Karakterisering van Metabolic Status in niet-humane primaten met de intraveneuze glucosetolerantietest

Samenvatting

Het doel van dit protocol is om een ​​standaard methode te presenteren aan intraveneuze glucose tolerantie testen (IVGTTs) uit te voeren om de glykemische controle van niet-menselijke primaten te evalueren en hun metabolische status dysmetabolic beoordelen van gezonde.

Samenvatting

De intraveneuze glucosetolerantietest (IVGTT) speelt een belangrijke rol bij de karakterisering van glucose homeostase. Wanneer zij samen met serum biochemische profielen, met inbegrip van de bloedsuikerspiegel in zowel de nuchtere als de nuchtere toestand, HbA1c, insuline niveaus, klinische geschiedenis van de voeding, lichaamssamenstelling, en het lichaamsgewicht status van een evaluatie van de normale en abnormale glykemische controle gehouden kan worden gemaakt . Interpretatie van een IVGTT wordt gedaan door het meten van veranderingen in glucose en insuline niveaus in de tijd ten opzichte van de uitdaging dextrose. Kritische componenten moeten worden beschouwd: piek glucose- en insulineniveaus, gerelateerd aan T0 (eind glucose infusie), de glucose klaringssnelheid K afgeleid uit de helling van snelle glucose speling in de eerste 20 min (T1 tot T20), de tijd terug naar basislijn glucose, en het oppervlak onder de curve (AUC). Deze IVGTT maatregelen karakteristieke veranderingen als glucose homeostase beweegt van een gezonde t toneno een zieke metabole toestand ^5. Hierin zullen we de karakterisering van humane primaten (Rhesus en cynomolgus makaken), die de meest relevante diermodel van type II diabetes (T2D) bij mensen en de IVGTT en ziektebeelden van deze dieren zijn beschrijven een mager gezonde, zwaarlijvige dysmetabolic, en T2D staat ^{8, 10, 11.}

Inleiding

De IVGTT is een geschikte functionele test die routinematig wordt gebruikt om de functie β-cellen in mensen te bepalen bij verschillende metabolische toestanden ^{5, 7.} In diermodellen van T2D, wordt ook erkend als een hulpmiddel voor dieren die een metabole ziekteprogressie uit vertonen kenmerkend een gezonde een dysmetabolic hyperglycemische toestand ^{8, 9.} De dichtstbijzijnde diermodel van T2D is aangetoond bij niet-humane primaten (NHP), waarvan rhesus makaken en cynomolgus zijn bekende voorbeelden. Deze dieren ontwikkelen natuurlijke T2D dezelfde risicofactoren leeftijd en obesitas bijdraagt aan de frequentie ervan bij de mens ^10. Verder is er een soortgelijke ziekteprogressie en pancreas pathologie toont amyloïde afzettingen dysmetabolic de ziekte vordert ^11.

Hier doen we verslag van onze standaard methode van het uitvoeren van een IVGTT in NHP's als onderdeel van onze kolonie karakterisering van metabole status al deze dieren. Deze methode issimpel opzichte van andere, tijdrovende en dure technieken ² voeren. De IVGTT is nuttig voor het snel karakteriseren en vaak een grote kolonie dieren. Wanneer rekening gehouden met het niveau van geglycosyleerd hemoglobine (HbA1C), dieet en voedselopname van het dier geschiedenis, en hun percentage spiermassa en lichaamsvet, de IVGTT normaliter voldoende voor het karakteriseren metabole en progressie van een dier tegen openlijke diabetes ^{6 , 8.}

HbA1C het gemiddelde glycemische niveau over de levensduur van een rode bloedcel, een betrouwbare meting van glucose niveaus in de afgelopen zes weken tot drie maanden. Wanneer gemeten vanaf de basislijn nuchtere bloedmonster van de IVGTT, deze waarde biedt een venster in de glykemische controle tijdens de maanden tussen procedures. Als het dier is overgegaan van dysmetabolic diabetische sinds hun laatste IVGTT zou een HbA1c waarde veel hoger is dan de vorige waarde te gevendat de overgang begon al snel na hun laatste IVGTT, terwijl een HbA1c waarde dichter bij hun vorige waarde zou aangeven dat ze pas onlangs zijn overgezet. In het algemeen, in rhesus makaken, HbA1c-waarden van meer dan 6% abnormaal worden beschouwd, en geven een slechte glykemische controle ^{10, 23.}

