여 시간이 지남에 포도당과 인슐린 수치의 변화 측정을 통해 이루어집니다. 고려해야 할 중요한 요소는 다음과 같습니다 T0 (포도당 주입의 끝), 처음 20 분에 빠른 포도당 통관의 기울기에서 파생 된 포도당 통관 율 K (T20에 T1), 시간과 관련하여 도달 피크 포도당과 인슐린 수준 포도당 기본으로 돌아가려면, 곡선 (AUC) 아래의 면적은.이 IVGTT 대책은 건강한 t에서 포도당 항상성 이동 등의 특성 변화를 보여줍니다OA 병에 걸린 대사 상태 5. 여기에서 우리는에서 인간 형 당뇨병 (T2D)의 가장 적절한 동물 모델과 IVGTT 이러한 동물의 임상 적 프로파일은 인간이 아닌 영장류 (히말라야와 시노 몰 거스 원숭이)의 특성을 설명하는 비만 dysmetabolic에 건강한 린, T2D와 상태 8, 10, 11.

서론

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IVGTT 일상적 다른 대사 상태 5에서 7 인간의 β 세포 기능을 결정하기 위해 사용되는 편리한 기능적 분석이다. T2D 동물 모델에서, 잘에서 대사 질환 진행을 보여 동물을 특성화하기위한 도구로서 인식되고 dysmetabolic 고혈당 상태 8, 9 건강한. T2D의 가장 가까운 동물 모델은 붉은 털과 노몰 거스 원숭이가 주목할만한 예입니다있는 인간이 아닌 영장류 (NHPs)에서 증명된다. 이러한 동물은 자연스럽게 인간 10과 나이 및 빈도에 기여 비만과 같은 위험 인자 T2D을 개발한다. 또한,이 유사한 질병의 진행은하고 dysmetabolic 질환 11 진행됨에 따라 췌장 병리은 아밀로이드 침착을 표시합니다.

여기에서 우리는이 동물의 대사 상태의 우리의 식민지 특성화의 일환으로 NHPs에 IVGTT을 수행하는 우리의 표준 방법에보고한다. 이 방법은소비 다른, 더 많은 시간과 비용이 많이 드는 기술 2를 기준으로 수행하기 쉬운. IVGTT 신속하고 자주 동물의 많은 식민지를 특성화하는 데 유용합니다. 당화 혈색소 (당화 혈색소)의 수준을 고려하면, 동물의 다이어트 및 음식 섭취 이력뿐만 아니라 %의 근육량과 체지방은 IVGTT 일반적 현성 당뇨병 6 향해 동물의 대사 상태와 진행 특성화 충분 8.

당화 혈색소는 3 개월 이전 6 주 동안 혈당 측정의 신뢰성을 제공하는 적혈구의 수명 동안의 평균 혈당 수준을 나타낸다. IVGTT의 금식 기준선 혈액 샘플에서 측정했을 때,이 값은 절차 사이의 개월 동안의 혈당 조절에 창을 제공합니다. 동물이 그들의 마지막 IVGTT 때문에 당뇨병에 dysmetabolic에서 전환 한 경우, 이전 값보다 훨씬 더 높은 혈색소 값을 나타냅니다전환이 빨리 시작하는 것이 그들의 마지막 IVGTT 후, 반면, 가까운 이전 값으로 당화 혈색소 값은 최근 전환 된 것을 나타냅니다. 일반적으로, 붉은 털 원숭이에, 당화 혈색소가 6 %가 가난한 혈당 조절 10, 23 비정상으로 간주하고, 표시되어 더 이상 값.

혈당 수준은 전체 동물의 행동 및 일반적인 건강의 컨텍스트 내에서 해석되어야한다. 당뇨병 원숭이 - 전시 과식증, 갈증과 다뇨증 - 인간 등을들 수있다. 동물의 그룹 하우징은 dysmetabolic 당뇨병 원숭이에 필요한 이러한 지표와 개별 치료의 측정에 상당한 도전을 제공합니다. 우리는 단독 치료보다 개인화를 제공 할 수 있도록하기 위하여 동물을 선택할 것을 권장하고 쉽게 원숭이의 상태의 마커 행동 8 모니터링 될 수있다. 또한, 당뇨병 원숭이 체중 감소뿐만 아니라 증가 된 상승 된 지질 프로파일 (나타낼 것이다콜레스테롤, 중성 지방 혈증) 및 혈청 화학 방해 미네랄 대사. 이러한 장기에 손상이 대사 장애 / 당뇨병 발전의 합병증은 종종 있으며, 혈당, 지질, 미네랄 불균형 9, 11, 18의 공동 결정 할 수있다, 24로는, 간, 혈청 화학 신장 기능의 지표를 측정하는 것이 중요하다 .

