В этой статье мы описываем введение лекарств с помощью микропипеток (MDA) как альтернативный метод перорального зондирования, который стимулирует исследуемое животное легко принимать лекарства с минимальным стрессом и дискомфортом.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В этой статье мы описываем введение лекарств с помощью микропипеток (MDA) как альтернативный метод перорального зондирования, который стимулирует исследуемое животное легко принимать лекарства с минимальным стрессом и дискомфортом.
Пероральный зондирование (ОГ) с помощью канюли, прикрепленной к шприцу, является одним из наиболее распространенных методов, используемых для доставки точного дозирования соединений в желудок подопытных животных. К сожалению, этот метод сопряжен с трудностями как для оператора, так и для испытуемого животного. Исследования показали, что ОГ может привести к осложнениям, включая эзофагит, перфорацию пищевода и непреднамеренное введение препаратов для лечения трахеи. Кроме того, ОГ связана с повышением уровня кортикостерона в плазме и кале (из-за стресса), изменением артериального давления и увеличением частоты сердечных сокращений, что может негативно повлиять на результаты исследования или искажать их. Ранее разработанный альтернативный метод, называемый введением лекарств под контролем микропипеток (MDA), стимулирует животное к употреблению средств лечения минимально инвазивным способом. В данной работе мы представляем примеры использования метода MDA с методами лечения, восстановленными в различных транспортных средствах, и демонстрируем эффективную доставку различных методов лечения к нескольким различным линиям мышей. Кроме того, мы демонстрируем, что МДА является методом, который снижает сроки и инвазивность введения препарата и не влияет на состав микробиома кишечника, оцениваемый с помощью количественного анализа основных видов кишечных микроорганизмов. В целом, MDA может предложить менее стрессовую и эффективную альтернативу ОГ.
Введение лекарственного препарата моделям грызунов обычно достигается с помощью перорального зондирования (ОГ), которое заключается во введении жидкого препарата непосредственно в желудок с помощью канюли, прикрепленной к шприцу, содержащему раствор. Этот метод приводит к последовательной и точной дозировке лечения для животного, но также имеет множество недостатков. ОГ была тщательно изучена на предмет неадекватного моделирования воздействия пищи на человека 1,2. Кроме того, ОГ увеличивает риск непреднамеренных травм верхних отделов пищеварительной системы (перфорация пищевода и желудка), аспирации проводимого лечения и поражения дыхательных путей3. ОГ также связана с дискомфортом4, повышением артериального давления и частоты сердечныхсокращений 5, а также стрессом 6,7, а иногда и смертью8 из-за снижения толерантности животного к зондированию. Эти физиологические изменения могут мешать или искажать экспериментальные результаты; Таким образом, были изучены новые процедуры, позволяющие избежать этих побочных эффектов. В исследованиях использовались альтернативные ОГ процедуры, такие как использование желатина в качестве лекарственного средства9, пероральные растворимые полоски (ОРВ)10, покрытые сахарозой иглы11, гибкие трубки для кормления, пшеничное печенье12, мед13 и гранулы арахисового масла14. К сожалению, эти модификации методики ОГ имеют свои ограничения, в том числе несовместимость с нерастворимыми в воде препаратами, более длительное время подготовки к лечению15, вкусовые качества и стабильность препарата15, а также ознакомление животного с пищей. Кроме того, существует вероятность менее точного дозирования при кормлении животных в неограниченном объеме.
