이 기사에서는 생쥐의 뇌척수액(CSF)에서 포도당 농도를 증가시키기 위한 자세한 프로토콜을 설명합니다. 이 접근법은 높은 CSF 포도당이 생쥐의 신경변성, 인지 및 말초 포도당 대사에 미치는 영향을 연구하는 데 유용할 수 있습니다.
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이 기사에서는 생쥐의 뇌척수액(CSF)에서 포도당 농도를 증가시키기 위한 자세한 프로토콜을 설명합니다. 이 접근법은 높은 CSF 포도당이 생쥐의 신경변성, 인지 및 말초 포도당 대사에 미치는 영향을 연구하는 데 유용할 수 있습니다.
당뇨병은 인지 기능 저하의 위험을 증가시키고 뇌 기능을 손상시킵니다. 높은 포도당과 인지 결핍 사이의 이러한 관계가 인과관계인지 여부는 여전히 파악하기 어렵습니다. 또한, 이러한 결손이 뇌척수액(CSF) 및/또는 혈액의 포도당 수치 증가에 의해 매개되는지 여부도 불분명합니다. 현재의 당뇨병 모델이 이러한 연구 문제를 해결하기에 충분히 개발되지 않았기 때문에 높은 CSF 포도당 수치가 중추신경계(CNS) 기능, 특히 학습 및 기억에 미치는 직접적인 영향을 조사한 연구는 거의 없습니다. 이 기사에서는 생쥐의 삼투압 미니 펌프를 사용하여 포도당을 측심실에 지속적으로 주입하여 4주 동안 CSF 포도당 수치를 만성적으로 증가시키는 방법을 설명합니다. 프로토콜은 CSF의 포도당 수준을 측정하여 검증되었습니다. 이 프로토콜은 인공 뇌척수액(aCSF)을 투여받은 마우스에서 ~56mg/dL의 CSF 포도당 농도와 비교하여 0.25μL/h 유속으로 50% 포도당 용액을 주입한 후 CSF 포도당 수준을 ~328mg/dL로 증가시켰습니다. 또한, 이 프로토콜은 혈당 수치에 영향을 미치지 않았습니다. 따라서 이 방법은 혈당 수치의 변화와 무관하게 뇌 기능 또는 특정 신경 경로에 대한 높은 CSF 포도당의 직접적인 영향을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 전반적으로, 여기에 설명된 접근법은 알츠하이머병 및/또는 당뇨병과 관련된 다른 신경퇴행성 장애의 특징을 매개하는 데 있어 높은 CSF 포도당의 역할을 테스트하기 위한 동물 모델의 개발을 촉진할 것입니다.
제1형 당뇨병과 제2형 당뇨병 모두 뇌 기능을 손상시킵니다 1,2,3. 예를 들어, 당뇨병은 인지 기능 저하 및 알츠하이머병을 포함한 신경퇴행성 장애의 위험을 증가시킵니다 3,4. 또한, 당뇨병 환자는 뇌에서 포도당 감지에 결함이 있습니다 5,6. 이 결함은 저혈당증과 관련된 무의식의 발병기전과 저혈당증에 대한 불충분한 반조절 반응에 기여합니다7,8, 이는 즉시 치료하지 않으면 치명적일 수 있습니다.
당뇨병이 혈중 포도당 수치와 뇌척수액(CSF)을 증가시킨다는 점을 고려하면9, 이러한 요인 중 하나 또는 둘 모두가 뇌 기능 장애에 기여하는지 여부를 결정하는 것이 중요합니다. 당뇨병이 높은 CSF 포도당 단독으로 또는 인슐린 결핍 또는 인슐린 저항성과 같은 다른 요인과 함께 뇌 손상을 유발하는지 여부도 열린 질문입니다. 제1형 및 제2형 당뇨병의 동물 모델은 영향을 받은 에너지 균형 및 말초 포도당 대사 외에도 인지 저하 및 신경퇴행을 나타낸다10,11,12,13. 그러나 이러한 모델에서 뇌 기능에 대한 당뇨병의 합병증을 매개하는 데 있어 높은 CSF 포도당 대 혈당 수치의 선택적 효과를 분리하는 것은 실현 가능하지 않습니다.
이 프로토콜은 만성적으로 높은 CSF 포도당 수치가 뇌 기능, 에너지 균형 및 포도당 항상성에 미치는 영향을 테스트하기 위해 고혈당 마우스 모델을 개발하는 방법을 설명합니다. 이 기술을 통해 개발된 마우스 모델은 신경 및 행동 기능에 대한 조절 장애 포도당 항상성의 병인학적 역할을 조사하는 연구를 위한 도구를 제공합니다.
따라서 제안된 접근법은 다양한 병태생리학적 조건에서 상승된 CSF 포도당 수준의 직접적인 영향을 이해하는 데 유용할 것입니다.
