Name: Modelowanie i ocena modelu mysiej kardiomiopatii cukrzycowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-11-29T14:10:00.000+00:00
Duration: 6 min 22 s
Description: Poznaj metodę indukcji kardiomiopatii cukrzycowej u myszy za pomocą diety wysokotłuszczowej i streptozotocyny. Ten protokół zapewnia niezawodne narzędzie do badania mechanizmów choroby i potencjalnych zastosowań klinicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (numery grantów: U23A20395, 81900258 i 82170375); Kluczowy Projekt Badawczo-Rozwojowy Departamentu Nauki i Technologii Prowincji Syczuan (2022ZDZX0020); Projekt Specjalnego Funduszu Badań Klinicznych Oddziału Sercowo-Naczyniowego Chińskiego Towarzystwa Medycznego (CSC) (CSCF2020B04); 1· 3· 5 projekt Szpitala Zachodniochińskiego, Uniwersytet Syczuański (ZYGD23021). Podziękowania dla Qing Yang (Animal Imaging Core Facilities, West China Hospital, Sichuan University) za pomoc w ultrasonografii małych zwierząt.

Wszystkie procedury były zgodne z instytucjonalnymi wytycznymi dotyczącymi badań nad zwierzętami, zgodnie z Guide for the Care and Use of Laboratory Animals opracowanym przez US National Institutes of Health (NIH Publication No. 85-23, wersja z 1996 r.). Wszystkie eksperymenty na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komitet Etyki ds. Opieki nad Zwierzętami oraz Komitet Etyki Uniwersytetu w Sichuan. Samce myszy C57BL/6J zakupiono w Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co. (Chiny). Przez cały czas trwania eksperymentu myszy przebywały w kontrolowanych warunkach przy temperaturze 24 °C i regulowanym 12 h cyklu światło/ciemność, z nielimitowanym dostępem do pożywienia i wody.
<img alt="Schemat harmonogramu badania na myszach, ND vs. HFD/STZ, OGTT, insulina, cytrynian, STZ, układ doświadczalny." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67189/67189fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Schematyczny harmonogram eksperymentu. Myszy wykorzystane w grupach HFD/STZ oraz ND miały około 7-8 tygodni. Masa ciała oraz poziom glukozy we krwi każdego zwierzęcia były rejestrowane co tydzień. W 12. i 24. tygodniu karmienia oceniano fenotyp metaboliczny myszy za pomocą doustnego testu tolerancji glukozy (OGTT) oraz pomiaru poziomu insuliny w surowicy. Dodatkowo przeprowadzano badanie echokardiograficzne w punkcie wyjścia (tydzień 0), w 12. oraz 24. tygodniu. Po 24-tygodniowym okresie karmienia myszy poddano eutanazji. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67189/67189fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
1. Karmienie dietą HFD
<ol>
	<li>Karmy samce myszy C57BL/6J (w wieku 7-8 tygodni) dietą normalną (ND) lub dietą wysokotłuszczową (HFD, 60% kcal z tłuszczu) przez 24 tygodnie w celu wywołania otyłości.</li>
	<li>Co 4 tygodnie zapisujemy masę ciała każdej myszy. Należy upewnić się, że krzywa masy ciała wykazuje podobny trend wzrostowy przed 12 tygodniem, przy czym w grupie HFD powinno być obserwowane bardziej strome nachylenie.</li>
</ol>
2. Przygotowanie i wstrzyknięcie roztworu STZ
UWAGA: Przechowywać STZ w temperaturze -20 °C, aby zapobiec degradacji ze względu na wysoką niestabilność związku w temperaturze pokojowej (RT). Wymieszać STZ z buforem cytrynianowym bezpośrednio przed iniekcją, w czasie nieprzekraczającym 5 min.
<ol>
	<li>Przygotuj bufor cytryczanowy. Odważ 2,1 g kwasu cytrynowego (masa cząsteczkowa względna: 210,14) i rozpuść go całkowicie w 100 mL wody destylowanej, aby przygotować roztwór A; odważ 2,94 g cytrynianu sodu (masa cząsteczkowa względna: 294,10) i rozpuść go całkowicie w 100 mL wody destylowanej, aby przygotować roztwór B. Zmieszaj roztwór A i B w stosunku 1: 1,32, aby otrzymać roboczy roztwór kwasu cytrynowego. Odfiltruj zanieczyszczenia za pomocą membrany filtrującej 0,45 µm.</li>
	<li>Odważ 1 g STZ i rozpuść go całkowicie w 100 mL przygotowanego mieszanego roboczego roztworu kwasu cytrynowego. Przechowuj otrzymany roztwór STZ w temperaturze 4 °C. W miarę możliwości upewnij się, że wstrzyknięcie roztworu STZ następuje w ciągu 30 min.</li>
	<li>Za pomocą strzykawki 1 mL wykonuj codzienne iniekcje doszpikowe roztworu zawierającego 30 mg/kg STZ przez 7 kolejnych dni u myszy w grupie HFD/STZ, podając równą objętość buforu cytryczanowego (0,1 mmol/L, pH = 4,5) myszom w grupie ND.</li>
	<li>Oznacz poziom glukozy we krwi 1 tydzień po ostatniej iniekcji. Myszy wykazujące losowe stężenia glukozy we krwi przekraczające 16,7 mmol/L zakwalifikuj jako myszy z T2DM.
	<ol>
		<li>Ostrożnie umieść mysz w urządzeniu stabilizującym, upewniając się, że ogon jest całkowicie wysunięty na zewnątrz.</li>
		<li>Przed pobraniem krwi dokładnie zdezynfekuj miejsce pobrania krwi z ogona za pomocą wacika nasączonego 70% alkoholem, zachowując sterylność i czystość.</li>
		<li>Za pomocą igły z ostrym końcem wprowadź ją do żyły ogonowej, przesuwając od końcówki w stronę nasady na głębokość 3-4 mm. Gdy igła zostanie bezpiecznie umieszczona, delikatnie ściśnij górną część ogona, aby wspomóc przepływ krwi.</li>
		<li>Pobierz około 10 µL krwi z myszy i ostrożnie nanieś pobraną krew na dedykowany pasek testowy. Po wchłonięciu krwi glukometr bezzwłocznie wyświetli odczyt glukozy we krwi.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Doustny test obciążenia glukozą (OGTT)14
<ol>
	<li>Przed przeprowadzeniem OGTT poddać każdą mysz 14-godzinnej głodówce przez noc, zapewniając jej nieograniczony dostęp do wody.</li>
	<li>Przygotować około 10 mL 20% roztworu glukozy. Podczas OGTT podać każdej myszy dawkę 1 g/kg glukozy drogą zgłębnika do żołądka.</li>
	<li>Monitorować poziom glukozy we krwi w kilku punktach czasowych: bezpośrednio przed podaniem (0 min) oraz 15 min, 30 min, 60 min i 120 min po podaniu.</li>
</ol>
4. Echokardiograficzna ocena funkcji serca
<ol>
	<li>Przeprowadź echokardiografię każdego myszy w punkcie wyjściowym (0 tygodni), w 12. tygodniu oraz w 24. tygodniu po podawaniu diety HFD lub ND.</li>
	<li>Przed echokardiografią uśpij mysz poprzez inhalację 3% izofluranu podawanego z 100% tlenem za pomocą aparatury anestezjologicznej. Upewnij się, że mysz nie wykazuje reakcji na uszczypnięcie skóry ząbkowaną pęsetą lub stymulację palców stóp i ogona. Na oczy nałóż maść weterynaryjną, aby zapobiec ich wysychaniu podczas znieczulenia.</li>
	<li>Umieść mysz na podgrzewanej podkładce w celu utrzymania temperatury ciała i przymocuj pazury do elektrody, aby zapewnić stabilną pozycję na plecach. Dostosuj stężenie izofluranu w zakresie 1%-2% w celu podtrzymania znieczulenia i utrzymania docelowej częstotliwości akcji serca na poziomie około 450 uderzeń na minutę.</li>
	<li>Usuń sierść myszy za pomocą kremu depilacyjnego i nałóż żel ultradźwiękowy na klatkę piersiową. Po zakończeniu echokardiografii usuń krem depilacyjny i żel ultradźwiękowy za pomocą sterylnej soli fizjologicznej.</li>
	<li>Oceń funkcję serca i parametry strukturalne za pomocą głowicy 50 MHz.
	<ol>
		<li>Aby uzyskać optymalny obraz długiej osi lewej komory (LV), umieść głowicę po lewej stronie klatki piersiowej zwierzęcia.</li>
		<li>W zależności od indywidualnej anatomii obróć głowicę przeciwnie do ruchu wskazówek zegara o 15° do 45° względem lewej linii przymostkowej, z wcięciem skierowanym w stronę prawego barku. Dostosuj oś x i oś y w trybie B-mode15. 
		UWAGA: Odpowiedni obraz długiej osi LV powinien obejmować (i) zastawkę aortalną i pierścień aortalny; (ii) komorę LV umieszczoną w centrum obrazu; (iii) oś od podstawy do wierzchołka równoległą do przetwornika16.</li>
		<li>Naciśnij M-mode 2x, aby wyświetlić linię pomiarową. Ustaw tę linię na poziomie mięśnia papilarnego. Następnie wykonaj pomiary dla co najmniej trzech kolejnych uderzeń serca, aby zapewnić dokładność. Stuknij Save Clip, aby zapisać pętlę filmową w serii.</li>
		<li>Zidentyfikuj wymiar końcowo-skurczowy jako fazę zbieżną z załamkiem T w EKG i określ wymiar końcowo-rozkurczowy jako fazę odpowiadającą załamkowi R w EKG.</li>
		<li>Przechyl podkładkę roboczą tak, aby górny lewy róg był najniżej, a dolny prawy najwyżej. Ustaw głowicę tak, aby penetrowała wzdłuż kierunku wierzchołka serca myszy, równolegle do długiej osi serca, aby uzyskać obraz transapikalny czterojamowy.</li>
		<li>Kolejno wybieraj tryby C (Color Doppler) i PW (PW Doppler>), umieść objętość próbkowania w punkcie najwyższej prędkości, dostosuj kierunek próbkowania tak, aby odpowiadał kierunkowi przepływu krwi i zarejestruj informacje hemodynamiczne zastawki mitralnej (fala E i A)16. Stuknij Save Clip, aby zapisać pętlę filmową w serii.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przerwij inhalację izofluranu, aby myszy odzyskały przytomność. Przenieś zwierzęta do klatek w kontrolowanym środowisku z 12-godzinnym cyklem światła/ciemności po upływie 0 i 12 tygodni. Po 24-tygodniowej ocenie echokardiograficznej poddaj myszy humanitarnej eutanazji poprzez zwichnięcie karku po inhalacji izofluranu.</li>
	<li>Przeprowadź analizę frakcji wyrzutowej (EF), frakcji skrócenia (FS), tylnej ściany lewej komory (LVPW), wewnętrznej średnicy lewej komory (LVID), przegrody międzykomorowej (IVS) oraz stosunku E/A przy użyciu klucza sprzętowego stacji roboczej.</li>
</ol>
5. Barwienie histologiczne
<ol>
	<li>Po zakończeniu analizy echokardiograficznej w 24. tygodniu, uśmierć mysz poprzez zwichnięcie kręgów szyjnych po uprzednim podaniu izofluranu drogą wziewną.</li>
	<li>Przeprowadź sekcję myszy, używając nożyczek okulistycznych i pęsety. Ostrożnie przetnij żebra, aby zapewnić pełną ekspozycję serca.</li>
	<li>Przeprowadź perfuzję serca przez wierzchołek solą fizjologiczną, aż wątroba stanie się blada, co świadczy o prawidłowym przebiegu perfuzji. Wyjmij serce i dokładnie wypłucz je w soli fizjologicznej, aby całkowicie usunąć krew.</li>
	<li>Wykonaj zatopienie w parafinie17.
	<ol>
		<li>Utrwal serce w 4% formalinie w temperaturze pokojowej (RT) przez co najmniej 24 h.</li>
		<li>Umieść kasetkę do odwodnienia zawierającą serce w dehydratorze w celu przeprowadzenia stopniowego procesu odwodnienia z wykorzystaniem gradientu alkoholi i wymiany na wosk w temperaturze 65 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj skrawki tkanek17.
	<ol>
		<li>Umieść przyciętą kostkę woskową zawierającą mięsień brodawkowy w mikrotomie w celu wykonania skrawków o grubości 4 µm i przechowuj w temperaturze pokojowej (RT) do barwienia patomorfologicznego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wykonaj barwienie trichromem Massona18 oraz barwienie aglutyniną z zarodków pszenicy (WGA)19.</li>
</ol>