Glycemische niveaus moeten worden geïnterpreteerd in de context van het gedrag en de algemene gezondheid van het dier als geheel. Diabetische makaken - net als mensen - expositie vraatzucht, polydipsie en polyurie. Groep huisvesting van de dieren biedt aanzienlijke uitdagingen voor de meting van deze indicatoren en de individuele zorg die nodig is voor dysmetabolic en diabetische apen. We raden afzonderlijk de huisvesting van de dieren, zodat meer gepersonaliseerde zorg kan worden verleend, en gedragsmatige markers van de gezondheid van de aap gemakkelijker worden gecontroleerd ^8. Daarnaast zal diabetische makaken gewichtsverlies, en verhoogde lipidenprofiel (toename vertonencholesterol, hypertriglyceridemie) en verstoorde mineraalmetabolisme in serum chemie. Het is belangrijk om markers lever- en nierfunctie in serumchemie meten, schade aan deze organen vaak complicaties van uitlopende stofwisselingsziekte / diabetes, en kan mede determinanten van glycemische, lipiden en mineralen onevenwichtigheden ^{9, 11, 18, 24} .

Bij gebruik van deze methode, de historische waarden gegenereerd uit meerdere, frequente karakteriseringen over de levensduur van een aap zijn bijzonder waardevol. Als er andere procedures, zoals een glucose klem of graded glucose-infuus (GGI), zijn nodig om de gezondheid van een dier volledig te kunnen beoordelen, is het vaak bij de eerste karakterisering wanneer hun geschiedenis niet beschikbaar is. Zodra een basislijn is vastgesteld, IVGTTs herhaald met een frequentie van drie maanden zijn meestal voldoende om de voortgang van een dier te volgen. Dit is vooral belangrijk wanneer de dieren zijn ingeschreven in meerdere studies gedurende eenkalenderjaar op basis van hun metabolische status van. Terwijl hun gezondheid tegelijk relatief stabiel kan blijven gedurende jaren, toen de metabole status van een dier verslechtert, een dramatische verhoging van de insulineresistentie en glucose-intolerantie kan zeer snel plaatsvinden. HbA1C waarden zorgen voor een aantal interpolatie van de achteruitgang of verbetering van de gezondheidstoestand van het dier tussen de procedures gepland drie maanden uit elkaar. Daarom is deze werkwijze geschikt voor het karakteriseren van dieren die in meerdere longitudinale studies in de loop van hun natuurlijke levensduur.

Protocol

Alle dierlijke procedures werden goedgekeurd door de David H. Murdock Research Institute IACUC gelegen aan de North Carolina Research Campus (NCRC), in het kader van het protocol 14-017, karakterisering van een niet-menselijke primaat model van diabetes en prediabetes / insulineresistentie en de werkzaamheid van geneesmiddelen te verbeteren insulinegevoeligheid en metabolische functie.

