이 기사에서는 실험용 쥐에서 우유를 채취하는 데 사용할 수 있는 장치를 조립하는 방법을 설명합니다. 이 장치는 저렴하고 휴대가 간편하며 교육을 받은 한 사람이 0.1–0.5mL의 우유를 수집할 수 있습니다. 자세한 착유 프로토콜도 포함되어 있습니다.
방법 논문
이 기사에서는 실험용 쥐에서 우유를 채취하는 데 사용할 수 있는 장치를 조립하는 방법을 설명합니다. 이 장치는 저렴하고 휴대가 간편하며 교육을 받은 한 사람이 0.1–0.5mL의 우유를 수집할 수 있습니다. 자세한 착유 프로토콜도 포함되어 있습니다.
설치류 모델은 20세기 초부터 생물학에서 기본적인 생리학 및 생화학적 메커니즘을 연구하는 데 널리 사용되었습니다. 수유 및 신생아 발달 연구에서는 모유의 구성과 모유가 실험적 조작에 의해 어떻게 영향을 받아 신생아 발달에 영향을 미칠 수 있는지 결정하기 위해 모유를 샘플링해야 합니다. 작은 설치류에서 충분한 양의 생체 유체를 수집하는 것은 어려울 수 있습니다. 여러 연구에서 쥐로부터 우유를 얻는 다양한 기술을 입증했습니다. 그러나 이러한 기술에는 종종 최소 두 명의 숙련된 인력이 필요하며, 경우에 따라 어려울 수 있습니다.
여기에서는 2009년에 발표된 방법을 기반으로 변형된 우유 샘플링 기술을 보여줍니다. 이 저렴하고 조립하기 쉬운 방법을 통해 교육을 받은 한 사람이 마취 상태에서 10분 이내에 댐에서 0.1-0.5mL의 우유를 일상적으로 얻을 수 있습니다. 이 방법을 사용하여 출산 후 2일차(PD2)와 출산 후 10일차(PD10)에 충분한 우유를 수집했습니다. 우리는 우유 다량 영양소 성분을 측정하고 이를 기존 문헌과 비교하여 수집 방법을 검증했습니다.
PD2에서 우유 단백질은 평균 70.1 ± 5.2 g/L, 유지방은 174.4 ± 7.1 g/L, 우유 유당은 12.3 ± 0.6 g/L로 기록되었습니다. PD10에서 우유 유당과 단백질은 PD2와 비슷한 농도를 유지했지만 유지방은 유의하게 높았습니다(224.4 ± 17.1 g/L). 우리는 또한 개별 우유 단백질의 상대적 풍부함이 PD2와 PD10 사이에서 다양하다는 것을 관찰했습니다. 좀 더 구체적으로 말하자면, αS1-카제인과 유청산성 단백질은 PD10에서 PD2에 비해 αS1-카제인이 더 높았고, β-카제인은 더 낮았습니다. 전반적으로, 우리는 일반적으로 사용되는 실험실 장비로 쉽게 조립할 수 있는 장치를 사용하여 마우스에서 우유를 샘플링하는 효율적인 1인 기술을 보여줍니다.
비교 의학은 인간과 다른 동물이 해부학과 생리학에서 유사성을 공유한다는 생각을 말합니다. 따라서 한 종에서 학습한 정보는 다른 종의 유사한 경로를 연구하는 데 사용할 수 있습니다 1,2. 20세기 초반부터 설치류, 특히 생쥐와 쥐는 질병 모델 개발을 위한 비교적 쉬운 유전자 조작으로 인해 생물 의학 연구에 널리 사용되었습니다 1,2. 또한 상대적으로 작습니다. 따라서 설치류가 아닌 다른 포유류 모델에 비해 군체를 유지하는 데 필요한 자원이 적다2. 그러나 그들의 작은 몸 크기에도 문제가 있습니다. 특정 절차는 마우스에서 쉽게 수행할 수 없습니다. 예를 들어, 동정맥 차이 기법은 쥐 3,4,5에서 수행할 수 있지만 쥐의 경우 작은 혈관이 쉽게 파열될 수 있기 때문에 어려울 수 있습니다 6,7. 마우스에서 샘플링할 수 있는 조직의 양도 제한적입니다. 예를 들어, 수유 중인 생쥐의 경우 내장 지방 조직이 8,9 크기로 크게 감소하며 경우에 따라 거의 감지할 수 없는 양으로 감소합니다. 또한 생쥐에서 생체 유체를 샘플링하는 것도 양이 제한되어 있습니다. 기술에 따라 채취되는 혈액의 양은 다를 수 있지만 항상 다소 제한되어 있습니다7 따라서 수행할 수 있는 분석 횟수가 제한됩니다.