Murine Model for Diabetic Cardiomyopathy via High-Fat Diet and STZ Injection

<ol><li>Defronzo, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Dis+Primers%22%5BJournal%5D)">Type 2 diabetes mellitus.</a> Nat Rev Dis Primers. 1, 15019(2015).</li>
<li>Htay, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mortality+and+cardiovascular+disease+in+type+1+and+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Cardiol+Rep%22%5BJournal%5D)">Mortality and cardiovascular disease in type 1 and type 2 diabetes.</a> Curr Cardiol Rep. 21 (6), (2019).</li>
<li>Jia, G., Hill, M. A., Sowers, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diabetic+cardiomyopathy%3A+An+update+of+mechanisms+contributing+to+this+clinical+entity%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Diabetic cardiomyopathy: An update of mechanisms contributing to this clinical entity.</a> Circ Res. 122 (4), 624-638 (2018).</li>
<li>Kenny, H. C., Abel, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+failure+in+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Heart failure in type 2 diabetes mellitus.</a> Circ Res. 124 (1), 121-141 (2019).</li>
<li>Biernacka, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smad3+signaling+promotes+fibrosis+while+preserving+cardiac+and+aortic+geometry+in+obese+diabetic+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Heart+Fail%22%5BJournal%5D)">Smad3 signaling promotes fibrosis while preserving cardiac and aortic geometry in obese diabetic mice.</a> Circ Heart Fail. 8 (4), 788-798 (2015).</li>
<li>Van Linthout, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+MMP-2+activity+contributes+to+cardiac+fibrosis+in+experimental+diabetic+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+Res+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Reduced MMP-2 activity contributes to cardiac fibrosis in experimental diabetic cardiomyopathy.</a> Basic Res Cardiol. 103 (4), 319-327 (2008).</li>
<li>Ni, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+inhibition+of+mitochondrial+reactive+oxygen+species+with+mito-tempo+reduces+diabetic+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Free+Radic+Biol+Med%22%5BJournal%5D)">Therapeutic inhibition of mitochondrial reactive oxygen species with mito-tempo reduces diabetic cardiomyopathy.</a> Free Radic Biol Med. 90, 12-23 (2016).</li>
<li>Tan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diabetic+downregulation+of+Nrf2+activity+via+erk+contributes+to+oxidative+stress-induced+insulin+resistance+in+cardiac+cells+in+vitro+and+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Diabetic downregulation of Nrf2 activity via erk contributes to oxidative stress-induced insulin resistance in cardiac cells in vitro and in vivo.</a> Diabetes. 60 (2), 625-633 (2011).</li>
<li>Maack, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+failure+and+diabetes%3A+Metabolic+alterations+and+therapeutic+interventions%3A+A+state-of-the-art+review+from+the+translational+research+committee+of+the+heart+failure+association-european+society+of+cardiology%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Heart+J%22%5BJournal%5D)">Heart failure and diabetes: Metabolic alterations and therapeutic interventions: A state-of-the-art review from the translational research committee of the heart failure association-european society of cardiology.</a> Eur Heart J. 39 (48), 4243-4254 (2018).</li>
<li>Ho, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((structural+and+biochemical+changes+in+diabetes+and+the+development+of+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetologia%22%5BJournal%5D)">structural and biochemical changes in diabetes and the development of heart failure.</a> Diabetologia. 65 (3), 411-423 (2022).</li>
<li>Saisho, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beta-cell+dysfunction%3A+Its+critical+role+in+prevention+and+management+of+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22World+J+Diabetes%22%5BJournal%5D)">Beta-cell dysfunction: Its critical role in prevention and management of type 2 diabetes.</a> World J Diabetes. 6 (1), 109-124 (2015).</li>
<li>Galicia-Garcia, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathophysiology+of+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Pathophysiology of type 2 diabetes mellitus.</a> Int J Mol Sci. 21 (17), 6275(2020).</li>
<li>Junod, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+the+diabetogenic+action+of+streptozotocin%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Soc+Exp+Biol+Med%22%5BJournal%5D)">Studies of the diabetogenic action of streptozotocin.</a> Proc Soc Exp Biol Med. 126 (1), 201-205 (1967).</li>
<li>Einwallner, E., Nagy, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+in+vivo+glucose+metabolism+in+high-fat+diet-fed+mice+using+oral+glucose+tolerance+test+%28OGTT%29+and+insulin+tolerance+test+%28ITT%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Study of in vivo glucose metabolism in high-fat diet-fed mice using oral glucose tolerance test (OGTT) and insulin tolerance test (ITT).</a> J Vis Exp. (131), e56672(2018).</li>
<li>Wang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induction+of+right+ventricular+failure+by+pulmonary+artery+constriction+and+evaluation+of+right+ventricular+function+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Induction of right ventricular failure by pulmonary artery constriction and evaluation of right ventricular function in mice.</a> J Vis Exp. (147), e59431(2019).</li>
<li>Zacchigna, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+standardization+of+echocardiography+for+the+evaluation+of+left+ventricular+function+in+adult+rodents%3A+A+position+paper+of+the+ESC+working+group+on+myocardial+function%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Towards standardization of echocardiography for the evaluation of left ventricular function in adult rodents: A position paper of the ESC working group on myocardial function.</a> Cardiovasc Res. 117 (1), 43-59 (2021).</li>
<li>Paraffin sides experiment report. , Servicebio. At
 <a target="_blank" href="https://www.servicebio.com/data-detail?id=5556&code=BLZPSYBG">https://www.servicebio.com/data-detail?id=5556&code=BLZPSYBG</a> (2022).</li>
<li>staining experiment report. , Servicebio. At 
 <a target="_blank" href="https://www.servicebio.com/data-detail?id=5588&code=RSSYBG">https://www.servicebio.com/data-detail?id=5588&code=RSSYBG</a> (2022).</li>
<li>Paraffin WGA staining protocol. , Servicebio. At 
 <a target="_blank" href="https://www.servicebio.com/data-detail?id=5041&code=MYYGSYBG">https://www.servicebio.com/data-detail?id=5041&code=MYYGSYBG</a> (2022).</li>
<li>Guariguata, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+estimates+of+diabetes+prevalence+for+2013+and+projections+for+2035%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Res+Clin+Pract%22%5BJournal%5D)">Global estimates of diabetes prevalence for 2013 and projections for 2035.</a> Diabetes Res Clin Pract. 103 (2), 137-149 (2014).</li>
<li>Tan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+diabetic+cardiomyopathy+and+potential+therapeutic+strategies%3A+Preclinical+and+clinical+evidence%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of diabetic cardiomyopathy and potential therapeutic strategies: Preclinical and clinical evidence.</a> Nat Rev Cardiol. 17 (9), 585-607 (2020).</li>
<li>Prasad, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comprehensive+review+on+high+-fat+diet-induced+diabetes+mellitus%3A+An+epigenetic+view%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nutr+Biochem%22%5BJournal%5D)">A comprehensive review on high -fat diet-induced diabetes mellitus: An epigenetic view.</a> J Nutr Biochem. 107, 109037(2022).</li>
