Protokół opisuje prostą metodę resekcji nienaruszonej wątroby myszy do badań metabolicznych poprzez perfuzję żyły wrotnej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół opisuje prostą metodę resekcji nienaruszonej wątroby myszy do badań metabolicznych poprzez perfuzję żyły wrotnej.
Choroby metaboliczne, takie jak cukrzyca, stan przedcukrzycowy, niealkoholowa stłuszczeniowa choroba wątroby (NAFLD) i niealkoholowe stłuszczeniowe zapalenie wątroby (NASH) stają się coraz bardziej powszechne. Perfuzje wątroby ex vivo pozwalają na kompleksową analizę metabolizmu wątroby za pomocą magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), w warunkach żywieniowych, które można rygorystycznie kontrolować. Ponieważ symulacje in silico pozostają przede wszystkim teoretycznym sposobem oceny działania hormonów i skutków interwencji farmaceutycznej, perfundowana wątroba pozostaje jednym z najcenniejszych stanowisk badawczych dla zrozumienia metabolizmu wątrobowego. Ponieważ badania te prowadzą do uzyskania podstawowych informacji na temat fizjologii wątroby, wyniki muszą być dokładne i powtarzalne. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na odtwarzalność perfuzji wątroby ex vivo jest jakość operacji. Dlatego wprowadziliśmy zorganizowaną i usprawnioną metodę wykonywania perfuzji wątroby myszy ex vivo w kontekście eksperymentów NMR in situ. Opisujemy również unikalną aplikację i omawiamy typowe problemy napotykane w tych badaniach. Ogólnym celem jest dostarczenie nieskomplikowanego przewodnika po technice, którą doskonaliliśmy przez kilka lat, a którą uważamy za złoty standard w uzyskiwaniu powtarzalnych wyników w resekcjach wątroby i perfuzjach w kontekście eksperymentów NMR in situ. Odległość magnesu od środka pola, a także niedostępność tkanki do interwencji podczas eksperymentu NMR sprawiają, że nasze metody są nowatorskie.
Perfuzje ex vivo są kluczowe w badaniu metabolizmu wątrobowego, a perfuzja przez żyłę wrotną jest standardem w tych badaniach. W celu zbadania metabolizmu wątrobowego w izolacji, wątroba musi zostać wycięta z organizmu, aby uniknąć powikłań wynikających z metabolizmu w innych narządach (tj. metabolizmu całego ciała) i aby kontrolować dostępność hormonów (insuliny, glukagonu itp.). Takie podejście może być niezbędne do zrozumienia wpływu chorób takich jak cukrzyca, NAFLD i NASH na metabolizm wątrobowy, a także mechanizmy działania leków. Ten artykuł służy jako przewodnik po resekcji i perfuzji wątroby. Opracowaliśmy uproszczoną procedurę przeprowadzania tych metabolicznych badań wątroby z wystarczającym rygorem i odtwarzalnością. Jeśli operacja nie zostanie wykonana prawidłowo, występuje wyraźna zmienność uzyskanych danych metabolicznych. Opisujemy zorganizowaną metodę wykonywania cewnikowania żyły wrotnej i resekcji wątroby w kontekście badań metabolicznych in situ w spektrometrze magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), zgodnie z opisem w literaturze1,2,3,4,5.
Obecnie nie ma literatury opisującej perfuzję wątrobową ex vivo przy użyciu szklanej kolumny w NMR. Nie ma też publikacji wideo lub tekstowej dającej wyraźny przykład, jak przeprowadzić zabieg na wątrobie myszy, w szczególności pokazując, jak cewnikować żyłę wrotną, wyciąć wątrobę, przenieść i zawiesić wątrobę na szklanej kolumnie. Ponieważ genetycznie zmodyfikowana mysz jest powszechnie wykorzystywana do badania metabolizmu wątroby, jest to niezbędna procedura, która zasługuje na pełny opis. Operacje perfuzji wątroby nie są niczym nowym, ale ten artykuł jest metodą złotego standardu, której towarzyszy film demonstrujący doskonałość techniczną opisaną w tym artykule, aby pomóc wszystkim zainteresowanym tą procedurą. Przedstawiona tutaj metoda najlepiej sprawdzi się w metabolizmie w czasie rzeczywistym w celu wykrycia funkcji i obrotu metabolitów w modelach chorób.
Ta metoda wykorzystuje szklaną kolumnę z płaszczem wodnym o długości 100 cm, która pozwala wątrobie zawiesić się na dnie kaniuli zamkniętej przez perfuzat wewnątrz rurki NMR. Podgrzana woda w szklanym płaszczu służy do kontrolowania temperatury perfuzatu. Natleniacz cienkowarstwowy jest pod ciśnieniem 95%/5%O2/CO2 w celu kontroli pH. Dzięki zastosowaniu trzech oddzielnych pomp ustawiana jest wysokość kolumny perfuzacyjnej, która zapewnia stałe ciśnienie w wątrobie. Natężenia przepływu nie są kontrolowane poza zastosowaniem stałego ciśnienia (Rysunek 1). Aby potwierdzić, że wątroba funkcjonuje prawidłowo, wykonuje się pomiary tlenu wraz z natężeniem przepływu. W naszych rękach ten zestaw warunków wstępnych prowadzi do wysoce powtarzalnych eksperymentów NMR w celu oceny funkcji metabolicznej wątroby.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Eksperymenty z udziałem myszy były prowadzone zgodnie z Komitetem ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Florydy (numer protokołu #201909320). Użyty szczep myszy to C57BL/6J; Wszystkie myszy były samcami. Metoda ta ma ogólne zastosowanie również w badaniach z wykorzystaniem innych standardowych szczepów myszy. Ta operacja jest optymalnie wykonywana przez dwie osoby współpracujące ze sobą.
