In de ontwikkelde wereld bereikte obesitas en diabetes epidemische afmetingen als gevolg van fysieke inactiviteit en de excessieve consumptie van verwerkte voedingsmiddelen, effecten die worden gedreven door de snelle urbanisatie, industrialisering evenals globalisering. Hoewel onderzoek op insulineresistentie en het co-morbiditeit, zoals hyperlipidemie en atherosclerose, heeft bekendheid gekregen tijdens de laatste decennia, de complexe biologische mechanismen tot regeling van de stofwisseling bij gezondheid en ziekte nog onvolledig begrepen en er is nog steeds dringend behoefte aan nieuwe behandelmodaliteiten ter voorkoming en behandeling van deze ziekten1.
Insuline, en het counter-regulatory hormoon glucagon dienen als de belangrijkste regulatoren van cellulaire levering en macronutriënten energiebalans, dus ook de handhaving van goede systemische bloed glucose concentraties2. Glucose zelf fungeert als een van de belangrijkste stimulatoren van insuline secretie door de alvleesklier β-cellen, terwijl andere macronutriënten, de humorale factoren evenals de neurale inbreng verder deze reactie wijzigen. Insuline activeert de anabole processen van de fed staat bijgevolg door bevordering van de verspreiding van overtollige bloedglucose in spier- en vetcellen en verder glycolyse alsmede eiwit- of vetzuursynthese, respectievelijk te activeren. Bovendien onderdrukt de insuline hepatische glucose uitvoer door remming van de gluconeogenese. Chronische overtollige energieverbruik en meta-ontsteking leiden tot hyperinsulinemia en perifere insulineresistentie als gevolg van de down-regulatie van insuline receptor expressie, alsmede wijzigingen in de stroomafwaartse signaalroutes, aldus resulterend in verminderde gevoeligheid voor insuline-gemedieerde glucose verwijdering, alsmede onvoldoende remming van hepatische glucose productie3,4,5,6.
Een breed scala aan dierlijke modellen met genetische, voeding of experimentele inductie van ziekte hebben bewezen als uitstekende instrumenten te bestuderen van de moleculaire mechanismen van insulineresistentie en verschillende vormen van diabetes, alsmede de begeleidende ziekten7 . Een goed voorbeeld is de meest gebruikte en bekende HFD-geïnduceerde muismodel, dat wordt gekenmerkt door snelle gewichtstoename als gevolg van verhoogde inname in combinatie met verminderde metabole efficiëntie, resulterend in insuline resistentie8, 9. zowel in diermodellen en mensen, een hoogte in nuchtere bloed glucose en insuline niveaus, alsook een verminderde tolerantie-doorbraak tot glucose administratie zijn vaak gebruikte indicatoren van insulineresistentie en andere systemische wijzigingen van glucose metabolisme. Controle bloed glucose en insuline niveaus bij de basale stand of na stimulatie zijn daarom gemakkelijk toegankelijke uitlezingen.
Dit protocol beschrijft de generatie van muizen HFD-gevoed, alsmede twee veelgebruikte methoden, de orale glucose tolerantie test (OGTT) en de insuline resistentie test (ITT), die nuttig zijn te karakteriseren de metabole fenotype en te onderzoeken wijzigingen in het glucose metabolisme. We beschrijven de OGTT in detail dat de verwijdering van een oraal toegediende glucose laden en insuline secretie na verloop van tijd beoordeelt. Verder geven we instructies over de wijze van uitvoering van de ITT om te onderzoeken van gehele lichaam insuline-actie door controle van bloed glucose concentratie in reactie op een bolus insuline. De protocollen die in dit artikel beschreven zijn gevestigde en zijn gebruikt in meerdere studies10,-11,12. Wij bieden naast lichte wijzigingen die helpen kunnen om succes te verhogen, richtsnoeren voor de proefopzet en data-analyse, alsmede nuttige tips om te voorkomen dat potentiële valkuilen. De hierin beschreven protocollen kunnen zeer krachtige hulpmiddelen te onderzoeken van de invloed van genetische, farmacologische, voeding en andere omgevingsfactoren over hele lichaam glucose metabolisme en zijn geassocieerde aandoeningen zoals insulineresistentie. Naast stimulatie met glucose of insuline, kan een scala aan andere verbindingen worden gebruikt voor stimulatie afhankelijk van het doel van individuele onderzoek. Hoewel buiten het bereik van dit manuscript, kunnen vele andere downstream toepassingen worden uitgevoerd op de getekende bloedmonsters, zoals de analyse van bloedwaarden dan glucose en insuline (b.v., lipide en lipoproteïne profielen) evenals gedetailleerde analyse van metabole markers (bijvdoor kwantitatieve real-time Polymerase Chain Reaction (PCR), westelijke vlekkenanalyse en Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)). Verder stroom cytometry en fluorescentie geactiveerd Cell Sorting (FACS) kan worden toegepast om te onderzoeken van de effecten in verschillende eencellige populaties, terwijl transcriptomic, proteomic en metabolomic benaderingen kunnen ook worden gebruikt voor irrelevante analyse.
Over het geheel genomen, bieden we een eenvoudig protocol voor het genereren van een HFD-geïnduceerde muismodel, terwijl verder beschrijven twee krachtige benaderingen om te bestuderen van gehele lichaam metabolische omzetting, de OGTT en de ITT, die nuttige hulpmiddelen worden kan voor het bestuderen van de pathogenese van de ziekte en het ontwikkelen van nieuwe therapieën, vooral op het gebied van metabolisme-geassocieerde ziekten zoals insulineresistentie en diabetes.