<li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positional+cloning+of+the+mouse+obese+gene+and+its+human+homologue%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue.</a> Nature. 372 (6505), 425-432 (1994).</li>
<li>Adingupu, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sglt2+inhibition+with+empagliflozin+improves+coronary+microvascular+function+and+cardiac+contractility+in+prediabetic+ob%2Fob%28-%2F-%29+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Diabetol%22%5BJournal%5D)">Sglt2 inhibition with empagliflozin improves coronary microvascular function and cardiac contractility in prediabetic ob/ob(-/-) mice.</a> Cardiovasc Diabetol. 18 (1), 16(2019).</li>
<li>Huynh, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coenzyme+q10+attenuates+diastolic+dysfunction%2C+cardiomyocyte+hypertrophy+and+cardiac+fibrosis+in+the+db%2Fdb+mouse+model+of+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetologia%22%5BJournal%5D)">Coenzyme q10 attenuates diastolic dysfunction, cardiomyocyte hypertrophy and cardiac fibrosis in the db/db mouse model of type 2 diabetes.</a> Diabetologia. 55 (5), 1544-1553 (2012).</li>
<li>Moellmann, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Empagliflozin+improves+left+ventricular+diastolic+function+of+db%2Fdb+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim+Biophys+Acta+Mol+Basis+Dis%22%5BJournal%5D)">Empagliflozin improves left ventricular diastolic function of db/db mice.</a> Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 1866 (8), 165807(2020).</li>
<li>Ramirez, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eplerenone+attenuated+cardiac+steatosis%2C+apoptosis+and+diastolic+dysfunction+in+experimental+type-ii+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Diabetol%22%5BJournal%5D)">Eplerenone attenuated cardiac steatosis, apoptosis and diastolic dysfunction in experimental type-ii diabetes.</a> Cardiovasc Diabetol. 12, 172(2013).</li>
<li>Fuentes-Antras, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Updating+experimental+models+of+diabetic+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Diabetes+Res%22%5BJournal%5D)">Updating experimental models of diabetic cardiomyopathy.</a> J Diabetes Res. 2015, 656795(2015).</li>
<li>Riehle, C., Bauersachs, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Of+mice+and+men%3A+Models+and+mechanisms+of+diabetic+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+Res+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Of mice and men: Models and mechanisms of diabetic cardiomyopathy.</a> Basic Res Cardiol. 114 (1), 2(2018).</li>
<li>Zhao, S., Kusminski, C. M., Scherer, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adiponectin%2C+leptin+and+cardiovascular+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Adiponectin, leptin and cardiovascular disorders.</a> Circ Res. 128 (1), 136-149 (2021).</li>
<li>Parilla, J. H., Willard, J. R., Barrow, B. M., Zraika, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mouse+model+of+beta-cell+dysfunction+as+seen+in+human+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Diabetes+Res%22%5BJournal%5D)">A mouse model of beta-cell dysfunction as seen in human type 2 diabetes.</a> J Diabetes Res. 2018, 6106051(2018).</li>
<li>Wang, B., Chandrasekera, P. C., Pippin, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leptin-+and+leptin+receptor-deficient+rodent+models%3A+Relevance+for+human+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Diabetes+Rev%22%5BJournal%5D)">Leptin- and leptin receptor-deficient rodent models: Relevance for human type 2 diabetes.</a> Curr Diabetes Rev. 10 (2), 131-145 (2014).</li>
<li>Vasanji, Z., Cantor, E. J., Juric, D., Moyen, M., Netticadan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alterations+in+cardiac+contractile+performance+and+sarcoplasmic+reticulum+function+in+sucrose-fed+rats+is+associated+with+insulin+resistance%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Alterations in cardiac contractile performance and sarcoplasmic reticulum function in sucrose-fed rats is associated with insulin resistance.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 291 (4), C772-C780 (2006).</li>
<li>Wright, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+for+increased+myocardial+fatty+acid+utilization+following+short-term+high-fat+feeding%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Mechanisms for increased myocardial fatty acid utilization following short-term high-fat feeding.</a> Cardiovasc Res. 82 (2), 351-360 (2009).</li>
<li>Flister, K. F. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+exposure+to+high-sucrose+diet+down-regulates+hepatic+endoplasmic+reticulum-stress+adaptive+pathways+and+potentiates+de+novo+lipogenesis+in+weaned+male+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nutr+Biochem%22%5BJournal%5D)">Long-term exposure to high-sucrose diet down-regulates hepatic endoplasmic reticulum-stress adaptive pathways and potentiates de novo lipogenesis in weaned male mice.</a> J Nutr Biochem. 62, 155-166 (2018).</li>
<li>Kanwal, A., Pillai, V. B., Samant, S., Gupta, M., Gupta, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+nuclear+and+mitochondrial+sirtuins%2C+sirt6+and+sirt3%2C+regulate+each+other%27s+activity+and+protect+the+heart+from+developing+obesity-mediated+diabetic+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">The nuclear and mitochondrial sirtuins, sirt6 and sirt3, regulate each other's activity and protect the heart from developing obesity-mediated diabetic cardiomyopathy.</a> FASEB J. 33 (10), 10872-10888 (2019).</li>
<li>Winzell, M. S., Ahren, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+high-fat+diet-fed+mouse%3A+A+model+for+studying+mechanisms+and+treatment+of+impaired+glucose+tolerance+and+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">The high-fat diet-fed mouse: A model for studying mechanisms and treatment of impaired glucose tolerance and type 2 diabetes.</a> Diabetes. 53 Suppl 3, S215-S219 (2004).</li>
<li>Poucher, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+saxagliptin+and+sitagliptin+on+glycaemic+control+and+pancreatic+beta-cell+mass+in+a+streptozotocin-induced+mouse+model+of+type+2+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Obes+Metab%22%5BJournal%5D)">Effects of saxagliptin and sitagliptin on glycaemic control and pancreatic beta-cell mass in a streptozotocin-induced mouse model of type 2 diabetes.</a> Diabetes Obes Metab. 14 (10), 918-926 (2012).</li>
<li>Islam, M. S., Loots Du, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+rodent+models+of+type+2+diabetes%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Find+Exp+Clin+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Experimental rodent models of type 2 diabetes: A review.</a> Methods Find Exp Clin Pharmacol. 31 (4), 249-261 (2009).</li>
<li>Heydemann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+overview+of+murine+high+fat+diet+as+a+model+for+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Diabetes+Res%22%5BJournal%5D)">An overview of murine high fat diet as a model for type 2 diabetes mellitus.</a> J Diabetes Res. 2016, 2902351(2016).</li>
<li>Surwit, R. S., Kuhn, C. M., Cochrane, C., Mccubbin, J. A., Feinglos, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diet-induced+type+ii+diabetes+in+c57bl%2F6j+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes%22%5BJournal%5D)">Diet-induced type ii diabetes in c57bl/6j mice.</a> Diabetes. 37 (9), 1163-1167 (1988).</li>
<li>Clee, S. M., Attie, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+genetic+landscape+of+type+2+diabetes+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Endocr+Rev%22%5BJournal%5D)">The genetic landscape of type 2 diabetes in mice.</a> Endocr Rev. 28 (1), 48-83 (2007).</li>