Scarborough et al.7 ранее разработали альтернативный метод перорального лечения у мышей, который они назвали введением лекарств под контролем микропипеток (MDA). Этот способ введения основан на использовании подслащенного раствора сгущенного молока в качестве носителя фармакологических веществ, мотивируя исследуемых животных к легкому потреблению приготовленного носителя и/или лекарственного раствора путем дозирования раствора с помощью одноканальной пипетки и наконечника для пипетки. Чтобы внедрить эту методику, грызуны проходят тренировку (минимум 2 дня), чтобы сократить время работы и позволить исследуемому животному ознакомиться с питьем с наконечника пипетки4. Первоначальные валидационные исследования, проведенные Scarborough et al.7 и Schalbetter et al.16 , показывают, что процедура MDA проста в применении, экономически эффективна, минимально инвазивна и менее стрессовоспособна для животных, чем обычные методы перорального зондирования. Scarborough et al. представили использование метода MDA на мышиной модели материнской иммунной активации (MIA) нарушений развития нервной системы7. Это исследование показало, что фармакокинетические профили мышей, получавших антипсихотический препарат рисперидон с использованием MDA, были сопоставимы с использованием ОГ. Кроме того, МДА не вызывал повышения уровня кортикостерона (гормона стресса) у мышей, а хроническое лечение рисперидоном с использованием метода МДА приводило к дозозависимому снижению индуцированного ММА дефицита социального взаимодействия и гиперчувствительности к амфетамину. В дополнительных исследованиях изучалась эффективность MDA по сравнению с ОГ на моделях мышей17 икрыс 18 . MDA также сравнивали с внутрибрюшинным введением, и было показано, что он так же эффективен при доставке клозапина-N-оксида мышам16. В связи с сообщениями об успехах MDA в снижении стресса у животных и терапевтической эффективности, мы теперь стремимся к дальнейшему изучению метода MDA как эффективного метода доставки лекарств с использованием дополнительных мышиных моделей. В данной статье мы описываем применение метода MDA для лечения различных линий мышей, включая иммунокомпетентные штаммы FVB/NJ и C57BL/6J, а также иммунокомпрометированный штамм NOD.Cg-Prkdcscid Il2rg tm1Wjl/SzJ (NSG) с различными пероральными методами, включая живые бактерии, экспериментальные соединения, поставляемые в нерастворимых в воде растворах (кукурузное масло), и средства контроля транспортных средств. Мы оценили активность и наличие различных методов лечения в сыворотке крови и кале, а также оценили изменения основной микробиоты кишечника по сравнению с методом MDA.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все исследования на животных проводились в соответствии с институциональными рекомендациями и в соответствии с протоколами, утвержденными Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC) Университета Джонса Хопкинса M021M197 и M023M195. Используемые линии мышей (самцы мышей, возраст 7 недель) описаны в Таблице материалов. Использование самцов мышей было связано с их использованием в продолжающихся исследованиях рака предстательной железы. Метод MDA ранее показал свою эффективность и на самках мышей 7,17. Мыши были рандомизированы по соответствующим клеткам/группам лечения. Мышей обрабатывали в клетках и в произвольном порядке. Экспериментатор, проводивший лечение, был слеп к группе лечения. Номер, присвоенный мыши, относился к ее идентификатору, а не к порядку, в котором с ней обращались. Данные были собраны на протяжении всей временной шкалы исследования и проанализированы в конце, чтобы избежать какой-либо предвзятости. Экспериментальные анализы были слепыми для группы лечения до тех пор, пока не были собраны все данные.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол был изменен по сравнению с Scarborough et al.7.
1. Подготовка процедур
2. Тренинг MDA
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе описаны модели мышей; тем не менее, метод MDA может быть расширен по мере необходимости с помощью больших объемов/наконечников для пипеток для более крупных моделей грызунов.
3. Лечение у мышей методом MDA
4. Валидационный эксперимент #1 - пероральная доставка кишечных бактерий мышам с помощью MDA
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе описывается использование метода MDA для пероральной доставки живых бактерий для исследований колонизации кишечника у мышей. В этом репрезентативном пилотном эксперименте грамположительная бактерия Clostridium scindens доставляется мышам C57BL/6J. Мышей лечили антибиотиками (цефокситином) в течение двух дней подряд в питьевой воде перед бактериальным посевом MDA.
5. Валидационный эксперимент #2 - экспериментальная доставка лекарственного препарата мышам с помощью MDA
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе описывается использование метода MDA для доставки экспериментального соединения мышам. В этом репрезентативном пилотном эксперименте метаболит сои эквол (S-эквол) доставляется мышам NSG и FVB/NJ.
