В протоколе продемонстрирован метод последовательного сбора крови из воротных вен и нижней полой вены у мышей для оценки производства и абсорбции микробных метаболитов кишечника.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В протоколе продемонстрирован метод последовательного сбора крови из воротных вен и нижней полой вены у мышей для оценки производства и абсорбции микробных метаболитов кишечника.
Известно, что продукты кишечной микрофлоры действуют как локально в кишечнике, так и всасываются в кровоток, где их воздействие может распространяться на многочисленные отдаленные системы органов. Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) являются одним из классов метаболитов, вырабатываемых кишечными микробами во время ферментации неперевариваемых пищевых волокон. В настоящее время они признаны важными участниками того, как кишечный микробиом влияет на системы внекишечных органов через кишечник-легкие, кишечник-мозг и другие оси кишечник-орган по всему организму хозяина. КЦЖК всасываются из толстой кишки через кишечную ткань в воротную вену (ПВ). Затем они проходят через печень и потребляются в различных органах, таких как мозг, мышцы, жировая ткань и легкие. КЦЖК легче всего измеряются в выброшенном материале кала, однако более точные измерения были получены из внутрикишечного содержимого кала. В данной работе мы предполагаем, что отбор проб ПВ и системной циркулирующей плазмы одного субъекта может быть предпочтительным для изучения абсорбции, транспорта и системных уровней КЦЖК у мышей. Мы представляем новую методику эффективного забора крови из ЛВ и нижней полой вены (НПВ), которая позволяет собирать относительно большие объемы крови из портального и системного кровотока. Это достигается путем лигирования ФВ, что позволяет расширить или увеличить ФВ, поскольку она заполняется брыжеечными венами, которые впадают в нее. Используя этот метод, мы смогли улучшить скорость успешного сбора, а также общее количество собранной крови (до 0,3 мл из IVC и 0,5 мл из PV).
Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) являются основным классом метаболитов, вырабатываемых микробиотой кишечника. Их важнейшая роль во взаимодействии между микробиомом кишечника и другими отдаленными органамибыла подтверждена исследованиями, описывающими, как они модулируют воспаление, сигнализируют через специальные рецепторы и служат субстратами в клеточном метаболизме 2,3,4,5. Недавняя работа нашей группы показала, что КЦЖК являются ключевыми in vivo воспалительными регуляторами иммунного тонуса легких in vivo через ось кишечник-легкие 6,7. В дополнительных отчетах описано их функциональное влияние на метаболизм через ось кишечник-мозг 8,9. В целом, влияние КЦЖК на физиологию и патологию хозяина активно и интенсивно изучается многочисленными исследовательскими группами, охватывающими широкий спектр патологических процессов.
Ацетат (С2), пропионат (С3) и бутират (С4) являются основными КЦЖК и образуются микробиотой кишечника в результате ферментации потребляемых пищевых волокон в слепой кишке и толстой кишке. Все три КЦЖК также могут быть получены непосредственно из рациона, и только ацетат может также вырабатываться клетками млекопитающих. КЦЖК всасываются в толстой кишке и частично используются эпителиальными клетками кишечника (в качестве источника энергии, для местной тканевой иммуномодуляции и поддержания кишечного барьера). Они также транспортируются в воротную вену через брыжеечную венозную систему10. Бутират в основном потребляется кишечным эпителием, пропионат – печенью 11,12, а ацетат, как сообщается, действует на мышечные и жировые ткани после попадания в периферический кровоток13,14.
Всесторонняя оценка продукции, абсорбции и функциональной активности КЦЖК требует знания уровней КЖК в просвете толстой кишки, в портальном кровообращении и периферической крови. Это может быть достигнуто путем одновременного или последовательного забора крови из воротной вены (ВП) и системного кровообращения у одного и того же животного. Поскольку КЦЖК являются летучими15, измерение их уровней в выброшенных фекальных гранулах может не точно отражать уровни в толстой кишке. Кроме того, по сравнению с измерениями содержимого толстой кишки, уровень КЦЖК, присутствующих в ПВ, может более точно отражать чистую сумму равновесных уровней, поглощенных хозяином, по сравнению с неравномерными уровнями, производимыми кишечным микробиомом по всей длине толстой кишки11. Таким образом, эти уровни ПЦЖК могут быть более релевантными и подходящими для изучения влияния КЦЖК на физиологию и патологию хозяина, помимо местных эффектов в кишечнике.