이 방법을 사용하면 원숭이의 수명이 특정 가치가 위에, 역사적인 값은 여러 자주 특성화에서 생성 된. 이러한 글루코스 클램프 또는 등급 글루코스 주입 (GGI)와 같은 또 다른 과정은 완전 동물의 상태를 평가하는 데 필요한 경우 역사를 사용할 때, 초기 특성에 일반적이다. 3 개월마다의 주파수의 기준이 설정되고 나면 그러나, 반복 IVGTTs는 동물의 진행 상황을 추적하기 위해 일반적으로 충분하다. 동물이 전반에 걸쳐 여러 연구에 등록되어있는 경우에 특히 중요하다연도는 신진 대사 상태에 따라. 건강 한번에 동안 비교적 안정적으로 유지 될 수있는 반면, 동물의 대사 상태가 악화되면, 인슐린 내성 및 글루코스 불내성의 극적인 증가는 매우 급속하게 일어날 수있다. 혈색소 값 석 달 간격 예정된 절차와 동물의 건강 상태의 감소 또는 개선의 일부 보간 허용한다. 이러한 이유로,이 방법은 자연 수명에 걸쳐 여러 종의 연구에 사용되는 동물의 특성에 적합하다.

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프로토콜

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모든 동물 절차 프로토콜 14-017 아래, 노스 캐롤라이나 연구 캠퍼스 (NCRC)에있는 데이비드 H. 머독 연구소 IACUC 승인하고, 당뇨병과 prediabetes / 인슐린 저항성 및 치료제의 효능의 비인간 영장류 모델의 특성을 개선하기 위해 인슐린 감수성 및 신진 대사 기능.

1. 동물 선택 및 학습 준비

  1. 매달 음식 섭취 및 체중에 기초하여 레코드를 선택 다이어트 및 중량 안정 동물.
    참고 : 자신의 음식 섭취가 안정 될 때까지 식욕에 최근 하락을 전시 한 동물을 특징으로 할 수 없습니다.
    1. 성숙한 동물 (> 5-6 년), 본문 개월 연속 간의 가중치 먼저 원숭이 검사와 무게에 극적인 변화를 대사 상태를 변경 이외의 다른 원인을 배제하지 않고 10 % 이상 차이가 동물을 선택하지 마십시오.
  2. 포도당, 인슐린 및 C-pepti에 대한드 분석은 단백질 분해 효소 억제제 (아프로 티닌 및 DPP4I)와 K 2 EDTA 샘플 수집 튜브를 준비합니다.
    참고 : DPP4I + 아프로 티닌 칵테일 프로테아제 억제의 폭 넓은 스펙트럼을 제공하는이 추가적인 분석 (글루카곤, GLP-1)에 요구한다. 추가적인 분석이 수집되지 않는 경우, 혈액 튜브 시료 채취의 일관성을 유지하기 위해 동일한 방법으로 제조한다. 이 방법에 대한 유효성이 확인되지 분석을위한 샘플은 제조업체의 권장 사항에 따라 개별적으로 수집되어야한다.
    1. DPP4I 10 ml의 아프로 티닌, 동결 건조하여 100 mg을 혼합하여 프로테아제 억제제 칵테일을 준비합니다. 수집 된 혈액의 모든 밀리리터 각 혈액 튜브에 아프로 티닌 + DPP4I 혼합물의 10 μl를 추가합니다.
    2. 가능한 컬렉션 없더군요 각 튜브에 단백질 분해 효소 억제제 칵테일의 추가 10 μl를 추가합니다. 사용할 때까지 -20 ° C에서 처리 된 혈액 튜브를 저장합니다. procedu 동안 젖은 얼음에 튜브를 유지다시 4 ℃에서 스핀.
    3. 표준 혈청 화학 분석을 기준으로 혈액 샘플을 수집하는 혈청 분리기 튜브를 사용한다. 전체 혈구 수 (CBC)의 경우, 프로테아제 억제제없이 표준 K 2 EDTA를 사용합니다. 혈액 샘플 후 나누어지는 플라즈마 및 혈청에 사용 크리오 바이알 (cryovial)는 스핀 다운되었습니다.
    4. 동물 식별, 날짜, 절차, 평가시기 및 샘플 볼륨 적절하게 혈액 튜브와 크리오 바이알 (cryovial) 레이블. 적절한 분석을위한 플라즈마의 분석 (들)와 크리오 바이알 (cryovial) 레이블.
  3. 생리 식염수 250 ml의 가방에 ml의 헤파린 1,000 USP 단위의 0.15 ml를 주입하여 헤파린 식염수 세척을 준비합니다. 0.06 mg의 헤파린 / ㎖의 용액을 얻었다. 샘플 사이에 세척을위한 식염수 잠금 장치에이 용액 60 ml의 - (40)을 그립니다. 각각 주입 전후 덱 스트로스 주입 포트 플러싱 별도의 주사기 내로 추가 1 mL 및 5 mL를 그린다.