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모든 마우스 시술은 로체스터 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았으며 실험 동물의 인도적 관리 및 사용에 대한 미국 공중 보건 서비스 지침에 따라 수행되었습니다. 본 연구에 사용된 6주령의 C57BL/6J 수컷 마우스를 상업적으로 입수하였다. 모든 동물들은 12시간 낮/밤 주기로 방에 집단 수용되었고(케이지당 5마리의 마우스) 음식과 물에 임의로 접근할 수 있었습니다. 마우스에 포도당을 외심실에 주입하기 위한 캐뉼라를 이식한 후, 다른 마우스의 임플란트 손상을 방지하기 위해 단독으로 수용했습니다.
1. 삼투압 미니 펌프의 조립
2. 삼투압 펌프 이식 수술
3. 미니 펌프 교체
참고: 이 연구에 사용된 미니 펌프는 4주 동안만 지속되기 때문에 장기 연구의 경우 필요할 수 있으므로 미니 펌프의 교체도 포도당 주입 기간을 연장하는 것으로 테스트되었습니다. 여기에는 다음 단계가 포함되었습니다.
4. 뇌척수액 수집 절차
5. 포도당 분석
6. 혈당 분석
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수컷 마우스에 삼투압 미니 펌프(그림 1)에 조립된 캐뉼라를 이식하여 aCSF 또는 50% 포도당 용액을 측심실에 만성적으로 주입했습니다(그림 2). 이 절차의 효능을 검증하기 위해 수술 10일 후(그림 3) CSF를 수집했습니다. 결과는 aCSF가 주입 된 마우스의 327.7 % 포도당 (평균 : 56.5 mg / dL)에 비해 50 % 포도당이 주입 된 마우스에서 CSF 포도당 수치 (평균 : 56.5 mg / dL)가 증가한 것으로 나타났습니다. 이것은 대조군 새끼에 비해 실험 마우스의 CSF 포도당 수준이 약 6배 증가한 것입니다(그림 4A). 혈당 수치는 그룹 간에 차이가 없었습니다(그림 4B).
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이 기사는 외심실에 이식된 캐뉼라에 연결된 삼투압 미니 펌프를 사용하여 생쥐에서 CSF 포도당을 증가시키는 자세한 프로토콜을 보고합니다. 이 절차를 통해 쥐 뇌에 포도당을 만성적으로 주입하면 인지, 전신 포도당 대사 및 에너지 균형에 대한 장기 고혈당 과다증의 영향을 설명하고 당뇨병 합병증의 발병기전을 더 잘 이해하는 데 유용할 것입니다.
만성 당뇨병은 뇌와 말초 기관 사이의 통신을 방해하는 뇌 손상을 일으킨다(15). 당뇨병은 또한 알츠하이머병을 포함한 신경퇴행성 질환의 위험을 증가시킨다 3,4. 스트렙토조토신(Streptozotocin, STZ)으로 유발된 제1형 당뇨병은 당뇨병 연구에서 표준 설치류 모델로 사용되었다16. STZ는 췌장의 β 세포를 손상시켜 제1형 당뇨병과 유사한 병리를...
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저자는 이해 상충이 없다고 선언합니다.
국립 보건원 (National Institutes of Health)은 KHC에 DK124619를 부여합니다.
창업 자금 및 파일럿 연구 상, 의과대학, 로체스터 대학교, 뉴욕, KHC.
델 몬테 신경 과학 연구소 파일럿 연구상, 로체스터 대학, KHC.
University Research Award, Office of the Vice President for Research, University of Rochester, NY, to KHC.
MUR은 방법을 설계 및 수행하고, 결과를 분석하고, 그래프와 그림을 준비하고, 원고를 작성 및 편집했습니다. KHC는 연구를 구상하고 감독하며 결과를 분석하고 원고를 작성 및 편집했습니다. KHC는이 작업의 보증인입니다. 모든 저자는 원고의 최종 버전을 승인했습니다.
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| 1 mL TB 주사기 | BD | 309659 | |
| 100 mL 유리 비커 | Fisher | N/a | |
| 100% 에탄올 (Koptec) | DLI | UN170 | 수술 부위를 청소하기 위해 70% 희석을 사용하십시오 |
| 50 mL 원뿔형 튜브 | Fisher | N/A | |
| Allignment 지시자 | KOPF | 1905 | |
| Alzet 뇌 주입 키트 | DURECT | Kit # 3; 0008851 | 키트의 튜브를 1인치 길이로 절단 |
| Alzet 삼투압 펌프 | DURECT | 2004 | 유량 0.25 &마이크로; L/h |
| 마취 시스템 | Kent Scientific | SomnoSuite | |
| 베타딘 솔루션 | Avrio Health | N/A | |
| CaCl2 . 2H2O | Fisher | C79-500 | |
| 캐뉼라 홀더 | KOPF | 1966 | |
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