1. Dierlijke Selectie- en Study Voorbereiding

1. Kies een dieet en het gewicht stabiel dieren op basis van de maandelijkse voedselinname en het lichaamsgewicht verslagen.
   LET OP: Dieren die zijn vertoonden een recente daling in de eetlust mag niet worden gekarakteriseerd totdat hun voedselinname is gestabiliseerd.
   1. Voor volwassen dieren (> 5-6 jr), geen dieren waarvan het lichaamsgewicht tussen opeenvolgende maanden meer verschillen dan 10% zonder eerst de aap te onderzoeken en het uitsluiten van andere dan het veranderen van metabole status voor de dramatische verandering in gewicht oorzaken te selecteren.
2. Voor glucose, insuline en C-peptide analyten, bereiden K ₂ EDTA monstername buizen met proteaseremmer (aprotinine en DPP4I).
   OPMERKING: De DPP4I + aprotinine cocktail biedt een breed spectrum protease remming moet dit vereist aanvullende analyten (glucagon, GLP-1). Indien aanvullende analyt worden verzameld, moet bloedbuisjes worden bereid op dezelfde manier consistentie in monstername handhaven. Monsters voor assays niet gevalideerd voor deze methode moet apart worden ingezameld, in overeenstemming met de aanbevelingen van de fabrikant.
   1. Bereid de proteaseremmer cocktail door mengen van 100 mg gevriesdroogd aprotinine met 10 ml DPP4I. Voeg 10 ul van de aprotinine + DPP4I mengsel aan elke bloedbuis voor elke milliliter bloed verzameld.
   2. Voeg een extra 10 pl van de cocktail van proteaseremmers aan elke buis mogelijke verzameling overdosering. Bewaar het behandelde bloed buizen bij -20 ° C tot gebruik. Houd de buizen op nat ijs tijdens de proceduen opnieuw centrifugeren op 4 ° C.
   3. Gebruik een serum separator buisje om een ​​bloedmonster te verzamelen bij baseline voor standaard serum chemie analyse. Voor het complete bloedbeeld (CBC), een standaard K ₂ EDTA zonder proteaseremmers. Gebruik cryovials te hoeveelheid plasma en serum na de bloedmonsters zijn afgedraaid.
   4. Label het bloed buizen en cryovials adequaat met de identificatie van dieren, de datum, procedure, tijdstip, en sample volume. Label de cryovials de analyt (en) in plasma voor geschikte test.
3. Bereid de gehepariniseerde zoutoplossing spoelen door het injecteren van 0,15 ml van 1000 USP eenheden per ml heparine in een 250 ml zak van normale zoutoplossing. Het verkrijgen van een oplossing van 0,06 mg heparine / ml. Tekenen 40 - 60 ml van deze oplossing in een zoutoplossing slot voor het spoelen tussen de monsters. Teken een extra 1 ml en 5 ml in afzonderlijke spuiten spoeling van dextrose infusiepoort voor en na de infusie respectievelijk.

2.Animal Sedatie en voorbereiding

1. Verwijder levensmiddelen uit de kooi van het dier niet minder dan 14 uur voor de procedure, en niet meer dan 18 uur.
   LET OP: Het is belangrijk dat de dieren worden gevast voor de procedure om eventuele postprandiale variatie in de glycemische waarden te voorkomen. Het is ook een voorzorgsmaatregel om regurgitatie en aspiratie van de maaginhoud te vermijden terwijl verdoofd.
2. Sedate dieren voor de duur van de procedure IVGTT met ketamine intramusculair als narcose, bij 10 mg / kg. Dien extra ketamine (5-10 mg / kg) met intervallen van 20-30 min, of naar behoefte, tijdens de procedure.
   1. Weeg de verdoofde dier. Plaats het dier in een lateraal liggende positie op een verwarmde tafel procedure.
   2. Monitor klinische parameters elke 15 tot 20 min te zorgen het dier in een stabiele vlak van anesthesie. Meet hartslag (100-200 bpm) en SPO ₂ (> 92%) met een pulsoxymeter. Meet ademfrequentie (20-50 ademhalingen / min) w et een stopwatch, het tellen van ademhaling visueel of met de hand meer dan vijftien seconden en te vermenigvuldigen met vier. Meet de temperatuur (> 97 ° F) rectaal. Bewaken van de kleur van het slijmvlies rond het tandvlees en lippen (vochtig, roze).
3. Bereid twee canule sites. Gebruik tondeuses om het haar uit het gebied van belang waar de katheter wordt ingebracht trim, en steriliseer de hele regio met afwisselend scrubs van chloorhexidine en 70% alcohol.
   1. Plaats een katheter in de regio van de linker of rechter cephalic of aderen en bevestig deze aan een heparine zoutoplossing flush (0,06 mg heparine / ml) met een drie-weg kraan. Dit is de bloedafname loting plaats.
   2. Plaats de tweede katheter in een ander been of arm in het gebied van de Cephalic of aderen en voeg een poort. Gebruik deze site voor de dextrose infuus. Gebruik een kleine, 1 ml roes van gehepariniseerde zoutoplossing aan de canule octrooi voorafgaand aan dextrose infuus te houden.

e_title "> 3. IVGTT Procedure

OPMERKING: De IVGTT procedure bestaat uit 8 bloedafname bemonsterings- tijdstippen (Tabel 1).

