여기에서, 우리는 간 구조를 방해하지 않으면서 간 외 요인이 없는 상태에서 간 대사의 급성 및 직접적인 조절을 연구하기 위해 쥐 간의 현장 관류를 위한 강력한 방법을 제시합니다.
여기에서, 우리는 간 구조를 방해하지 않으면서 간 외 요인이 없는 상태에서 간 대사의 급성 및 직접적인 조절을 연구하기 위해 쥐 간의 현장 관류를 위한 강력한 방법을 제시합니다.
간은 영양소 대사를 포함한 다양한 기능을 가지고 있습니다. 간 연구의 다른 시험관 및 생체 내 모델과 달리 분리된 관류된 간은 간외 요인의 영향에서 분리된 온전한 간 구조로 전체 간의 간 생물학 및 대사를 연구할 수 있습니다. 간 관류는 원래 쥐를 위해 개발되었지만 이 방법은 쥐에도 적용되었습니다. 여기서는 마우스 간의 in situ 관류에 대한 프로토콜을 설명합니다. 간은 산소가 공급된 Krebs-Henseleit 중탄산염 완충액으로 문맥을 통해 전위적으로 관류되고, 출력은 회로를 닫기 위해 하대정맥을 클램핑하여 상하정맥에서 수집됩니다. 이 방법을 사용하면 테스트 화합물의 직접적인 간 효과를 자세한 시간 분해능으로 평가할 수 있습니다. 간 기능 및 생존력은 최소 3시간 동안 안정적이므로 동일한 실험에서 내부 대조군을 포함할 수 있습니다. 이 모델을 사용한 실험 가능성은 무궁무진하며 간 생리학 및 간 질환에 대한 통찰력을 추론할 수 있습니다.
간은 신진대사에 필수적인 기관입니다. 포도당, 지질, 아미노산 대사를 조절하여 전신 에너지 균형을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 전 세계적으로 간 질환의 증가는 주요 글로벌 건강 부담으로 부상하고 있으며 병태 생리학과 간 기능에 미치는 영향에 대한 더 많은 지식이 필요합니다.
in vivo 연구를 보완하기 위해 간 연구를 위해 다양한 in vitro 모델이 개발되었습니다. 설치류와 인간으로부터 분리되고 배양된 1차 간세포가 널리 사용됩니다. 비실질 세포는 차등 및 기울기 원심분리를 사용하여 간세포에서 분리할 수 있으며, 서로 다른 세포 유형의 공동 배양은 세포 간 누화1을 연구하는 데 유용합니다. 1차 인간 간세포는 약물 독성 테스트의 황금 표준으로 간주되지만, 여러 연구에 따르면 간세포는 조직 배양에서 빠르게 역분화되어 간 기능을 상실하는 것으로 나타났습니다 2,3,4. 3D 스페로이드 시스템에서의 간세포 배양은 역분화를 개선하고, 더 안정적이며, 기존의 2D 배양 시스템보다 생체 내에서 간을 더 높은 수준으로 모방하는 것으로 보인다5. 정밀하게 절단된 간 절편은 조직 구조를 그대로 유지하고 간에 존재하는 비실질 세포를 포함하는 또 다른 잘 정립된 체외 모델이다6. 보다 발전된 in vitro 모델에는 liver-on-a-chip7 및 간 오가노이드8가 포함됩니다. 그러나 이러한 모든 접근 방식에서는 벡터 문맥-간 정맥 흐름을 포함한 구조적 무결성 및 흐름 역학이 손실되어 일반화 가능성에 영향을 미칠 수 있습니다.
분리된 관류된 쥐의 간은 1855년 클로드 베르나르(Claude Bernard)에 의해 처음 기술되었으며, 9 간생물학, 독성학 및 병태생리학 연구를 위해 다양한 과학 분야에서 여전히 사용되고 있다. 위에서 언급한 시험관 내 모델과 비교하여 관류된 간의 장점에는 간 구조, 혈관 흐름, 간세포 극성 및 구역화, 간세포와 비실질 세포 간의 상호 작용이 유지됩니다. in vivo 연구와 비교했을 때, 관류된 간은 혈액에 의해 운반되는 간외 인자를 피하고 실험 조건을 완벽하게 제어하면서 격리된 방식으로 간 대사를 연구할 수 있습니다. 수년에 걸쳐 쥐의 간 관류 모델을 개선하기 위해 몇 가지 수정이 이루어졌습니다10,11,12,13. 쥐가 분리된 관류 간 연구에 사용되었지만, 문헌은 적습니다. 여기에서는 실시간으로 생쥐 간에서 배출되는 간에서 측정된 대사 기질 및 호르몬에 대한 급성 및 직접적인 대사 반응을 연구하기 위해 문맥 및 하대정맥의 캐뉼레이션에 의한 생쥐 간의 제자리 관류를 위한 방법을 제시합니다.