2.동물 진정 및 준비

  1. 동물의 케이지에서 절차 전에 더 이상 14 시간, 그리고 이하 18 시간 음식을 제거합니다.
    참고 : 동물 혈당 값의 모든 식후 변화를 방지하기 위해 절차를 금식하는 것이 중요하다. 또한 마취 동안 역류 및 위 내용물의 흡인을 피하기 위해주의한다.
  2. 전신 마취로 근육 주어진 케타민과 IVGTT 절차의 기간 동안 진정 동물, 10 ㎎ / ㎏에서. 절차를 수행하는 동안, 필요에 따라 30 분, 또는 - (20)의 간격으로 - (10 ㎎ / ㎏ 5) 추가 케타민을 관리 할 수 ​​있습니다.
    1. 진정 동물을 달아. 가열 과정 테이블에 옆으로 누운 위치에 동물을 배치합니다.
    2. 동물 마취의 안정적인 비행기에 확인하기 위해 임상 매개 변수마다 15 ~ 20 분을 모니터링합니다. 맥박 산소 측정기와 - (200 BPM 100) 및 SPO 2 (> 92 %) 심장 박동을 측정합니다. (- 50 호흡 / 분 20) w 호흡을 측정 스톱워치 i 번째, 시각적 또는 십오초 이상 손으로 호흡을 계산하고 네 곱하여. 측정 온도 (> 97 ° F) 직장. 잇몸과 입술 (습기, 핑크) 주위 점막의 색을 모니터합니다.
  3. 이 정맥 사이트를 준비합니다. 카테터가 삽입됩니다 관심의 영역에서 머리를 손질하고, 교류 클로르헥시딘의 스크럽 70 % 알코올로 전체 지역을 소독하기 위해 머리 가위를 사용합니다.
    1. 좌우 두부 또는 복재 정맥의 영역에 하나의 도관을 배치하고 삼방 스톱 콕 (mg의 헤파린 / ㎖ 0.06) 헤파린 염수 플러시에 첨부. 이 샘플링 혈액 무승부 사이트입니다.
    2. 다른 다리의 두 번째 카테터를 배치하거나 두부 또는 복재 정맥의 영역에서 팔과 포트를 연결합니다. 덱 스트로스 주입이 사이트를 사용합니다. 이전 포도당 주입에 캐 뉼러의 특허를 유지하기 위해, 작은 헤파린 생리 식염수 1 ml의 높이를 사용합니다.
e_title "> 3. IVGTT 절차

참고 : IVGTT 절차는 8 혈액 그리기 샘플링 시간 포인트 (표 1)로 구성되어 있습니다.

  1. 기준 샘플을 채취하고, 공복 혈당치를 측정하는 휴대용 혈당 측정기를 사용한다. 동물의 전반적인 상태를 평가하기 위하여 CBC 표준 화학 분석을 위해 혈청 시료뿐만 아니라 전체 혈액 샘플을 얻었다. 제조자의 지시 8,9 당 원숭이 사용하기 위해 검증 키트를 사용하여 기준 샘플로부터 포도당 및 인슐린 수준을 분석하기 위해 혈장 샘플을 수집한다.
    참고 : 이전에 정맥의 죽은 공간에 잔류 혈액 또는 헤파린을 제거하기 위해 혈액 수집에 대한 모든 샘플을 복용 정맥에서 가져온 0.5 ML의 사전 무승부를하는 것이 중요합니다.
  2. 기준 샘플을 획득 한 후, 덱 스트로스 주입 포트에 30 초 이상 50 % 덱스 트 로즈 (250 ㎎ / ㎏)의 투여 량을 주입.
    주 : 고용량 모델 (500 ㎎ / ㎏)을 사용할 수있다비록 용량은 길이 비교를 위해 절차를 통해 고정한다.
    1. 포트에 남아있는 포도당이 없다는 것을 확인하기 위해 헤파린 생리 식염수 5 mL를 주입 포트를 세척합니다. 주입의 끝은 T0입니다. 주입에서 잔류 포도당 이후의 혈액 샘플을 오염시킬 수 있으므로 기술자, 장갑을 교체해야합니다.
  3. 제 사후 주입 샘플 시각은 T5 분 T7 최소, T10 분 T15 분 T20 분 뒤에 덱 스트로스 주입의 끝에서, T3의 분으로하고, 마지막 샘플 시점은 T30의 분이다. 기준 샘플 분석 혈당 및 인슐린 수준을 각각 평가시기로부터 플라즈마를 수집한다 (단계 3.1 참조).
    1. 시점 T3의 분에서 다시 혈당을 검사 휴대용 혈당 측정기를 사용한다.
      참고 :베이스 라인에서의 혈당 측정기 측정 값과 T3는 포도당의 주입을 확인하기 만하다. 시점 T3의 분에서의 혈당치는 ~ 100 밀리그램 / DL 높은 CO되어야기준선 공복 혈당 수준 mpared.