수유 및 신생아 발달 연구에서는 구성과 우유 생산량을 평가하기 위해 우유를 샘플링할 필요가 있습니다. 생쥐를 대상으로 한 연구에서는 우유의 양이 제한되어 있기 때문에 적절한 양을 얻기 위해 여러 댐에서 샘플을 모으는 경우가 많습니다10. 많은 연구에서 단일 마우스로부터 충분한 양의 모유를 분석적으로 수집하는 기술을 입증하고 있습니다 11,12,13. 그러나, 이러한 방법들은 보통 2명의 훈련된 인원을 필요로 한다11,12: 하나는 수동으로 우유를 짜내는 동안 동물을 잡는 것이고, 다른 하나는 피펫으로 우유를 모으는 것이다; 또는 실험실에서 쉽게 구할 수 없는 장비와 도구가 필요합니다. 여기에서는 DePeters와 Hovey14가 고안한 기술의 변형을 보여줍니다. 이 절차에 사용되는 장치는 실험실에서 사용할 수 있는 장비로 쉽게 조립하거나 일반 공급업체에서 쉽게 구입할 수 있습니다. 이 장치를 사용하면 한 사람이 대부분의 분석에 사용할 수 있는 10분 이내에 0.1–0.5mL의 마우스 우유를 일상적으로 얻을 수 있습니다. 출산 후 2일차(PD2, 조기 수유)와 출산 후 10일차(PD10, 최대 수유)에 모유를 채취하고 우유 다량 영양소를 측정하여 방법을 검증했습니다.
모든 동물 관리 및 실험 절차는 연방 지침을 따랐으며 Rutgers University Institutional Animal Care and Use Committee의 승인을 받았습니다. 암컷 마우스(C57BL/6 배경)는 생후 8주에 짝짓기를 하였다. 그들은 표준 사육사 chow ad libitum 을 먹였고 규칙적인 12:12 h light : dark cycle 아래에서 유지되었습니다. 배송일은 PD1(Post-Delivery Day 1)로 계산되었습니다. PD2(조기 수유) 및 PD10(최대 수유)에서 우유를 아래와 같이 샘플링했습니다.
1. 착유 장치의 조립

그림 1: 착유 장치. (A) PVC 튜브를 통해 18G 피하 주사 바늘에 부착된 진공 펌프가 있는 착유 장치. 바늘은 마이크로 원심분리기 수집 튜브에 부착된 격막 마개를 통과합니다. 젖꼭지에서 우유를 추출하는 데 사용되는 거꾸로 된 P-200 피펫 팁은 격막 마개의 구멍을 통해 삽입됩니다. (B) 착유 장치의 단면도. (C) 설명된 방법을 사용하여 착유되는 댐. (D) 수유가 최고조에 달할 때 댐에서 채취한 대표적인 우유 분취액(0.3mL). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 댐과 새끼의 분리
3. 댐의 마취
4. 우유 수집
5. 우유 수집 후 댐 복구
6. 우유 분석
이 기술을 사용하여 21일 수유 기간 동안 서로 다른 시간에 충분한 모유를 성공적으로 샘플링했습니다. 우리는 분만일을 출산 후 1일(PD1)로 간주하며, 이 작업에서는 PD2(조기 수유)와 PD10(최대 수유)에서 각각 n = 4로 우유를 샘플링했습니다. 우리는 각 댐에서 0.1–0.5mL의 우유를 편안하게 얻었습니다(그림 1D). 이 방법을 검증하기 위해 이러한 우유 샘플의 총 다량 영양소 구성을 측정하고 학생의 t-test를 사용하여 조기 수유 시 채취한 우유와 최대 수유 시 모유 간의 차이를 비교했습니다.
우유 유당 농도는 PD2에서 12.3 ± 0.6 g/L, PD10에서 12.0 ± 0.9 g/L로 평균적으로 나타났습니다(표 1). 유지방 비율은 PD2와 PD10에서 각각 26.0 ± 1.0% 및 33.4 ± 2.5%였습니다. 지방 농도는 PD2에서 174.4 ± 7.1 g/L였고 PD10에서 224.4 ± 17.1 g/L로 상당히 높았다(표 1). 평균 단백질 함량은 PD2에서 70.1 ± 5.2 g/L, PD10에서 75.1 ± 2.6 g/L였습니다(표 1). PD2와 PD10의 총 우유 단백질 함량은 차이가 없었지만, 개별 우유 단백질의 상대적 풍부도는 달랐습니다. 구체적으로, αS1-카제인과 유청산성 단백질은 PD2 우유보다 PD10 우유에서 더 높았으며(p < 0.05), β-카제인(p < 0.05)은 PD10보다 PD2에서 더 높은 농도를 보였습니다(그림 2).