Для выполнения скоординированного и почти одновременного сбора ЛВ и системной циркуляции крови диафрагма должна оставаться неповрежденной, чтобы поддерживать нормальное кровообращение и поддерживать спонтанное дыхание. Таким образом, нижняя полая вена (НПВ) представляет собой идеальное место для получения крови системного кровообращения при сборе крови ВП. Эта кровь НПВ также может быть использована для других целей, таких как измерение циркулирующих цитокинов для оценки системного воспаления.
В настоящее время сообщалось только о нескольких методах сбора крови как из системного кровообращения, так и из ЛВ у более крупных грызунов16,17. Традиционные методы, требующие канюляции сосудов у крыс, технически сложны для выполнения у мышей. Кроме того, максимальное количество крови, собранной этими методами, обычно составляет не более 0,3 мл18.
В этой статье мы представляем новый метод, который упрощает процесс двойного забора крови из мышиного НПВ с последующим ВП у одного и того же животного. Уникальной особенностью метода является перевязка ЛВ вблизи ворот печени непосредственно перед забором крови ЛВ. Такой подход позволяет расширить габариты ЛВ, тем самым значительно улучшив вероятность успеха, а также увеличив максимальный объем собираемой крови до 0,5 мл.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все шаги в этой процедуре, не связанной с выживанием, были одобрены Комитетом по институциональному уходу за животными и их использованию (IACUC) при Калифорнийском университете в Сан-Франциско. В качестве мышей использовался пол и штамм мышей C57BL/6J мужского пола (массой тела 25-35 г и возрастом 12-15 недель). Также можно использовать самки и/или другие стандартные линии мышей.
1. Анестезия
2. Лапаротомия
3. Лигатурная подготовка для ПВ
4. Забор крови из НПВ
5. Забор крови из ЛВ
6. Хранение образцов
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Используя описанный выше метод, мы можем последовательно собирать образцы крови из НПВ и ПВ у одной и той же мыши с вероятностью успеха более 95%. Средний объем собранных образцов крови составляет 0,25 мл для НПВ и 0,35 мл для ПВ.
С помощью газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) мы измерили концентрацию КЦЖК в кале, крови ПВ и крови НПВ и, таким образом, смогли проследить абсорбцию и транзит ацетата (С2), пропионата (С3) и бутирата (С4) из отдела толстой кишки, где они образуются путем фер...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В данной статье описан инновационный метод in vivo для почти одновременного последовательного сбора образцов крови из НПВ и ПВ на одной и той же экспериментальной мыши. Этот метод полезен для измерения уровней продуктов, генерируемых кишечной микробиотой, таких как КЦЖК, которые проходят через портальную циркуляцию. Средний максимальный объем крови, который может быть собран во время терминальной процедуры у мышей (весом 25-30 г), составляет примерно 1 мл/мышь, что, в свою очере...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
AP финансируется за счет награды R01 от NIH/NHLBI (1R01HL146753). DM финансируется стипендией T32 от NIH и премией для стажеров/штатных пилотов от Центра медицины микробиома Бениоффа UCSF.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 2,2,2 Трибромэтанол, 97% (Авертин) | Sigma Aldrich | T48402-25G | Обезболивающее средство |
| Бупренорфина гидрохлорид для инъекций 0,3 мг/мл | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | Обезболивающее средство |
| Щипцы перевязочные | Miltex | 6-100 | Вскрытие |
| Щипцы Graefe | Roboz | RS-5136 | Dissection |
| Гепатин натрия 1000 USP единиц/мл | Hikma | NDC 0641-0391-12 | Образец крови шприцы/пробирки гепаринизация |
| Пролен 7-0 | Ethicon | 8696G | Лигатура воротной вены |
| Ножницы | F.S.T | 14058-11 | Вскрытие |
| Студент Halsted-Mosquito Hemostats | F.S.T | 91308-12 | Вскрытие |
| Хирургическая лента | 3M Transpore | 1527-1 | Фиксация конечностей мыши |
| U-100 Инсулиновый шприц 28G1/2 | EXEL | 26027 | Сбор образцов крови |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.