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모든 동물실험은 덴마크 동물실험검사관, 덴마크 환경식품부(허가 2018-15-0201-01397) 및 현지 윤리위원회의 허가를 받아 EU 지침 2010/63/EU, 국립보건원(간행물 번호 85-3) 및 동물실험에 관한 덴마크 법률(1987)의 지침에 따라 수행되었습니다. 이것은 말기 절차이며 사인은 심부 마취 하에 횡격막의 출출 및 천공입니다.
1. 실험동물
2. 수술 전 준비
3. 작동 및 관류
참고: 이 연구에 사용된 관류 설정의 그림은 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1: 관류 설정 그림. (A) 수술대를 삼각대 스탠드에 올려 놓고 37°C로 가열합니다. 관류 완충액은 가스화되고(95% O2, 5%CO2) 연동 롤러 펌프를 통해 펌핑되고, 버블 트랩이 내장된 열교환기에서 가열됩니다. 또한 이 시스템은 관류 압력 조정을 위한 압력 게이지와 스핀들 펌프로 구성됩니다. 관류 압력은 압력 기록 프로그램인 PC의 변환기를 통해 지속적으로 기록되고 시각화됩니다. (B) 빨간색 상자는 3방향 스톱콕의 연결을 캡처합니다. 첫 번째 3방향 마개는 주사기 펌프를 통해 테스트 화합물을 주입하기 위해 열려 있고 두 번째 마개는 닫혀 있습니다. 세 번째는 연속 압력 측정을 위해 열려 있습니다. 제4 마개는 예를 들어, 관류된 간을 가로지르는 가스 분석을 위해 입력 샘플을 수집하는데 사용될 수 있다. 커넥터는 더 많거나 적은 주입 라인이 필요한 특정 실험을 위해 필요에 따라 수정할 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 간 관류 전과 관류 중 쥐 복강 사진 . (A)녹색 점은 문맥 카테터 끝의 위치를 나타냅니다. 카테터의 끝은 문맥의 분지 지점 바로 아래에 좌우 간문맥으로 위치하지만 누출을 방지하기 위해 췌장-십이지장 가지 위에 위치하는 것이 중요합니다. 노란색 점은 관류된 간으로 혈액이 역류하는 것을 방지하기 위해 오른쪽 신장 정맥과 간 사이의 하대정맥에 혈관 클램프의 정확한 위치를 나타냅니다. (나, 씨) 문맥(B)과 상하정맥(C)에 삽입된 두 개의 카테터와 혈관이 하대정맥(B)에 고정되어 있는 관류된 쥐 간. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
4. 실험
5. 생화학적 측정
6. 데이터 분석
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자극 또는 기질이 관심 분자의 방출로 이어지는지 여부를 결정하기 위해서는 꾸준한 기준선이 필요합니다. 그림 3A 는 성공적인 실험의 예를 보여줍니다. 관류된 간에서 요소의 생성은 2분 간격으로 측정되며 평균 ± SEM으로 표시됩니다. 두 자극 기간 각각에 앞서는 기준선 기간은 일정합니다. 두 자극 기간 동안의 평균 요소 생산량과 각각의 이전 기준선은 그림 3B에 나와 있습니다. 기간 간의 통계적 유의성은 반복 측정과 함께 일원 분산 분석을 사용하여 테스트되었습니다. 이러한 결과를 바탕으로 혼합 아미노산을 사용한 2회 연속 자극에 대한 요소 반응이 유사하다는 결론을 내릴 수 있으며, 이는 다른 용량 또는 테스트 화합물로 반복된 자극을 평가하는 데 중요한 대조 실험입니다.