<li>Lee, J. Y., Kim, M. J., Moon, C. K., Chung, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degradation+products+of+streptozotocin+do+not+induce+hyperglycemia+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Degradation products of streptozotocin do not induce hyperglycemia in rats.</a> Biochem Pharmacol. 46 (11), 2111-2113 (1993).</li>
<li>Ozturk, N., Uslu, S., Ozdemir, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diabetes-induced+changes+in+cardiac+voltage-gated+ion+channels%5BTitle%5D)+AND+%22World+J+Diabetes%22%5BJournal%5D)">Diabetes-induced changes in cardiac voltage-gated ion channels.</a> World J Diabetes. 12 (1), 1-18 (2021).</li>
<li>Bohne, L. J., Johnson, D., Rose, R. A., Wilton, S. B., Gillis, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+association+between+diabetes+mellitus+and+atrial+fibrillation%3A+Clinical+and+mechanistic+insights%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Physiol%22%5BJournal%5D)">The association between diabetes mellitus and atrial fibrillation: Clinical and mechanistic insights.</a> Front Physiol. 10, 135(2019).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Biorąc pod uwagę powszechne występowanie cukrzycy i związanych z nią powikłań sercowo-naczyniowych na całym świecie, istnieje pilna potrzeba odkrycia podstawowych mechanizmów molekularnych i opracowania strategii zapobiegawczych i terapeutycznych dla tego schorzenia20. Patogeneza DbCM, jednego z powikłań sercowo-naczyniowych u pacjentów z cukrzycą typu 2, pozostaje niejasna, nie ma skutecznych metod zapobiegania i leczenia21. Brak wiarygodnych modeli przedklinicznych, które dokładnie naśladują procesy patofizjologiczne zachodzące w ludzkim sercu, podkreśla znaczenie opracowania stabilnego i skutecznego modelu zaprojektowanego specjalnie do badania mechanizmów DbCM.
Przedstawiony przez nas protokół przedstawia dobrze ugruntowaną i stabilną metodę generowania mysiego modelu DbCM, który służy jako solidne narzędzie do badania dysfunkcji mięśnia sercowego związanego z T2DM. Żywienie HFD w celu wywołania insulinooporności jest ogólnie uważane za skuteczne podejście do modelowania wielu powikłań związanych z cukrzycą u ludzi22. W tej metodzie HFD łączy się z niskodawkowymi zastrzykami STZ, środkiem, który indukuje uszkodzenie wysp trzustkowych. Ta metoda może lepiej symulować proces insulinooporności i względnej niewydolności insuliny.
Ogólnie rzecz biorąc, modele przedkliniczne DbCM dzielą się na dwie kategorie: modele genetyczne i dietetyczno-farmakologicznie. Mysz ob/ob 23,24, mysz db/db 25,26 i szczury tłuszczowe z cukrzycą Zuckera27 to trzy najczęściej używane modele genetyczne28,29. W tych trzech modelach gryzoni rozwija się zwiększona masa ciała, hiperglikemia, upośledzona obsługa glukozy i insulinooporność z powodu interwencji sygnalizacji leptyny lub jej receptora. Jednak leptyna ma właściwości kardioprotekcyjne30, co może potencjalnie skomplikować interpretację wyników z tych modeli, ponieważ zmiany w sygnalizacji leptyny mogą bezpośrednio wpływać na czynność serca. Ponadto mutacje w receptorze leptyny rzadko są przyczyną cukrzycy typu 2 u ludzi31. Co więcej, modele genetyczne są również kosztowne i wykazują istotne różnice w stosunku do kondycji ludzkiej32. W porównaniu ze szczurami, myszy są łatwiej dostępne, opłacalne i szeroko stosowane w eksperymentach na zwierzętach. W niektórych badaniach stosuje się metody oparte wyłącznie na diecie w celu ustalenia modelu cukrzycy typu 2, takie jak HFD i/lub cukier (wysoka zawartość sacharozy lub fruktozy), które mogą powodować otyłość, insulinooporność i cukrzycę 33,34,35,36. Jednak nasilenie hiperglikemii i insulinooporności jest mniej wyraźne w porównaniu z modelami genetycznymi, takimi jak myszy ob / ob lub db / db 37.
Połączenie czynnika indukowanego dietą z cukrzycą STZ jest uważane za bardziej odpowiednie do badań medycznych niż same modele oparte na diecie. Chociaż ogólne procedury modelu HFD/STZ DbCM zostały opisane w kilku badaniach, wprowadziliśmy kilka ulepszeń. Chociaż cukrzyca typu 2 dominuje wśród przypadków cukrzycy u ludzi, stworzenie jej modelu zwierzęcego stanowi większe wyzwanie w porównaniu z cukrzycą typu 1. Kluczowym czynnikiem jest dawkowanie i częstotliwość iniekcji STZ, które znacząco wpływają na ustalenie modelu. Nadmierne dawki STZ skutkują modelem bardzo przypominającym cukrzycę typu 1 i prowadzą do wyższej śmiertelności.
Wcześniejsze badania wykazały, że podawanie wielu małych dawek STZ w dawce 50 mg/kg lepiej modeluje T2DM 31,38,39. Jednak badania te często mają stosunkowo krótki czas karmienia HFD, wynoszący od 3 tygodni przy różnej zawartości tłuszczu. Badanie przeprowadzone przez Ahlke Heydemann40 wykazało, że długotrwałe karmienie HFD powoduje nadmierne magazynowanie lipidów, co prowadzi do toksyczności lipidów, otyłości, zmniejszonej elastyczności metabolicznej, stresu oksydacyjnego i przewlekłych stanów zapalnych podobnych do tych obserwowanych w tkance serca DbCM. W tym badaniu wydłużyliśmy okres karmienia HFD do 24 tygodni i zastosowaliśmy niższe stężenie STZ (30 mg / kg), aby naśladować patologię DbCM. Jako zwierzę modelowe wykorzystano myszy C57BL/6J, które są nosicielami genu predysponującego je do cukrzycy typu 2(41,42). Nasze obserwacje wykazały, że po 12 tygodniach myszy z grupy HFD/STZ zaczęły tracić na wadze. Ważne jest, aby pamiętać, że utrata masy ciała w cukrzycy może być złożonym problemem. Podczas gdy niedobór insuliny i hiperglikemia mogą prowadzić do utraty wagi, inne czynniki, takie jak zmniejszony apetyt, zmiany w diecie i zwiększona aktywność fizyczna, mogą również odgrywać rolę. Ponadto nie wszyscy pacjenci z cukrzycą doświadczają utraty wagi; Niektórzy mogą nawet doświadczyć przyrostu masy ciała, szczególnie jeśli mają insulinooporność i spożywają dietę wysokokaloryczną.
Ta metoda ma pewne ograniczenia. Po pierwsze, opracowanie DbCM zajmuje stosunkowo dużo czasu, w sumie 24 tygodnie. Ponadto STZ może wykazywać toksyczność w stosunku do narządów i tkanek poza wyspami trzustkowymi, co sprawia, że model HFD/STZ jest mniej dokładny w replikacji choroby ludzkiej. Ponadto bufor cytrynianowy, stosowany do STZ, ma pH 4,5. Podawanie kwaśnych roztworów dootrzewnowo może szkodzić zwierzętom, powodując hemolizę czerwonych krwinek, a także ból i dyskomfort43, co może ograniczać zastosowanie modelu. Wreszcie, objawy sercowe u pacjentów z cukrzycą typu 2 są zróżnicowane i często towarzyszy im nadciśnienie, choroba wieńcowa i inne choroby sercowo-naczyniowe, co komplikuje postępowanie kliniczne. W tym modelu objawy sercowe obejmują rozszerzenie i przerost lewej komory, a także dysfunkcję skurczową i rozkurczową, ale nie reprezentują one w pełni spektrum DbCM obserwowanego w praktyce klinicznej. DbCM obejmuje również takie cechy, jak zmiany elektrofizjologiczne44 lub zmiany przedsionkowe45, podczas gdy nacisk kładziony jest tutaj przede wszystkim na strukturę lewej komory i funkcję pompy.
Zgodnie z wcześniejszymi badaniami, opisana tutaj metoda łączenia karmienia HFD z iniekcjami STZ ma na celu szybsze wywołanie cukrzycy poprzez częściowe zniszczenie tkanki trzustki i wywołanie insulinooporności zgodnie z modelem DbCM. Powiększone kardiomiocyty ze zdezorganizowanym układem, pęknięciem włókien mięśnia sercowego, rozpuszczeniem, zmniejszonym EF, FS itp., wskazują na dysfunkcję mięśnia sercowego i zmniejszoną czynność serca. Podsumowując, przedstawiliśmy podejście do tworzenia DbCM w opłacalny i wygodny sposób. Wykorzystując nieinwazyjne techniki echokardiograficzne i barwienie patologiczne, oceniliśmy skuteczność tej metody.