그림 2: 우유 단백질 분석. (A) PD2 및 PD10에서 수집된 우유의 Coomassie Blue-stained PAGE 분석. 단백질 동정은 앞서 설명한 바와 같이 수행하였다14. (B) 개별 단백질 신호는 ImageJ에서 분석되고 염색된 총 단백질로 정규화되었습니다. 결과는 표준 오차 막대와 개별 데이터 포인트를 점으로 표시하여 평균으로 표현되었습니다. PD2 및 PD10에 있는 각 단백질의 평균 풍부도는 양측 스튜던트 t-검정을 사용하여 비교되었습니다. *p < 0.05, n = 4. 약어: PAGE = 폴리아크릴아미드 겔 전기영동; PDn = 배송 후 일 n. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 평균의 | 세엠 | p-값 | ||
| 알러지가 (g/L) | PD2 | 12.3 | 0.6 | 0.75 |
| PD10 | 12.0 | 0.9 | ||
| 지방 (g/L) | PD2 | 174.4 | 7.1 | 0.04 |
| PD10 | 224.4 | 17.1 | ||
| 단백질 (g/L) | PD2 | 70.1 | 5.2 | 0.42 |
| PD10 | 75.1 | 2.6 | ||
표 1: PD2 및 PD10에서 수집된 우유의 다량 영양소 조성. 평균의 평균 및 표준 오차(SEM)로 표현된 결과를 분석하여 양측 학생 t-검정(n=4)을 사용하여 수유일이 우유 구성에 미치는 영향을 조사했습니다.
우리는 쉽게 조립하고 휴대할 수 있는 장치를 사용하여 한 사람이 수행할 수 있는 변형된 착유 기술을 시연했습니다. 전통적으로 설치류 우유는 모세관 10,17, 유리 파스퇴르 피펫12 또는 마이크로 피펫11을 사용하여 수집됩니다. 이러한 방법을 사용하려면 한 사람이 댐을 제지하고 수동으로 우유를 추출하고 다른 사람이 우유를 수집해야 합니다. 이것은 때때로 어려울 수 있으며, 특히 주말이나 공휴일에 우유 샘플링이 이루어질 때 더욱 그렇습니다. 이러한 방법으로 수집된 우유는 멸균 보관 튜브로 옮겨야 합니다. 설치류 우유는 지방 함량이 상대적으로 높고(여기 및 다른 연구에서 볼 수 있듯이20,21) 점성이 있기 때문에 우유를 옮기는 과정에서 우유 부피가 손실되어 분석의 양이 제한될 수 있습니다. 여기에 설명된 장치는 실험실에서 사용할 수 있는 도구를 사용하여 5분 이내에 조립할 수 있습니다. 한 사람이 10분 이내에 충분한 우유량을 샘플링하는 데 쉽게 사용할 수 있습니다. 이 방법과 관련된 지속적이고 부드러운 흡입 접근 방식은 우유가 지속적으로 수집 튜브로 직접 당겨지기 때문에 전달로 인한 샘플 손실 문제를 완화합니다. PD2 초기에 우유를 채취할 때 우유 수율이 이 단계에서 상대적으로 낮은 것으로 알려져 있기 때문에 샘플 손실을 최소화하는 것이 특히 중요합니다10. 또한, 다른 마우스 균주(FVB/N 배경)에서 우유를 성공적으로 수집하기 위해 동일한 장치와 프로토콜이 사용되었으며, 이는 이 방법이 마우스 균주 간에 동일하게 잘 작동할 가능성이 있음을 시사합니다.
이 연구에서는 수유 단계에 따라 분리 시간이 다를 수 있다는 사실도 관찰했다. 이전 연구에서는 충분한 우유량을 얻기 위해 댐을 우유 수집 전에 최소 2시간에서 최대 16시간 동안 새끼와 분리해야 한다고 보고했습니다11,13. 이 방법을 사용할 때, 우리는 이른 수유 (PD2)에서 2 시간 동안, 그리고 최대 수유 (PD10)에서 30-45 분 동안 댐을 새끼로부터 분리하는 것이 적절한 양의 우유를 얻기에 충분하다는 것을 발견했습니다. 댐이 마취에서 회복하는 데 추가 시간이 걸리기 때문에 분리 기간을 최소화하면 샘플링 시간이 단축될 뿐만 아니라 댐과 새끼에게 미칠 수 있는 잠재적인 영향도 줄어듭니다.