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분리된 관류된 쥐의 간은 간 대사의 역학 및 분자 메커니즘 연구를 위한 강력한 연구 도구입니다. 분 단위 샘플 수집의 가능성은 간에 대한 테스트 화합물의 직접적인 효과에 대한 자세한 평가를 제공합니다. in vivo 연구와 비교했을 때, 관류된 간을 사용하면 혈액에 의해 운반되는 간외 인자를 피하고 실험 조건을 완벽하게 제어하면서 격리된 방식으로 간 대사를 연구할 수 있습니다. 분리된 간세포를 사용하는 시험관 내 연구와 비교했을 때 간 관류의 장점은 간 구조, 극성, 구역 분할 및 혈관 무결성의 유지입니다. 간 관류의 또 다른 장점은 시료 크기가 커서(3.5mL/분) 동일한 시료에서 여러 결과를 측정할 수 있다는 것입니다. 관류된 간은, 그러나, 그런 기계장치가 일어나는 데 몇 시간이 걸릴지도 모르기 때문에, 전사 규칙에 의존하는 효력을 공부할 때 이상적이지 않습니다. 대사 연구 외에도 이 프로토콜은 간의 내분비 기능(호르몬 및 헤파토카인 분비)과 약물 및 생체 이물의 간 대사를 연구하기 위해 다...
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저자는 이 기사와 관련된 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 연구와 Nicolai J. Wewer Albrechtsen은 Novo Nordisk Foundation Excellence Emerging Investigator Grant - Endocrinology and Metabolism(Application No. NNF19OC0055001), 유럽 당뇨병 연구 재단 미래 지도자상(NNF21SA0072746) 및 덴마크 독립 연구 기금, Sapere Aude(1052-00003B). 노보 노디스크 재단 단백질 연구 센터(Center for Protein Research)는 노보 노디스크 재단(Novo Nordisk Foundation)의 재정 지원을 받고 있습니다(보조금 계약 NNF14CC0001). 그림 1B는 biorender.com 로 작성되었습니다. 관류된 쥐의 간에 대한 유익한 토론을 해주신 Dr. Rune E. Kuhre(Novo Nordisk A/S)에게 감사드립니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 3방향 마개 | BD | 394601 | |
| Altromin 번식 다이어트 | Altromin Spezialfutter | 1319 | |
| 염화칼슘 이수화물(CaCl2· 2H2O) | Sigma | C8106 | |
| 카테터(0.7mm) | BD | 381812 | |
| 여과지(기공 크기 2.0 µ m) | Millipore | AP2029325 | |
| 포도당 키트 | QuantiChromTM | DIGL-100 | 저농도 프로토콜 |
| 케타민 | MSD 동물 건강 | 511485 | 90 mg / kg |
| 합자 (검은 색 멸균 실크) | Agnthos | 14739 | |
| 황산 마그네슘 (MgSO 4 < / sub>) | Sigma | 230391 | |
| 비 에스테르화 지방 산성 키트 | Fujifilm Wako Chemicals | NEFA-HR(2) | |
| 삼각대 스탠드에서 가열된 수술대, 유형 873 | Harvard Bioscience, Inc. | ||
| 염화칼륨 (KCl) | Sigma | P9541 | |
| 인산이수소칼륨(KH2PO4) | Merck | 1.04877 | |
| 롤러 펌프, 4채널 | Harvard Bioscience, Inc. | 730100 | |
| 세련된 테이프 | Mediq danmark | 4001910 | |
| 중탄산나트륨(NaHCO3) | Sigma | S5761 | |
| 염화나트륨(NaCl) | Sigma | S1679 | |
| 온도 조절 순환기 | Harvard Bioscience, Inc. | 730125 Bath Volume 3 L, 230 V/50 Hz | |
| Tubing | Tygon | E3603 | 내경 1.59 mm, 외경 3.18 mm |
| 범용 관류 시스템 | Harvard Bioscience, Inc. | 732316 | 기본 유닛 uniper UP-100, 유형 834 |
| Vamin | Fresenius Kabi | B05ABA01 | 혼합 아미노산 |
| 용기 클램프 어댑터 | Deutsche Biomedical | DBC1002 | |
| 용기 클램프 | Deutsche Biomedical | DBC1005 | |
| Windkessel | Harvard Bioscience, Inc. | ||
| 자일라진 | 롬푼 수의사 | 530701 | 10 mg/kg |
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