1. Neem de basislijn monster en het gebruik van een draagbare glucometer op de nuchtere bloedglucose te meten. Verkrijgen van een serummonster standaard chemische analyse, evenals een volledig bloedmonster een CBC om de algemene gezondheid van het dier te beoordelen. Verzamel plasmamonsters glucose en insuline niveaus van het referentiemonster onder toepassing van een kit gevalideerd voor gebruik met makaken volgens instructies van de fabrikant ^{8, 9} testen.
   Opmerking: Het is belangrijk om een ​​pre-draw van 0,5 ml genomen uit de canule alvorens een monster voor bloedafname om resterende bloed of heparine te verwijderen in de dode ruimte van de canule hebben.
2. Na het verkrijgen van het referentiemonster, trekken de dosis 50% dextrose (250 mg / kg) gedurende 30 seconden in de dextrose infusiepoort.
   OPMERKING: Hogere modellen dosis (500 mg / kg) kan worden gebruikt,hoewel de dosis moet worden vastgesteld aan de overkant van de procedures om aan longitudinale vergelijkingen te maken.
   1. Spoel de infuuspoort met 5 ml gehepariniseerde zoutoplossing om ervoor te zorgen dat er geen dextrose achtergelaten in de haven. Het einde van de infusie de T0. Laat de technicus vervangen van de handschoenen, als restafval dextrose uit het infuus daaropvolgende bloedmonsters kan verontreinigen.
3. De eerste post-infusie sample tijdstip is T3 min, vanaf het einde van dextrose infuus, gevolgd door T5 min, T7 min, min T10, T15 min, T20 min, en het laatste monster tijdstip is op T30 min. Verzamel plasma uit elk tijdstip om te testen glucose en insuline niveaus met de basislijn monster (zie stap 3.1).
   1. Bij de T3 min tijdstip, gebruik maken van de hand gehouden glucometer om opnieuw te controleren de bloedsuikerspiegel.
      OPMERKING: De glucometer metingen bij aanvang en T3 zijn alleen de infusie van het dextrose bevestigen. De bloedsuikerspiegel op het T3 min tijdstip moet ~ 100 mg / dl hoger co zijnmpared de nuchtere uitgangswaarde van het plasma glucose niveau.

4. Animal Recovery en monster verwerking

1. Verwijder de canules en druk op de katheter plaatsen voor hemostase na T30 min tijdpunt. Bewaak het dier tot het bewustzijn heeft herwonnen en zit omhoog. Aanbod-feed nadat het dier volledig is hersteld.
2. Onmiddellijk leg elke volbloed monster in K ₂ EDTA buisjes op ijs. Centrifugeer bij 3000 tpm bij een temperatuur van 4 ° C binnen 10 min verzameld. Aliquot plasmamonsters in cryovials, te bevriezen en bewaar bij -80 ° C tot analyse.
   1. Laat het bloed in het serum buis standaardserum chemische analyse op kamertemperatuur gedurende ten minste 20 minuten en niet meer dan 30 minuten voor centrifugeren bij 3000 rpm bij kamertemperatuur. Bevries de serummonsters tot getest binnen 48 uur van de collectie.
      LET OP: Koel het hele bloedmonsters verzameld voor CBC analyse tot zoSayed binnen 24 uur van de collectie.

5. gegevensverwerking

1. Na vaststelling van de plasma insuline en glucose curves, bepalen de glucose klaringssnelheid K uit de helling van de natuurlijke logaritme van glucosewaarden boven de basislijn ^{16, 17.}
   OPMERKING: Een gezonde NHP kan worden verwacht dat een glucose klaring K hebben ruim boven 1, vaak groter dan 2 of meer, als gezonde dieren vaak naar hun uitgangswaarde glucose waarden binnen 30 minuten. Omdat de productie van insuline wegvalt, zal de glucose klaringssnelheid K meer dramatisch dalen, tot onder 1.
2. Bereken de AUC als geheel, als de som van de totalen van het oppervlak van de trapezoïden die het oppervlak onder de curve van elk lijnsegment tussen tijdstippen door T30 ^{16, 17.}
   OPMERKING: Traditioneel is de AUC van de eerste tien minuten van de procedure wordt geacht de acute insulinerespons op glucose (AIR), terwijl de AUC van de laatste 20 minuten van de behandeling wordt beschouwd als de late insulinerespons (LIR). Omdat het dier steeds dysmetabolic, zal de insuline AUC toenemen, als gevolg van de vergoeding voor het verhogen van insuline-ongevoeligheid. Als het dier overgangen openlijke diabetes, maar de AUC afnemen, vaak in eerste instantie in de acute fase insuline, gevangen door de lucht.