또한, PD2 초기에 모유를 모으는 것은 댐의 분리 및 회복 시간이 길기 때문에 새끼의 후속 성장에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 이로 인해 불충분한 먹이 주기로 이어질 수 있음을 발견했습니다. 이것은 최대 수유 시 우유를 샘플링할 때(PD10) 관찰되지 않았습니다. 따라서 조사자가 21일의 수유 기간 동안 다른 시점에서 우유를 샘플링하는 데 관심이 있는 경우 별도의 댐 세트에서 조기 수유 우유를 샘플링하는 것이 좋습니다. 그러나 모유 수집은 종단 연구를 위해 수유가 최고조에 달하거나 늦게 수유되는 동안 동일한 댐에서 여러 번 수행할 수 있습니다.
또는 연구원들은 댐의 복구 시간을 최소화하기 위해 다른 마취제를 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 이소플루란 흡입은 동물이 일반적으로 이소플루란22를 중단하면 빠르게 회복하기 때문에 회복 시간을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 마취 선택은 많은 사람들에 의해 수행되지만13,23, 이소플루란 흡입은 수집된 모유의 양에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 보고되고 있다13. 또한 이소플루란 흡입에는 투여량을 정밀하게 조절할 수 있는 적절한 장치가 필요합니다. 케타민/자일라진, 이소플루란과 같은 마취제가 수유 및 모유 구성에 미치는 영향과 모유로의 전달 가능성에 대한 연구는 제한적이다 24,25,26. 따라서 다양한 마취 방법을 사용하여 연구를 비교할 때 데이터 해석을 신중하게 수행하는 것이 좋습니다. 또 다른 대안은 다른 연구자들이 설명한 것처럼 마취 없이 우유를 샘플링하는 것입니다 14,27,28,29. 그러나 이 절차는 잠재적으로 댐에 과도한 스트레스를 유발할 수 있으며 동물을 제지하기 위해 추가 사람이 필요할 수 있습니다.
이 연구는 또한 우유 샘플을 사용하여 다량 영양소 분석을 수행할 수 있으며 오믹스 분석과 같은 더 많은 절차를 위해 잉여가 남을 수 있음을 보여주었습니다. 우유 유당, 단백질 및 지방 수치를 측정하고 발표된 데이터와 비교하여 설명된 방법을 검증했습니다. 우유 유당 농도는 우유 성분의 ~ 1.2 %를 차지했으며, 이는 다른 연구에서보고 된 대조 식단을 섭취 한 쥐의 농도와 유사합니다30 , 31 , 32 . 쥐 우유는 이전에 보고된 바와 같이26%에서 33%에 이르는 높은 비율의 지방을 갖는 것으로 확인되었습니다 20,30. 여기에 보고된 총 단백질 농도는 Chen 등30에 의해 보고된 것과 유사하지만 다른 연구에서 보고된 것보다 낮았습니다31,32. 수유 초기부터 수유 시기가 최고조에 달했을 때의 변화와 관련하여, 유당과 단백질 수치는 비교적 일정하게 유지되었지만, 유지방 비율은 수유 초기부터 수유 시기가 최고조에 달할 때까지 증가한 것으로 나타났습니다. 이것은 Ragueneau32와 일치하지 않지만, 이러한 불일치는 표본 크기의 차이로 인한 것일 수 있습니다. 총 단백질 농도는 초기 수유와 최대 수유 시기 사이에 비슷했지만, 개별 단백질 함량(αS1-카제인, β-카제인, 유청 산성 단백질)이 다양하다는 것을 발견했는데, 이는 서로 다른 발달 단계에서 신생아의 요구 사항의 변화를 반영하는 것으로 추정됩니다.
이 기술은 우유 생산량의 정량화를 허용하지 않지만 1947 년 Falconer가 제안한 성능 지표 (IOP)를 사용하여 계산할 수 있습니다33. 우유 생산은 깔짚의 크기와 샘플링 날짜에 따라 크게 달라집니다. 이 지수는 깔짚 크기 차이를 고려하여 우유 생산량을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 전체 깔짚의 무게를 PD10으로 측정할 수 있습니다(우유 샘플링을 위해 댐을 분리하는 경우). 그런 다음 댐의 IOP는 새끼의 무게를 PD10에서 같은 크기의 새끼의 평균 무게로 나누어 계산합니다. 결론적으로, 우리는 상대적으로 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 장비로 쉽게 조립할 수 있는 장치를 사용하여 실험실 마우스에서 우유 샘플링을 위한 효율적인 1인 기술을 보여줍니다. 이 기술을 사용하면 대부분의 분석에서 충분한 양의 우유를 일관되게 수집할 수 있습니다.
저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 작업은 NJAES Hatch Project 14190 및 NIH R21HD 108496의 지원을 받았습니다.
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