Cukrzyca typu 2 (T2DM) jest stopniowo rosnącym globalnym problemem zdrowotnym, stanowiąc główną przyczynę zachorowalności i śmiertelności wśród osób dotkniętych chorobą. Występowanie cukrzycy typu 2 jest ściśle związane z rosnącą epidemią otyłości1,2. Ponad jedna trzecia pacjentów z cukrzycą typu 2 wykazuje wyraźny fenotyp sercowo-naczyniowy określany jako kardiomiopatia cukrzycowa (DbCM), charakteryzujący się dysfunkcją mięśnia sercowego, która występuje niezależnie od choroby wieńcowej, nadciśnienia tętniczego i choroby zastawek serca3. Pojawiające się dowody sugerują, że około 20% pacjentów z cukrzycą jest predysponowanych do rozwoju niewydolności serca3, stan ściśle związany z ich rokowaniem4. Zaproponowano kilka patofizjologicznych mechanizmów DbCM, w tym stan zapalny5, przebudowa i dysfunkcja serca6, dysfunkcja mitochondriów7, stres oksydacyjny8 oraz zaburzenia metaboliczne9. Pomimo szeroko zakrojonych badań, pełne spektrum mechanizmów i ich indywidualny wkład w DbCM pozostaje nie do końca poznany10. W związku z tym dobrze ugruntowane przedkliniczne modele zwierzęce są niezbędne do postępu w badaniach nad tym schorzeniem.
T2DM charakteryzuje się insulinoopornością i postępującą niewydolnością insuliny11, przy czym większość z nich to osoby z nadwagą lub otyłością12. W tym badaniu ustalamy stabilny i zmodyfikowany mysi model DbCM w oparciu o wcześniejsze badania, łącząc karmienie dietą wysokotłuszczową (HFD) i wstrzyknięcie streptozotocyny (STZ). W cukrzycy typu 2 insulinooporność i niszczenie komórek β trzustki przyczyniają się do patofizjologii choroby12. Model ten wykorzystuje dwa główne czynniki ryzyka cukrzycy typu 2. W szczególności u myszy karmionych HFD rozwija się insulinooporność, a kolejne wstrzyknięcia STZ dodatkowo upośledzają funkcję β komórek wysp trzustkowych, co znacząco prowadzi do progresji patofizjologii podobnej do T2DM. STZ, wyizolowany ze Streptomyces achromogenes, został po raz pierwszy opisany w 1963 roku ze względu na selektywne niszczenie komórek β wysp trzustkowych i właściwości cukrzycowe13. Istnieją dwa modele leczenia STZ: podanie stosunkowo wysokiej dawki STZ powoduje krótkotrwały model kardiomiopatii, podczas gdy powtarzające się zastrzyki STZ o niskiej dawce indukują model T2DM, który w naturalny sposób postępuje do DbCM. W wyniku tej ostatniej metody u zwierząt rozwija się hiperglikemia, polidypsja i wielomocz, z których wszystkie są charakterystyczne dla ludzkiej cukrzycy typu 2 i naturalnie rozwijają DbCM.
To badanie wykazało, że myszy C57BL/6J typu dzikiego karmione HFD, a następnie dootrzewnowe zastrzyki STZ (30 mg/kg) wykazywały czynność, morfologię i histologię serca zgodne z charakterystyką DbCM pod koniec eksperymentu. Takie podejście zapewnia skuteczną metodę ustanawiania mysiego modelu DbCM.

