Последовательный забор крови из нижней полой вены с последующим вскрытием воротной вены для оценки микробных метаболитов кишечника у мышей
21 июня 2024 г.
В протоколе продемонстрирован метод последовательного сбора крови из воротных вен и нижней полой вены у мышей для оценки производства и абсорбции микробных метаболитов кишечника.
Цель наших лабораторных исследований заключается в том, чтобы понять связь между микробиомом кишечника и тканями легких, а также то, как компоненты микробиома кишечника могут напрямую влиять на иммунные и воспалительные реакции легких. Мы сосредоточимся на эффектах конкретных метаболитов, а именно короткоцепочечных жирных кислот. Короткоцепочечные жирные кислоты, такие как ацетат, пропионат и бутират, играют важную роль во влиянии на различные патологические процессы у экспериментальных мышей.
К ним относятся липидный обмен при сахарном диабете 2 типа, полихондрит, патологическая потеря костной массы, аллергическая астма и проницаемость гематоэнцефалического барьера. Измерение концентраций короткоцепочечных жирных кислот наиболее удобно проводить в фекальных гранулах, выделяемых мышами. Однако эти фекальные уровни короткоцепочечных жирных кислот не соответствуют тому, что присутствует in vivo, в толстой кишке, и, что более важно, тому, что передается в кровоток хозяина.
Мы считаем, что уровни короткоцепочечных жирных кислот и других метаболитов, измеренные в портальной крови, будут более точно отражать равновесные концентрации in vivo по сравнению с концентрациями, измеренными в образцах кала. Перевязка воротной вены возле ворот печени может расширить размеры воротной вены, и тем самым значительно улучшить вероятность успеха, а также увеличить максимальный объем крови, который может быть собран.
Обзор
В данном протоколе описан метод последовательного забора крови из воротной вены и нижней полой вены мышей. Целью данной процедуры является оценка продукции и абсорбции метаболитов кишечной микробиоты, в частности короткоцепочечных жирных кислот.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Микробиология
- Иммунология
Теоретические основы
- Микробиом кишечника взаимодействует с тканями легких.
- Короткоцепочечные жирные кислоты влияют на иммунные и воспалительные ответы.
- Эти метаболиты связаны с различными патологическими процессами у мышей.
- Уровни короткоцепочечных жирных кислот в фекалиях неточно отражают их концентрации in vivo.
Цель исследования
- Изучить роль метаболитов кишечного микробиома в поддержании здоровья легких.
- Оценить продукцию и абсорбцию этих метаболитов in vivo.
- Исследовать влияние короткоцепочечных жирных кислот на патологические процессы при заболеваниях.
Используемые методы
- Последовательный забор крови из воротной вены и нижней полой вены.
- Измерение концентрации короткоцепочечных жирных кислот.
- Анализ взаимодействия микробиома кишечника с тканями легких.
- Оценка метаболических эффектов у подопытных мышей.
Основные результаты
- Идентификация специфических короткоцепочечных жирных кислот в кровотоке.
- Демонстрация взаимосвязи между метаболитами кишечника и реакциями легких.
- Представление о метаболических путях, на которые влияет микробиом кишечника.
- Потенциальное значение для понимания механизмов заболеваний.
Выводы
- Данный метод обеспечивает надежный способ оценки метаболитов микробиоты кишечника.
- Короткоцепочечные жирные кислоты играют значительную роль в иммунных реакциях легких.
- Необходимы дальнейшие исследования для изучения их влияния на различные заболевания.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Точное количественное определение метаболитов кишечной микробиоты в системном и портальном кровотоке имеет решающее значение для понимания их механического влияния на отдаленные системы органов и пути развития заболеваний. Данный метод последовательного забора крови позволяет проводить прямое измерение короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК) в ключевых точках циркуляции, что повышает прогностическую достоверность при валидации мишеней и в трансляционных исследованиях. Этот подход улучшает процесс принятия решений по портфелю препаратов, проясняя биологическую значимость метаболитов кишечного происхождения в доклинических моделях.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичное открытие и валидация мишени
- Позволяет исследовать механизмы взаимодействия осей «кишечник-печень-органы» путем количественного определения транспорта и абсорбции SCFA.
- Способствует снижению биологических рисков за счет разграничения локальных и системных эффектов метаболитов.
- Повышает прогностическую достоверность при валидации мишеней для вмешательств, модулирующих микробиом.
Скрининг и разработка анализа
- Облегчает подготовку валидированных образцов плазмы для последующего количественного анализа метаболитов.
- Повышает воспроизводимость анализа за счет стандартизации забора крови как из портального, так и из системного отделов.
- Обеспечивает надежную оценку влияния соединений на профили метаболитов микробиоты кишечника.
Трансляционные и доклинические исследования
- Приводит измерение метаболитов в соответствие с системным воздействием, имеющим значение для заболевания в доклинических моделях.
- Обеспечивает трансляционную преемственность, связывая активность кишечного микробиома с ответами внекишечных органов.
- Служит основой для принятия решений о дальнейшем продвижении терапии, нацеленной на микробиом, с учетом оценки рисков.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный протокол последовательного забора крови интегрирован в континуум от этапа поиска до доклинических исследований, что позволяет проводить прямое измерение метаболитов кишечного происхождения для проверки гипотез и снижения механистических рисков.
- Открывающая биология: Предоставляет количественные данные о всасывании SCFA и системном распределении для выяснения путей метаболизма.
- Скрининг: Стандартизирует сбор образцов для обеспечения воспроизводимости анализов метаболитов в различных исследованиях.
- Аналитика: Обеспечивает получение парных показателей из портальной и системной крови для сравнения градиентов метаболитов и эффективности транспорта.
- Трансляционные исследования: Связывает активность кишечной микробиоты с системными биомаркерами в моделях заболеваний.
- Корпоративное повторное использование: Создает воспроизводимый рабочий процесс для оценки вмешательств в ось «кишечник-орган» в рамках различных исследовательских программ.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность в исследованиях микробиома.
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость сбора крови для анализа метаболитов.
- Стратегическая ценность: позволяет принимать более обоснованные решения о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и снижает биологические риски на поздних этапах для активов, нацеленных на микробиом.
- Влияние на портфель: поддерживает приоритизацию с учетом рисков и продвижение программ, направленных на метаболиты кишечного происхождения.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с методами микрохирургии и анестезией грызунов.
- Необходим доступ к гепаринизированным шприцам, диссекционным микроскопам и аналитической инфраструктуре для количественного определения метаболитов.
- Требуется межгрупповая стандартизация времени забора крови и протоколов её обработки.
- Может потребоваться адаптация для различных линий мышей или моделей заболеваний.
- Для получения стабильных результатов необходимо контролировать ограничения по объему крови и техническую вариабельность.
