Badanie metabolizmu glukozy in vivo u myszy karmionych dietą wysokotłuszczową przy użyciu doustnego testu tolerancji glukozy (OGTT) i testu tolerancji insuliny (ITT)

Summary

Obecny artykuł opisuje generację i charakterystykę metaboliczną myszy karmionych dietą wysokotłuszczową jako model insulinooporności i otyłości wywołanej dietą. Ponadto zawiera szczegółowe protokoły do wykonywania doustnego testu tolerancji glukozy i testu tolerancji insuliny, monitorując zmiany metabolizmu glukozy w całym organizmie in vivo.

Abstract

Otyłość stanowi najważniejszy pojedynczy czynnik ryzyka w patogenezie cukrzycy typu 2, choroby, która charakteryzuje się opornością na wychwyt glukozy stymulowany insuliną i dużą dekompensacją ogólnoustrojowego metabolizmu glukozy. Pomimo znacznego postępu w zrozumieniu metabolizmu glukozy, molekularne mechanizmy jej regulacji w zdrowiu i chorobie pozostają niedostatecznie zbadane, a pilnie potrzebne są nowe podejścia do zapobiegania i leczenia cukrzycy. Glukoza pochodząca z diety stymuluje wydzielanie insuliny przez trzustkę, która służy jako główny regulator komórkowych procesów anabolicznych podczas stanu karmienia, a tym samym równoważy poziom glukozy we krwi w celu utrzymania ogólnoustrojowego stanu energetycznego. Przewlekłe przekarmienie wywołuje metastan zapalny, który prowadzi do zmian w sygnalizacji związanej z obwodowymi receptorami insuliny, a tym samym zmniejsza wrażliwość na usuwanie glukozy za pośrednictwem insuliny. Zdarzenia te ostatecznie skutkują podwyższonym poziomem glukozy i insuliny na czczo, a także zmniejszeniem tolerancji glukozy, które z kolei służą jako ważne wskaźniki insulinooporności. W tym miejscu przedstawiamy protokół generowania i charakterystyki metabolicznej myszy karmionych dietą wysokotłuszczową (HFD) jako często stosowany model insulinooporności indukowanej dietą. Szczegółowo ilustrujemy doustny test tolerancji glukozy (OGTT), który monitoruje obwodowe usuwanie podawanego doustnie obciążenia glukozą i wydzielanie insuliny w czasie. Dodatkowo przedstawiamy protokół testu tolerancji insuliny (ITT) do monitorowania działania insuliny w całym organizmie. Łącznie te metody i ich dalsze zastosowania stanowią potężne narzędzia do charakteryzowania ogólnego fenotypu metabolicznego myszy, a także do specyficznej oceny zmian w metabolizmie glukozy. Mogą być one szczególnie przydatne w szeroko pojętej dziedzinie badań nad insulinoopornością, cukrzycą i otyłością, aby zapewnić lepsze zrozumienie patogenezy, a także przetestować efekty interwencji terapeutycznych.

Introduction

W rozwiniętym świecie otyłość i cukrzyca osiągnęły rozmiary epidemii z powodu braku aktywności fizycznej i nadmiernej konsumpcji przetworzonej żywności, co jest spowodowane szybką urbanizacją, industrializacją oraz globalizacją. Chociaż badania nad insulinoopornością i jej chorobami współistniejącymi, takimi jak hiperlipidemia i miażdżyca, zyskały na znaczeniu w ciągu ostatnich dziesięcioleci, złożone mechanizmy biologiczne, które regulują metabolizm w zdrowiu i chorobie, pozostają nie w pełni poznane i nadal istnieje pilna potrzeba nowych metod leczenia w celu zapobiegania i leczenia tych chorób¹.

Insulina i jej prz....

Protocol

Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu i przeprowadzone zgodnie z Federacją Europejskich Stowarzyszeń Badań nad Zwierzętami Laboratoryjnymi (FELASA). Należy pamiętać, że wszystkie procedury opisane w tym protokole powinny być wykonywane tylko po zatwierdzeniu przez instytucje i rządy, a także przez personel biegły technicznie.

1. Myszy karmione HFD

UWAGA: Utrzymuj wszystkie myszy C57BL/6J w 12-godzinnym cyklu jasnym/ciemnym z wolnym dostępem do jedzenia i wody.

1. W wieku 6 tygodni umieść myszy na 8-12 t....

Results

Rysunek 1 ilustruje schematyczną tabelę czasu metabolicznego fenotypowania myszy na diecie. W wieku około 6 tygodni myszy powinny być umieszczane na HFD, podczas gdy grupa LFD może służyć jako grupa kontrolna. Co ważne, masa ciała powinna być oznaczana co tydzień, aby obserwować, czy spodziewany jest wzrost masy ciała. Każdy rodzaj stresu (np. hałas lub agresywne zachowanie mężczyzn) może przeszkadzać w przybieraniu na wadze i powinien być natychmias.......

Discussion

Ze względu na wysokie rozpowszechnienie cukrzycy i związanych z nią chorób w populacji światowej istnieje duże zapotrzebowanie na badania dotyczące mechanizmu molekularnego, zapobiegania i leczenia chorób¹⁹. Przedstawiony protokół opisuje ugruntowane metody hodowli myszy z HFD, solidnego modelu zwierzęcego wykorzystywanego do badań metabolicznych, a także przeprowadzania OGTT i ITT, które są silnymi narzędziami do oceny zmian metabolicznych całego organizmu, takich jak insulinooporność. Metody prz.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Szczep myszy: C57BL/6J	The Jackson Laboratory	664	LFD/HFD
Accu Chek Performa - Glukometr	Roche	6870228	OGTT/ITT
Accu Chek Performa - Paski	Roche		6454038 OGTT/ITT
D-(+)-Roztwór glukozy	Sigma-Aldrich	G8769	OGTT
Actrapid - Insulina	Novo Nordisk	417642	ITT
Igły do karmienia wielokrotnego użytku	Fine Science Tools	#18061-22	rozmiarze 22 (-24 dla młodych myszy)
Strzykawki dozujące	Braun	9161406V	OGTT/ITT
Sterican Igła do insuliny (30G x 1/3"; ø 0,30 x 13 mm)	Braun	304000	ITT; chude myszy
Sterican (G 27 x 3/4"; ø 0,40 x 20 mm)	Braun	4657705	ITT; myszy na płytkach HFD
96 Well PCR, bez spódnicy, elastycznych	Braintree Scientific, Inc.	SP0016	OGTT
Ultraczuły zestaw ELISA do insuliny u myszy	Crystam Chem	90080	OGTT
Dieta dla gryzoni z 60% kcal% tłuszczu	Research Diets Inc	D12492	myszy na
diecie HFD dla gryzoni z 10% kcal% tłuszczu.	Research Diets Inc	D12450B	myszy na LFD
BRAND mikro hematokryt kapilarny	Sigma-Aldrich	BR749321	OGTT/ITT
Wazelina - crème	Riviera	P1768677	OGTT/ITT