<table><tbody><tr><td>System ultrodźwiękowy dla zwierząt</td><td>Fujifilm Visual Sonics</td><td>VEVO 3100</td><td>Echokardiografia</td></tr><tr><td>Glukometr</td><td>krwi Yuwell</td><td>GU100</td><td>Oceń poziom glukozy we krwi</td></tr><tr><td>Kwas cytrynowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>251275</td><td></td></tr><tr><td>Isofluran</td><td>RWD life science</td><td>R510-22</td><td>Znieczulenie</td></tr><tr><td>Waporyzator izofluranowy</td><td>RWD life science</td><td>R500</td><td>znieczulenie</td></tr><tr><td>Zestaw ELISA insuliny myszy (INS)</td><td>Wuhan Feiyue Biotechnology Co.,</td><td>Ltd FY-EM14029</td><td>Oceń poziom insuliny w surowicy</td></tr><tr><td>Krem do depilacji</td><td>Nair Nair</td><td>255g</td><td>Usuń sierść myszy</td></tr><tr><td>Dieta dla gryzoni z 60% tłuszczu kcal</td><td>Research Diets Inc</td><td>D12492</td><td>Karmienie dietą wysokotłuszczową</td></tr><tr><td>Cytrynian sodu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S4641</td><td></td></tr><tr><td>Sterylny filtr</td><td>Merck Millipore</td><td>SLHV033N</td><td></td></tr><tr><td>Streptozocin</td><td>Solarbio</td><td>S8050</td><td></td></tr><tr><td>Żel ultradźwiękowy</td><td>Keppler</td><td>KL-250</td><td>Echokardiografia</td></tr><tr><td>Stacja robocza</td><td>Dongle Fujifilm Visual Sonics</td><td>Vevo LAB</td><td>Echokardiograficzna analiza danych</td></tr></tbody></table>

modelowanie i ocena modelu mysiej kardiomiopatii cukrzycowej

Modeling and Evaluation of Murine Diabetic Cardiomyopathy Model

Podstawowe mechanizmy patofizjologiczne kardiomiopatii cukrzycowej (DbCM), głównej przyczyny śmiertelności wśród pacjentów z cukrzycą typu 2 (T2DM), pozostają słabo poznane. Toksyczność mięśnia sercowego związana z cukrzycą typu 2 DM przypisuje się takim czynnikom, jak lipotoksyczność, glukotoksyczność, stres oksydacyjny, zmniejszona wydolność serca i lipoapoptoza. W porównaniu ze szczurami, myszy oferują większą dostępność, opłacalność i szersze zastosowanie w eksperymentach na zwierzętach. Insulinooporność i upośledzone wydzielanie insuliny są kluczowymi czynnikami w patofizjologii cukrzycy typu 2. Wprowadzamy nowy, niegenetyczny model mysią, który replikuje progresję ludzkiego DbCM indukowaną przez połączenie karmienia dietą wysokotłuszczową (HFD) i wstrzyknięciem streptozotocyny (STZ). W tym badaniu wykorzystaliśmy myszy C57BL / 6J typu dzikiego, podając schemat HFD przez 12 tygodni, a następnie dootrzewnowe wstrzyknięcia STZ przez dodatkowe 12 tygodni w celu wywołania charakterystycznych objawów cukrzycy typu 2. Przeprowadziliśmy doustne testy tolerancji glukozy i zmierzyliśmy stężenie insuliny w surowicy, aby potwierdzić rozwój insulinooporności i niedostatecznego wydzielania insuliny. Strukturę i funkcję serca rygorystycznie oceniano za pomocą nieinwazyjnej echokardiografii przezklatkowej. Cechy patologiczne oceniano za pomocą barwienia trichromem Massona i barwienia aglutyniną z kiełków pszenicy (WGA), ujawniając cechy patologiczne związane z DbCM. Dlatego zapewniamy solidną i wszechstronną metodę ustanawiania niegenetycznego mysiego modelu DbCM.