Resultaten

De in Figuur 1 resultaten demonstratief typische glucose en insuline krommen van volwassen, gezonde en diabetische cynomolgus makaken in de loop van 30 min IVGTT. Gegevens van gezonde en vergevorderde diabetische apen worden getoond om de duidelijke verschillen tussen dieren van beide uiteinden van de reeks metabolische karakterisering contrast. Deze IVGTT protocol is met succes gebruikt door de auteurs in rhesus makaken met vergelijkbare resultaten.

Discussie

De IVGTT evalueert de capaciteit van glucose gestimuleerde insuline-afgifte door een dextrose infuus gebaseerd op lichaamsgewicht ^{5, 12, 13.} Van de assay, wordt de nuchtere bloedglucose en insuline niveau bereikt, en geeft een beoordeling van het vermogen van het dier om vrijgeven van insuline en de terugkeer van de verhoogde glucose niveau in de richting baseline. Dit geeft de gebruiker gegevens aan het dier te karakteriseren als een normale glucose en insulineniveau gezonde controle, een hyperinsulinemie dy...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Allegra X-15R Centrifuge			plasma: 4 °C bij 3.000 rpm gedurende 10 min
Sorvall ST16R Centrifuge			serum: 22 °C bij 3.000 rpm gedurende 10 min
Thermo Scientific -86 °C Vriezer, Forma 88000 Series		Model: 88500A
Dextrose 50% (D50)	Webster	07-8008986	I.V. glucose infuusie
3 ml Luer Lock Spuit	Midwest Veterinary Suppy		serie bloedmonsters
5 ml Luer Lock Spuit	Midwest Veterinary Suppy		heparine zoutoplossing spoelen
10 ml Luer Lock Spuit	Midwest Veterinary Suppy		toediening van I.V. D50
Gaasjes 2 x 2	Midwest Veterinary Suppy	366.23000.4	Gebruikt Droog, met 70% Alcohol en 2% Chlorohex Oplossing
4 ml serum scheidingsbuisjes	Midwest Veterinary Supply	366.45000.4	bloedopnamebuisje voor superchem panel
K2EDTA, 2 ml	VWR	95057-239	bloedopnamebuisjes
Aprotinine, 100 mg	Sigma	A1153-100MG	bloedopnamebuisje protease additief
22 G x 1" Katheters	Midwest Veterinary Suppy	193.75250.2	I.V. katheter
Injectieplug Met Dop	Midwest Veterinary Suppy	001.11500.2	%50 dextrose infuuspoort
Porus Tape, 1/2" x 10 yd	Midwest Veterinary Suppy	001.85000.2	het hechten van katheters en hep. Locks behouden
Chlorhexidine Oplossing 2%	Midwest Veterinary Suppy	193.08855.3	katheterplaats voorbereiden
70% Ethanol	VWR	71001-654	katheterplaats voorbereiden
Tourniquet	Webster	07-8003432
3-weg stopcock	Midwest Veterinary Supply	366.28510.4	hep. lock
37" verlengset	Webster	07-8454200	hep. lock
Exel 50-60cc LL Spuitjes	Midwest Veterinary Suppy	001.12250.2	Heparine zoutoplossing spoelen
250 ml zakje 0,9% zoutoplossing	Webster	07-8365593	spoelen
1.000 U Heparine, 10 ml	Webster	07-883-4916
Ketamine (Ketaset) 100 mg/ml	Fort Dodge	(AV besteld)
Precision Xtra glucose test strips 50/bx	Abbott (American Diabetes Wholesale)	9381599728K7	test baseline/T3 bloedglucoseniveaus
Masimo Rad 57	DRE	6052057V	pulsoximeter
Pavia rectale thermometer	Patterson	07-8391335
Precision Xtra Glucometer	Abbott	9381599728K7	Handheld glucometer