1. Wstępna konfiguracja
2. Przygotowanie do operacji
3. Ustawienie kolumny perfuzacji
4. Znieczulenie myszy
5. Celiotomia
6. Kaniulacja żyły wrotnej
7. Resekcja wątroby po kaniulacji żyły wrotnej
8. Zwisanie wątroby z kolumny
9. Pomiar przepływu
10. Pomiar tlenu
UWAGA: Pomiary miernika tlenu zostały skonfigurowane zgodnie z instrukcjami producenta15.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Funkcję wątroby ocenia się przede wszystkim na podstawie zużycia tlenu i szybkości przepływu. Typowa szybkość przepływu wynosi 4-8 mL/min, a zużycie tlenu 1 µmol/min.g. Wartości te będą się różnić w zależności od konkretnych warunków eksperymentalnych i różnic biologicznych.
Dokładna ilość użytego izofluranu będzie zależeć od rodzaju stosowanego systemu anestezjologicznego, a także od otoczenia oraz wieku i masy ciała myszy. W trakcie operacji stężenie izofluranu i gazu nośnego pozostaje bez z...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ta procedura chirurgiczna jest trudna i wymaga rozległej praktyki, aby osiągnąć powtarzalne wyniki. Izofluran i gaz nośny należy dostosować w razie potrzeby, aby utrzymać zwierzę przy życiu przez jak największą część zabiegu chirurgicznego. Środowisko, pora dnia, wiek, waga i kilka innych czynników będą miały wpływ na znieczulenie. Waga, dieta, szczep myszy i wiek mogą wpływać na operację, ponieważ nagromadzenie tłuszczu może zakłócać wizualizację żyły wrotnej. Podczas przyklejania łap taśmą należy uważać, aby nie obciąż...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów. Fundatorzy nie odegrali żadnej roli w projektowaniu badania; w gromadzeniu, analizie lub interpretacji danych; w pisaniu rękopisu; lub w decyzji o publikacji wyników.
Ta praca była wspierana przez fundusze z National Institutes of Health (R01-DK105346, P41-GM122698, 5U2C-DK119889). Część tych prac została wykonana w McKnight Brain Institute w Narodowym Laboratorium Wysokiego Pola Magnetycznego (AMRIS) Laboratory, który jest wspierany przez Narodową Fundację Nauki (National Science Foundation Cooperative Agreement No). DMR-1644779 i stan Floryda.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1 ml Luer-Lock Jednorazowa sterylna jednorazowa strzykawka | N/A | /A | Niespecyficzna marka |
| 100 cm Szklana kolumna z płaszczem wodnym | NIE DOTYCZY | DOTYCZY | Wykonany na zamówienie |
| szew jedwabny 2-0 | Braintree Scientific | N/A | |
| 22 Gauge Catherter 1 w. Bez zabezpieczenia | Terumo | SRFF2225 | |
| 23 G 0,75 cala Igły hipodemiczne | Exel International | 26407 | |
| 27 g 1,5 cala Igły hipodemiczne | Exel International | 26426 | |
| 4x4 cale. Platforma chirurgiczna | NIE DOTYCZY | NIE DOTYCZY | Wykonana na zamówienie |
| chusteczka nasączona 70% nasączoną alkoholem | NIE | DOTYCZY NIE DOTYCZY | Niespecyficzna marka |
| Kąpiel w wodzie cyrkulacyjnej | MS Lauda | Nie dotyczy | Model nie jest już produkowany |
| Aplikator z bawełnianą końcówką | N/A | N/A | |
| Delikatne nożyczki operacyjne marki niespecyficznej; Prosty; ostry-ostry; 30mm Długość ostrza; 4 3/4 " | Roboz | RS-6702 | |
| Dumont #5/45 Kleszcze | Fine Scientific Tools | 11251-35 | |
| Dumont #7 - Cienkie kleszcze | Fine Scientific Tools | 11274-20 | |
| Hemostats | Fine Scientific Tools | 13015-14 | |
| Heparyna sodowa do wstrzykiwań 1000 jednostek/ml | RX Generics | 71288-0402-02 | |
| Izofluran | Patterson Weterynaryjny | 14043-0704-06 | |
| Lidokaina HCl 2% | VEDCO Inc. | 50989-0417-12 | |
| Natleniacz cienkowarstwowy | membranowy Radnoti | N/A | |
| Nożyczki Metzenbaum; Zakrzywiony; ; 27 mm Długość ostrza; 5 " | Roboz | RS-6013 | |
| Hanstech Instruments Ltd. | Nie dotyczy | ||
| Sól fizjologiczna 0,9% roztwór | Nie | dotyczy | Sól fizjologiczna jest wytwarzana w skali laboratoryjnej |
| N/A | N/A | Marka niespecyficzna | |
| Analogowe systemy pomp konsolowych o zmiennej prędkości Cole | Palmer | N/A | Modele są niestandardowe dla poszczególnych zastosowań |
| Łodzie wagowe | Nie | Nie dotyczy Marka nieokreślona |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.