W badaniu zastosowano randomizację myszy do dwóch grup: grupy ND oraz grupy HFD/STZ, po 6 myszy w każdej grupie. Po wykonaniu końcowego badania echokardiograficznego oraz testów OGTT w 24. tygodniu karmienia, myszy poddano eutanazji w celu pobrania tkanek serca do oceny histologicznej.
Dieta HFD/STZ spowodowała wyraźny przyrost masy ciała, który osiągnął szczyt w 12. tygodniu i był znacząco wyższy w porównaniu z grupą ND. Po podaniu STZ zaobserwowano zauważalny spadek masy ciała u myszy w grupie HFD/STZ. W przeciwieństwie do nich, myszy w grupie ND wykazały stały wzrost masy ciała w ciągu kolejnych 12 tygodni (Rycina 2A). Poziomy glukozy w krwi pobranej losowo w grupie HFD/STZ były zawsze znacząco wyższe niż w grupie ND przez cały okres karmienia (Rycina 2B). Krzywa OGTT grupy HFD/STZ była znacząco wyższa niż krzywa grupy ND. Wyraźnie widać było, że szczyt glikemii w obu grupach został osiągnięty w 15. minucie, a następnie zaczął spadać (Rycina 2C,D). W toku badania poziomy insuliny w surowicy w grupie ND były początkowo wyższe niż w grupie HFD w pierwszych 12 tygodniach. Jednak po podaniu STZ zaobserwowano odwrotny trend w poziomach insuliny w surowicy (Rycina 2E,F).
Serca poddane działaniu HFD/STZ wykazywały zarówno dysfunkcję rozkurczową, jak i skurczową w porównaniu z grupą ND, co objawiało się słabą amplitudą pulsacji przegrody międzykomorowej (IVS) i tylnej ściany lewej komory (LVPW) (Rysunek 3), obniżoną frakcją wyrzutową (EF) i skróceniem frakcyjnym (FS) (Rysunek 4A,B), zwiększonym końcoworozkurczowym wymiarem wewnętrznym lewej komory (LVID), pogrubieniem IVS i LVPW (Rysunek 4C,D,E) oraz obniżonym stosunkiem E/A (Rysunek 4F) w grupie HFD/STZ po 24 tygodniach.
Przebudowa serca wynikająca z zaburzeń metabolicznych przedstawiona jest na Rysunku 5A,B. Badanie histologiczne wykazało wzrost włóknienia mięśnia sercowego oraz proporcji obszaru zajętego przez kardiomiocyty w grupie HFD/STZ w porównaniu z grupą ND (Rysunek 5C).
<img alt="Wykresy masy ciała, poziomu glukozy i porównania insuliny u myszy ND i HFD/STZ w czasie." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67189/67189fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Zmiana masy ciała, poziomu glukozy w krwi na czczo, OGTT i poziomu insuliny w surowicy w czasie karmienia. (A) Zmiana masy ciała myszy w czasie karmienia. Krzywa masy ciała wykazała podobny trend wzrostowy przed 12. tygodniem, przy czym w jednej z grup zaobserwowano bardziej strome nachylenie. Po 12 tygodniach odnotowano wyraźny spadek masy ciała w grupie HFD/STZ, podczas gdy grupa ND utrzymała trend wzrostowy przyrostu masy. (B) Zmiany poziomu glukozy w krwi na czczo w czasie karmienia. Poziom glukozy we krwi pozostał stabilny w grupie ND, podczas gdy w grupie HFD/STZ nadal rósł, z istotnym wzrostem po 12 tygodniach. (C) i (D) Poziomy glukozy we krwi podczas OGTT po 12 i 24 tygodniach karmienia. (E,F) Poziom insuliny w surowicy w 12. i 24. tygodniu dla grup ND i HFD/STZ. Po 12 tygodniach eksperymentu poziom insuliny w grupie HFD/STZ wykazywał wyraźne podwyższenie w porównaniu z grupą ND. Jednak w 24. tygodniu trend ten uległ odwróceniu, a poziom insuliny w grupie HFD/STZ był istotnie niższy niż w grupie ND. Dane przedstawiono jako średnia ± SD. Wartości P obliczono za pomocą nieparzystego testu t. **: P &lt; 0.01, ***: P &lt; 0.001, ****: P &lt; 0.0001; ND (n = 6) vs HFD/STZ (n = 6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67189/67189fig02large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Analiza ultrasonograficzna; porównanie funkcji serca; ND vs. HFD/STZ; tygodnie 0, 12, 24; wykres badania serca." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67189/67189fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Reprezentatywna echokardiografia w trybie M oraz fala E/A zastawki mitralnej w 0, 12 i 24 tygodniu. Zaobserwowano różnice w wysokościach szczytów E i A pomiędzy dwiema grupami, przy czym w grupie HFD/STZ szczyt E &gt; szczyt A w 0 tygodniu, a w 24 tygodniu szczyt E był niemal równy szczytowi A. Kolorowy Doppler w trybie M wykazał, że amplituda pulsacji IVS i LVPW była słabsza w grupie HFD/STZ w 12 i 24 tygodniu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67189/67189fig03large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres pomiarów sercowo-naczyniowych; ND vs HFD/STZ w czasie, EF, FS, LVID, IVS, LVPW, stosunek E/A." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67189/67189fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Ilościowe wyniki struktury i funkcji serca. (A) Frakcje wyrzutowe (EF); (B) Frakcja skrócenia (FS); (C) Wewnętrzna średnica lewej komory w końcowej rozkurczowej (LVID, d); (D) Grubość przegrody międzykomorowej w końcowej rozkurczowej (IVS, d); (E) Grubość tylnej ściany lewej komory w końcowej rozkurczowej (LVPW, d); (F) Stosunek E/A. W 12. tygodniu grupa HFD/STZ wykazywała dysfunkcję rozkurczową, objawiającą się zwiększonym LVID i stosunkiem E/A przy prawidłowej EF. Do 24. tygodnia pogorszeniu uległy zarówno funkcje skurczowe, jak i rozkurczowe, co objawiło się pogrubieniem LVPW i IVS, znacznym spadkiem EF i FS, dalszym wzrostem LVID oraz dalszym spadkiem stosunku E/A. Dane przedstawiono jako średnia ± SD. Wartości P obliczono za pomocą nieparzystego testu t. *: P &lt; 0.05, **: P &lt; 0.01, ***: P &lt; 0.001, ****: P &lt; 0.0001; ND (n = 6) vs HFD/STZ (n = 6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67189/67189fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Porównanie histologiczne, ND vs HFD/STZ, włókna mięśniowe; DAPI/WGA, barwienie Massona, wyniki na wykresie słupkowym." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67189/67189fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5: Myszy w grupie HFD/STZ wykazują remodelowanie serca po 24 tygodniach. (A) Reprezentatywne barwienie WGA tkanek serca w każdej grupie. (B) Reprezentatywne barwienie Massona tkanek serca w każdej grupie. (C,D) Ilościowe oznaczenie pola przekroju poprzecznego oraz obszaru włóknistego LV. W grupie HFD/STZ zaobserwowano istotnie zwiększoną włóknistość i hipertrofię serca w porównaniu z grupą ND. Dane przedstawiono jako średnia ± SD. Wartości P obliczono za pomocą nieparzystego testu t. ***: P &lt; 0.001, ****: P &lt; 0.0001; ND (n=6) vs HFD/STZ (n=6). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67189/67189fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>

Ten protokół przedstawia metodę wywoływania kardiomiopatii cukrzycowej poprzez połączenie diety wysokotłuszczowej i wstrzykiwania streptozotocyny. Podejście to ma na celu zapewnienie wiarygodnych ram dla badań naukowych nad kardiomiopatią cukrzycową oraz zbadanie potencjalnych możliwości zastosowań leczenia klinicznego.

Modelowanie i ocena modelu mysiej kardiomiopatii cukrzycowej

The underlying pathophysiological mechanisms of diabetic cardiomyopathy (DbCM), a leading cause of mortality among patients with type 2 diabetes mellitus ...