4. 동물 복구 및 샘플 처리

  1. 캐 뉼러를 제거하고 시간 소수점 분 T30 후 지혈 용 카테터 사이트에 압력을 적용합니다. 이 의식을 회복하고 앉아 때까지 동물을 모니터링합니다. 동물 한 번 제공 피드는 완전히 회복된다.
  2. 즉시 얼음에 K 2 EDTA 튜브에 각각 전체 혈액 샘플을 배치합니다. 컬렉션을 10 분 동안 4 ℃에서 3000 rpm으로 원심 분리한다. 분석 할 때까지 -80 ° C에서 크리오 바이알 (cryovial), 동결 및 저장소로 나누어지는 플라즈마 샘플.
    1. 표준 혈청 화학 분석을위한 혈청 튜브에 혈액이없는 이하에서 20 분 및 RT에서 3000 rpm으로 원심 분리 전에없이 30 분 동안 실온에서 방치시키고. 컬렉션의 48 시간 내에 분석 할 때까지 혈청 샘플을 고정.
      참고로서까지 CBC 분석을 위해 수집 냉장 전혈 시료컬렉션의 24 시간 내에 사예드.

5. 데이터 처리

  1. 플라즈마 인슐린과 혈당 곡선을 설정 한 후,베이스 (16), (17) 상기 글루코스 값의 자연 로그의 기울기로부터 글루코오스 제거율 K를 결정한다.
    참고 : 건강한 NHP는 건강한 동물은 종종 30 분 이내에 기준 혈당 값으로 돌아갑니다으로, 종종 더 큰 2보다 더 잘 1 위의 포도당 통관 율 K를 가질 것으로 예상 할 수있다. 인슐린 생산이 내려 바와 같이, 포도당 통관 율 K가 1 이하로 떨어지는, 더 크게 떨어질 것이다.
  2. T30 (16) (17)를 통해 시간 - 포인트 사이의 각 선분의 곡선 아래의 영역을 나타내는 사다리꼴의 면적의 합계의 합계로서 전체로서 AUC를 계산한다.
    참고 : 전통적으로, 절차의 처음 10 분 AUC가 acut이 고려된다절차의 마지막 20 분에서 AUC 후반 인슐린 반응 (LIR)로 간주되는 동안 인슐린 반응 예는 (공기) 포도당. 동물이 더 dysmetabolic 해짐에 따라, 인슐린 AUC는 인슐린 무감각 증가에 대한 보상을 반영 증가 할 것이다. 현성 당뇨병 동물 트랜지션 그러나, AUC는 AIR 의해 캡쳐 급성 인슐린 위상 종종 처음에는 감소한다.

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결과

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도 1에 나타낸 결과는 30 분 IVGTT에 걸쳐 성숙 건강 및 당뇨병 사이 노몰 거스 원숭이에서 전형적인 포도당 및 인슐린 곡선 실증한다. 건강하고 고급 당뇨병 원숭이의 데이터는 신진 대사 특성의 범위의 양 극단에서 동물 사이의 명백한 차이점을 대비하기 위해 표시됩니다. 이 IVGTT 프로토콜은 비슷한 결과와 붉은 털 원숭이의 저자에 의해 성공적으로 사용되어왔다.

건강한 원숭이 (히말라야와 사이 노몰 거스)의 금식, 기준 혈당 값은 낮은 60-50로 밀리그램 / DL (8)이 될 수 있습니다. 그림에 나타낸 바와 같이, 초기 포도당 여행 - T3에서 측정 - 건강한 NHP에 대한 200 밀리그램 / DL을 초과 자주하는 당뇨병 동물에 대한 일반적인 기준 혈당 값의 높은 상승하지 않을 수 있습니다. 다음 서른의...

