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

Het algemene doel van deze intraveneuze glucosetolerantietest, of IVGTT, is het karakteriseren van de progressie van metabole ziekten bij makaakapen, van een gezonde naar een dismetabole, hyperglykemische toestand. Deze methode kan worden gebruikt om cohorten proefpersonen vast te stellen die zijn gestratificeerd op basis van hun metabole status voor dieet- of farmacologisch onderzoek naar de therapeutische effectiviteit van behandelingen voor insulineresistentie bij diabetes. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze eenvoudig uit te voeren is in vergelijking met andere, tijdrovendere en kostbaardere technieken.

Verwijder 14 tot 18 uur vóór het begin van de procedure het voer uit de kooi van de makaak om postprandiale variaties in de glycemische waarden te voorkomen. Weeg het gesedeerde dier de volgende ochtend. Plaats het primaat vervolgens in zijligging op een verwarmde proceduretafel.

Gebruik elke 15 tot 20 minuten een pulsoximeter om de hartslag en de perifere capillaire zuurstofsaturatie te meten. Gebruik een stopwatch om de ademhalingsfrequentie te meten en een thermometer om de temperatuur rectaal te meten. Bevestig daarnaast bij elke controle van de klinische parameters dat het slijmvlies rond het tandvlees en de lippen vochtig en roze is.

Nadat de basisgezondheid van het dier is bevestigd, wordt het haar van de plaatsen waar de katheters worden ingebracht met een trimmer verwijderd, gevolgd door de sterilisatie van beide regio's door afwisselend te scrubben met chloorhexidine en 70% alcohol. Wanneer de plaatsen gereed zijn, wordt de eerste katheter ingebracht en wordt de aansluiting via een driewegkraan verbonden met een heparin-zoutoplossingsspoeling. Dit is de locatie voor de bloedafname voor monstername.

Plak de stopkraan vast aan het pootje. De plaatsing van de katheter is cruciaal voor de doorgankelijkheid en voor nauwkeurige seriële bloedafnames. Daarom is het belangrijk om een mediale en meer proximale regio van de vena saphena te overwegen om het heparinised flush in-lock-systeem gemakkelijk te kunnen vastzetten en te hanteren.

Plaats vervolgens de tweede catheter en bevestig een poort voor de dextrose-infusie, gevolgd door de toediening van 1 ml hepariniseerde zoutoplossing om de canule open te houden tot de dextrose-infusie begint. Plak de poort aan de arm om deze te fixeren. Wanneer beide catheters zijn geplaatst, wordt een nulmeting afgenomen en wordt een handmatige glucometer gebruikt om de nuchtere bloedglucoseconcentratie te meten.

Neem een serummonster voor de standaard chemische analyse, evenals een monster volbloed voor een volledig bloedbeeld om de algemene gezondheid van het dier te beoordelen. Keer het monster volbloed om. Meng na elke bloedafname de monsters in EDTA-buisjes met de protease-remmers.

Nadat de baseline-monsters zijn afgenomen, wordt de dosis 50% dextrose gedurende 30 seconden toegediend via de dextrose-infussiepoort. Spoel vervolgens met vijf milliliter gehepariniseerde zoutoplossing, zodat er geen dextrose in de poort achterblijft. Verschoon aan het einde van de infusie de handschoenen, omdat resterende dextrose van de infusie de daaropvolgende bloedmonsters kan contamineren.

Het eerste tijdstip voor monstername na de infusie is drie minuten na het einde van de dextrose-infusie, gevolgd door monsters op T 5, 7, 10, 15 en 20 minuten, waarbij het laatste monster wordt afgenomen op T 30 minuten. Centrifugeer de monsters voor glucose- en insulineanalyse binnen 10 minuten na afname, en verdeel het plasma vervolgens in cryovials voor invriezing en bewaring bij -80 °C tot aan de verdere analyse van de monsters. Gebruik bij de monstername op T 3 de handzame glucometer om het bloedglucosegehalte te controleren ter bevestiging van de dextrose-infusie.

Wanneer het laatste monster is verzameld, worden de canules verwijderd, waarbij druk op de katheterisatieplaatsen wordt uitgeoefend voor hemostase, en wordt het dier gemonitord tot het volledig is hersteld. Hier worden typische glucose- en insulinecurven van volwassen, gezonde en diabetische cynomolgusmacaques gedurende een IVGTT van 30 minuten getoond. De nuchtere basiswaarden voor glucose van gezonde makaakapen kunnen zo laag zijn als 50 tot 60 mg/dL, waarbij een initiële piek in de plasmaglucose wordt waargenomen op het tijdstip T drie minuten.

Dat is aanzienlijk lager dan de typische plasmaglucosepiek die bij diabetische dieren wordt vertoond. Gedurende de procedure keren de glucosespiegels van gezonde dieren vaak terug naar hun basiswaarden, terwijl dit bij dismetabole en diabetische dieren niet gebeurt. De bijbehorende insulinecurve voor een gezond dier vertoont twee pieken, die overeenkomen met een initiële snelle daling van de bloedglucose, die voor een groter deel dan normaal wordt gemedieerd door de perifere effecten van insuline op glucosetransport en -opname.

De omvang van deze perifere effecten, zelfs tijdens de eerste fase van de insulinerespons, is niet gelijk aan de bijdrage van de lever aan de verlaging van de glucosewaarde; deze heeft, tijdens de kleinere maar meer aanhoudende tweede insulinpiek, de grootste impact op de glykemische waarden via de onderdrukking van de endogene glucoseproductie. Zodra een dier ernstig diabetisch is geworden, daalt de insulinproductie als reactie op de dextrosebolus drastisch. De glykemische waarden zullen gedurende de procedure verhoogd blijven.

Net als bij glucose wordt de klaring nu bijna volledig gemedieerd door niet-insuline-afhankelijke mechanismen. Na deze procedure kunnen andere methoden, zoals een gegradeerde glucose-infusie of de hyperinsulinemische euglycemische clamp, worden uitgevoerd om aanvullende vragen over de insulinegevoeligheid te beantwoorden. Vergeet niet dat het werken met naalden die zijn blootgesteld aan makaakenbloed extreem gevaarlijk kan zijn, vanwege het risico op blootstelling aan het herpes B-virus.

Bij het uitvoeren van deze procedure moeten altijd voorzorgsmaatregelen worden genomen, zoals het dragen van de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen en uiterste zorgvuldigheid bij het omgaan met scherpe voorwerpen.