6. Измерение влияния лечения MDA на основную микробиоту кишечника
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе описывается использование количественной ПЦР для измерения уровня основной микробиоты кишечника после лечения MDA.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
MDA может быть использован при пероральной доставке бактериальных штаммов на мышиных моделях. Мышей C57BL/6J обрабатывали антибиотиками (цефокситин в питьевой воде) в течение 2 дней для очистки комменсальных микробных сообществ перед началом тренинга MDA. Подслащенный раствор сгущенного молока/воды вводили один раз в сутки последовательно в течение 3 дней до начала лечения. Мышей кратковременно удерживали мягким загривком во время введения МДА. На 4-й день мышей однократно обрабатывали PBS (отрицательный...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ОГ может быть значительным источником стресса у исследовательских животных, что может создавать искажающую переменную, как ранее оценивалось в нескольких исследованиях 7,9,11,12,13,14,15,23. Из-за инвазивности ОГ были испо...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Мы хотели бы выразить признательность за поддержку исследований со стороны Программы исследований рака предстательной железы Министерства обороны США W81XWH-20-1-0274 и Премии Фонда рака предстательной железы 16CHAL13. Мы хотели бы поблагодарить и выразить признательность доктору Мишель Рудек, доктору Нушин Расткари, доктору Николь Андерс и Линпин Сюй из Общего ресурса аналитической фармакологии в Университете Джона Хопкинса за помощь с equol LC/MS/MS.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 200 &микро; L наконечники для пипеток | Mettler Toledo | 17005860 | |
| AB SCIEX Triple QTRAP 5500 масс-спектрометрический детектор | Sciex | N/A | |
| Akkermansia muciniphila штамм muc геномная ДНК | Американский тип культуры | Коллекция BAA-835D-5 | |
| Аммония ацетат | Sigma– Aldrich | 5.43834 | |
| C57BL/6J мыши | Jackson Laboratories | Штамм # 000664 | |
| C. scindens штамм 35704 | American Type Culture Collection | 35704 | |
| Cefoxitin | Sagent | NDC25021-109-10 | |
| Кукурузное масло | MedChemExpress | HY-Y1888 | |
| DMSO | Sigma-Aldrich | D2650 | |
| этанол | Fisher Scientific | AC611050040 | |
| Муравьиная кислота | Sigma– Aldrich | 5.33002 | |
| FVB/NJ мыши | Jackson Laboratories | Штамм# 001800 | |
| Глицерин | Sigma– Олдрич | G5516 | |
| Гексан | Fisher Scientific | 02-002-996 | |
| LC-MS класс воды | Fisher Scientific | 14-650-357 | |
| Метанол | Fisher Scientific | 02-003-340 | |
| Микротайнер Сепаратор сыворотки Трубка | Becton Dickinson | 02-675-185 | |
| Молекулярная биология вода класса | Corning | 46-000-CI | |
| NSG мыши | Jackson | Laboratories Штамм # 005557 | |
| PBS | Corning | 21-031-CV | |
| Qubit DNA HS kit | Invitrogen | Q32851 | |
| Racemic; equol-d4 | Santa Cruz Biotechnology | sc-219827 | |
| Армированный клостридиальный агар | Анаэробные системы | AS-6061 | |
| Армированный клостридиальный бульон | Анаэробные системы | AS-606 | |
| S-equol | MedChemExpress | HY-100583 | |
| S-эквол стандарт для LC-MS | Cayman Chemical | 10010173 | |
| одиночный канальная пипетка | Rainin | 17008652 | |
| Streptococcus salivarius геномная ДНК | Американская коллекция типовых культур | BAA-1024D-5 | |
| Сгущенное молоко с сахаром | California Farms | B09TGQ7WV8 | |
| VSL#3 | VSL#3 | B07WX1LVHL | |
| &бета;-глюкуронидаза из Helix pomatia | Sigma– Олдрич | G7017 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.