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토론

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IVGTT은 상기 분석에서 공복 혈당 및 인슐린 수준이 달성된다. 체중 5, 12, 13에 기초하여 단일 덱 스트로스 주입 글루코스 자극 인슐린 분비의 능력을 평가하고, 그 동물의 능력을 평가하는 허용 인슐린을 해제하고베이스 라인쪽으로 높은 혈당 수준을 반환합니다. 이는 정상적인 글루코스와 인슐린 수준, 건강 관리, 정상 혈당와 dysmetabolic 혈증 동물 또는 고혈당, 인슐린 저항성 당뇨병 동물로 동물을 특성화하는 정보를 사용자에게 제공한다.

특히 이른 시점에서 혈액 샘플을, 덱 스트로스 주입 후에 그려진 것으로 적절하고 일관된 방식으로 처리하는 것이 중요하다. 이것은 내부와 피사체 사이에 변동을 감소시키고, 데이터의 시간적 순서로 오류에 대한 기회를 감소시킬 것이다. T3의시기는 매우 중요하다 소풍 오 때문에덱 스트로스의 주입 후 3 분 기준선 F 혈당 동물의 대사 상태를 특성화하기 위해 사용되는 엔드 포인트 중 하나이다. 그 혈액이 시간에 촬영되...

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공개 사항

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저자는 대사 질환 분야에서 활약하는 계약 연구 기관 (크라운 바이오 사이언스)와 제휴하고 있습니다.

감사의 글

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저자는 DHMRI CLAS 동물 관리 직원의 강력한 지원을 인정하고 싶습니다, 시설 관리자 씨 다니엘 페랄타와 참석 수의사, 박사 Glicerio 이그나시오, DVM MRCVS.

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재료

2

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Allegra X-15R 원심분리기플라즈마: 4 ° C 3,000rpm에서 10분 동안
Sorvall ST16R 원심분리기혈청: 22 ° 3,000rpm에서 10분 동안 C
Thermo Scientific -86 ° C 냉동고, Forma 88000 시리즈모델: 88500A
포도당 50% (D50)웹스터07-8008986I.V. 포도당 주입물
3 ml 루어 락 주사기Midwest Veterinary Suppy시리얼 혈액 채취
5 ml Luer Lock 주사기Midwest Veterinary Suppy헤파린 화 식염수 플러시
10 ml Luer Lock 주사기Midwest Veterinary SuppyI.V. D50
거즈 스폰지 2 x 2Midwest Veterinary Suppy366.23000.4중고 건조, 70% 알코올 및 2% 클로로엑스 용액
4 ml 세럼 분리기 튜브 배송 미드웨스트 수의학 공급366.45000.4EDTA용 혈액 채취 튜브
, 2 mlVWR95057-239혈액 채취 튜브
아프로티닌, 100 mg시그마A1153-100MG혈액 채취 튜브 프로테아제 첨가제
22 G x 1" 카테터미드웨스트 수의학 공급193.75250.2I.V. 카테터 
주입 플러그 W/ 캡Midwest Veterinary Suppy001.11500.2%50 포도당 주입 포트
Porus Tape, 1/2" x 10 ydMidwest Veterinary Suppy001.85000.2카테터 및 hep의 준수를 유지합니다. 잠금
클로르헥시딘 용액 2%Midwest Veterinary Suppy193.08855.3prep catheter site
70% 에탄올VWR71001-654prep catheter site
tourniquetWebster07-8003432
3-waystopcock Midwest Veterinary Supply366.28510.4hep. lock
37" 확장 세트Webster07-8454200hep. lock
Exel 50-60cc LL 주사기Midwest Veterinary Suppy001.12250.2Heparinized Saline flush
250 ml bag 0.9%saline Webster07-8365593flush
1,000 U Heparin, 10 mlWebster07-883-4916
Ketamine (Ketaset) 100  mg/mlFort Dodge(AV 주문)
Precision Xtra 포도당 테스트 스트립 50/bxAbbott(American Diabetes Wholesale)9381599728K7테스트 기준선/T3 혈당 수치
Masimo Rad 57DRE6052057V맥박 산소
측정기 Pavia 직장 온도계Patterson07-8391335
Precision Xtra GlucometerAbbott9381599728K7휴대용 혈당계
슈퍼켐 패널 K

참고문헌

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  14. Kim, S. H., Abbasi, F., Chu, J. W., McLaughlin, T. L., Lamendola, C., Polonsky, K. S., Reaven, G. M. Rosiglitazone reduces glucose-stimulated insulin secretion rate and increases insulin clearance in nondiabetic, insulin-resistant individuals. Diabetes. 54, 2447-2452 (2005).
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