Protokół ten opisuje metodę wywoływania kardiomiopatii cukrzycowej poprzez połączenie diety wysokotłuszczowej, karmienia i wstrzykiwań streptozotocyny. Celem jest zapewnienie wiarygodnych ram dla badań naukowych nad kardiomiopatią cukrzycową oraz zbadanie potencjalnych zastosowań leczenia klinicznego. Opracowaliśmy opłacalną i wygodną metodę tworzenia kardiomiopatii cukrzycowej u myszy z powiększonymi, zdezorganizowanymi kardiomiocytami, pęknięciem włókien mięśnia sercowego, dysonansem, dysfunkcją mięśnia sercowego i zmniejszoną funkcją krążenia.W porównaniu z innymi metodami, nasz protokół jest opłacalny, wydajny i łatwiejszy w obsłudze dzięki połączeniu diety wysokotłuszczowej i zastrzyków ze streptozotocyny. Opracowanie tego modelu pomoże nam lepiej zrozumieć mechanizmy leżące u podstaw rozwoju i progresji kardiomiopatii cukrzycowej. Na początek, za pomocą jednomililitrowej strzykawki, podawaj dootrzewnowe zastrzyki 30 miligramów na kilogram streptozotocyny lub STZ codziennie przez siedem dni myszom na diecie wysokotłuszczowej lub grupie HFD / STZ.Aby zmierzyć poziom glukozy we krwi, tydzień po ostatnim wstrzyknięciu, ostrożnie umieść mysz na urządzeniu krępującym, upewniając się, że jej ogon jest całkowicie wysunięty na zewnątrz. Dokładnie zdezynfekuj miejsce pobrania krwi na ogonie wacikiem nasączonym 70% alkoholem. Następnie włóż igłę z ostrą końcówką do żyły ogonowej, posuwając się od czubka w kierunku podstawy na głębokość od trzech do czterech milimetrów.Po umieszczeniu igły delikatnie ściśnij czubek ogona, aby stymulować przepływ krwi. Ostrożnie nałóż krew na pasek testowy, pozwalając mu w pełni się wchłonąć. Poczekaj, aż glukometr wyświetli odczyt stężenia glukozy we krwi.W przypadku doustnego testu tolerancji glukozy (OGTT) należy pościć każdą mysz przez noc przez 14 godzin, pozwalając na nieograniczony dostęp do wody. Przygotuj około 10 mililitrów 20% roztworu glukozy. Każdej myszy należy podać doustnie dawkę jednego grama na kilogram podczas OGTT.Monitoruj poziom glukozy we krwi po zero, 15, 30, 60 i 120 minutach po podaniu glukozy. Myszy w grupie HFD / STZ wykazały szczyt masy ciała po 12 tygodniach, znacznie wyższy niż grupa ND. Po podaniu STZ masa ciała grupy HFD/STZ zmniejszyła się, podczas gdy grupa ND wykazywała stały wzrost przez 12 tygodni.Grupa HFD/STZ utrzymywała znacznie wyższy losowy poziom glukozy we krwi niż grupa ND przez cały okres karmienia. Krzywa OGTT była znacznie wyższa dla grupy HFD/STZ niż dla grupy ND, przy czym obie grupy osiągnęły szczyt po 15 minutach przed spadkiem. Poziomy insuliny w surowicy w grupie ND były początkowo wyższe niż w grupie HFD przez pierwsze 12 tygodni, ale odwróciły się po podaniu STZ Aby przeprowadzić ocenę echokardiograficzną, umieść znieczuloną mysz z grupy STZ/HFD lub ND na poduszce grzewczej.Przymocuj pazury myszy do elektrody, aby zapewnić stabilną pozycję leżącą. Usuń sierść myszy z klatki piersiowej za pomocą kremu do depilacji, a następnie nałóż żel ultradźwiękowy na odsłonięty obszar klatki piersiowej. Aby uzyskać optymalny widok długiej osi lewej komory, umieść sondę 50 megaherców po lewej stronie klatki piersiowej myszy.Obróć sondę w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara w zakresie od 15 stopni do 45 stopni względem lewej linii przymostkowej, wyrównując wycięcie w kierunku prawego ramienia. Dostosuj oś Z i oś Y, aby zapewnić wyraźny obraz w trybie B. Następnie naciśnij dwukrotnie tryb M, aby wyświetlić linię pomiarową.Ustaw linię pomiarową na poziomie mięśnia brodawkowatego, a następnie zmierz co najmniej trzy kolejne uderzenia serca dla dokładności i dotknij zapisz klip, aby zapisać cineloop w serii. Zidentyfikuj wymiar końcowoskurczowy w fazie wyrównanej z zawałem ECGT i wymiar końcoworozkurczowy w fazie wyrównanej z zawałem ECGR. Następnie przechyl panel operacyjny, opuszczając lewy górny róg i podnosząc prawy dolny róg.Ustaw sondę wzdłuż kierunku wierzchołka serca, równolegle do długiej osi serca, aby uzyskać transwierzchołkowy widok czterokomorowy. Po dostosowaniu objętości i kierunku pobierania próbek zapisz informacje hemodynamiczne zastawki mitralnej, aby uchwycić pomiary fal E i A. Zwróć odzyskaną mysz do klatki domowej, umieszczonej w kontrolowanym środowisku z 12-godzinnym cyklem światło-ciemność w zerowym tygodniu i 12 tygodniowych punktach czasowych.Serca w grupie HFD/STZ wykazywały dysfunkcję skurczową i rozkurczową, ze zmniejszoną amplitudą w przegrodzie międzykomorowej i pulsacją tylnej ściany lewej komory w porównaniu z grupą ND.

modeling-and-evaluation-of-murine-diabetic-cardiomyopathy-model

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Opisany jest protokół mający na celu ustanowienie modelu kardiomiopatii rozstrzeniowej wywołanej doksorubicyną (DCM) u myszy poprzez długotrwałe dootrzewnowe wstrzyknięcie doksorubicyny.

Mysi model kardiomiopatii rozstrzeniowej indukowany doksorubicyną in vivo

Obecny protokół opisuje uzyskanie zależności ciśnienie-objętość poprzez stymulację przezprzełykową, co służy jako cenne narzędzie do oceny funkcji rozkurczowej w mysich modelach niewydolności serca.

Kontrolowana stymulacja procedura oceny funkcji rozkurczowych zależnych od częstości akcji serca w modelach mysiej niewydolności serca

Ten protokół przedstawia szczegółowe podejście do replikacji mysiego modelu niewydolności serca wywołanej hiperlipidemią z zachowaną frakcją wyrzutową (HFpEF). Projekt łączy w sobie podawanie receptora lipoproteiny T-lipoproteiny o niskiej gęstości związanego z wirusem 9-sercowym troponiny (AAV9-cTnT-LDLR) i poloksamemu-407 (P-407).

Mysi model niewydolności serca wywołanej hiperlipidemią z zachowaną frakcją wyrzutową

Tutaj prezentujemy protokół do stworzenia mysiego modelu kardiomiopatii cukrzycowej oraz mysie urządzenie do mocowania elektroakupunktury do stosowania elektroakupunktury u myszy, które może łagodniej utrwalać myszy podczas leczenia.

Wytwarzanie urządzenia do mocowania elektroakupunktury myszy do wstępnego leczenia elektroakupunktury w modelu myszy z kardiomiopatią cukrzycową

Opisano standaryzowany mysi model krwotoku podpajęczynówkowego za pomocą wewnątrzświetlnego koła perforacji Willisa. Perforacja naczynia i krwawienie podpajęczynówkowe są monitorowane za pomocą monitorowania ciśnienia śródczaszkowego. Ponadto rejestrowane i kontrolowane są różne parametry życiowe w celu utrzymania warunków fizjologicznych.

Mysi model krwotoku podpajęczynówkowego

Tutaj opisujemy szczegółową procedurę niedokrwienia jelit u myszy, która prowadzi do powtarzalnego uszkodzenia bez śmiertelności, aby zachęcić do standaryzacji tej techniki w całej dziedzinie. Ten model uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego jelit może być wykorzystany do badania komórkowych i molekularnych mechanizmów uszkodzenia i regeneracji.

Mysi model uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego jelit

Komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej (ASC) są łatwo izolowane i zbierane z tłuszczu normalnych szczurów. Arkusze ASC mogą być tworzone przy użyciu inżynierii arkuszy komórkowych i mogą być przeszczepiane do tłustych szczurów z cukrzycą Zuckera, wykazujących defekty skóry na całej grubości z odsłoniętą kością, a następnie pokryte dwuwarstwą sztucznej skóry.

Tworzenie i przeszczepianie arkusza komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej (ASC) w modelu gojenia się ran cukrzycowych

Ten manuskrypt opisuje model osteolizy kalwarii mysiej poprzez ekspozycję na cząsteczki CoCrMo, który stanowi idealny model zwierzęcy do oceny interakcji między cząstkami zużycia a różnymi komórkami w aseptycznym rozluźnieniu.

Budowa i ocena mysiego modelu osteolizy kalwarycznej poprzez ekspozycję na cząstki CoCrMo w aseptycznym rozluźnianiu

Tutaj prezentujemy protokół do wywołania kardiomiopatii wywołanej tachykardią u świń. Model ten stanowi skuteczny sposób badania hemodynamiki postępującej przewlekłej niewydolności serca i skutków zastosowanego leczenia.

Kardiomiopatia wywołana tachykardią jako model przewlekłej niewydolności serca u świń

Metoda generowania modelu kardiomiopatii wywołanej doksorubicyną u dorosłego danio pręgowanego (Danio rerio) jest opisana tutaj. Przedstawiono dwa alternatywne sposoby iniekcji dootrzewnowej i omówiono warunki zmniejszania różnic między różnymi grupami eksperymentalnymi.

Model kardiomiopatii indukowanej doksorubicyną u dorosłych danio pręgowanego

Poznaj metodę indukcji kardiomiopatii cukrzycowej u myszy za pomocą diety wysokotłuszczowej i streptozotocyny. Ten protokół zapewnia niezawodne narzędzie do badania mechanizmów choroby i potencjalnych zastosowań klinicznych.

Modelowanie i ocena modelu mysiej kardiomiopatii cukrzycowej

Przeglądaj więcej filmów