Summary

Afsløring Etablering af fælles blodforsyning i parabiotiske mus ved Caudal Veneglucose Injektion

Published: February 06, 2020
doi:

Summary

Her beskriver vi en ny metode til påvisning af vellykket etablering af fælles blodcirkulation af to parabionter gennem en caudal vene injektion af glukose, som forårsager minimal skade og er ikke dødelig for parabionts.

Abstract

Parabiosis er en eksperimentel metode til kirurgisk kombinere to parallelle dyr langs den langsgående akse af kroppen. Vi præsenterer en protokol for påvisning af en vellykket etablering af blodkimerisme i parabionter ved en caudal vene injektion af glukose. Parabiotiske mus blev bygget. Glucose blev injiceret i donormusen gennem halevenen, og udsvingene i blodsukkerniveauet blev målt i begge mus ved hjælp af en blodglucometer på forskellige tidspunkter. Vores resultater viste, at efter glukoseinjektion steg blodsukkerniveauet i donormus kraftigt efter 1 min og faldt langsomt derefter. I mellemtiden toppede blodsukkerniveauet for recipientmusene 15 min efter injektion. Lignende resultater blev opnået med Evans blå, anvendes som en positiv kontrol for glukose. Den synkrone udsving i blodsukkerniveauet indikerer, at blodgennemstrømningen mellem de to mus blev etableret med succes.

Introduction

Parabiosis er en modelmetode, hvor to levende organismer samles kirurgisk og udvikles som et enkelt fysiologisk system med et fælleskredsløbssystem 1. Sådanne modeller har været meget anvendt til at studere fysiologi på grund af den fordel, at de stoffer, der produceres af en enkelt person, kan handle på begge dyr på samme tid via det fælles kredsløbssystem. Siden midten af 1800-tallet, hvor parabiotiske eksperimenter blev banebrydende af Paul Bert2, metoderne til at konstruere parabiotiske modeller er blevet standardiseret. Men en enkel og bekvem metode til at kontrollere en vellykket etablering af blodkimerisme har manglet. Det er blevet rapporteret, at cross-cirkulation kan med held vurderes ved intraperitonealt indsprøjtning 0,5% Evans blå farvestof i en af de parabionts efterfulgt af måling af absorbans af Evans blå i blodet af begge parabionter med en mikroplade læser3. En anden metode kræver en specifik muserace, der indeholder CD45.1+– og CD45.2+-mærket monocytter i hver parabiont. Cellecytometri anvendes derefter til at bestemme blodkimerisme ved at måle hyppigheden af de to markører i monocytter fra milt eller blod4. Men disse metoder er ofte dødelige eller besværlige for dyrene, og en sikker og enkel metode til hurtig og pålidelig kontrol af parabiotiske modeller er meget ønskeligt. I denne undersøgelse etablerede vi en ny metode til dette formål, som blev valideret i en musemodel af parabiosis. Glukosekoncentrationen i blodprøver, der er udtaget fra en halevene, måles ved hjælp af en glucometer, og mønsteret af ændringer i glukoseniveauet hos donor- og recipientmus betragtes som en indikation af kimærisme i omløb. Vi kaldte denne metode for “glukoseudsvingsmetoden”. Anvendelsen af denne valideringsmetode er ikke begrænset til mus, men kan udvides til forskellige patologiske modeller undtagen dem med alvorlig dysregulering af glukosemetabolismen. Proceduren er enkel, tidsbesparende og sikker.

Protocol

Alle procedurer, der involverer dyr og deres pleje blev godkendt af Den Institutionelle Dyrepleje og Brug udvalg af Harbin Medical University. BEMÆRK: De værktøjer og det udstyr , der kræves til metoden, er opført i materialetabellen. 1. Fremstilling af materialer og dyr Bestil C57BL/6 hanmus med vægt mellem 20 g-25 g fra en standard leverandør af laboratoriedyr. Hav musene i en cyklus på 12 h lys: 12 h mørke ved 24−26…

Representative Results

I seks donormus steg blodsukkerniveauet kraftigt til 26,5 μmol/L (173% stigning) ved et gennemsnit på 1 min efter injektionen af 100 μL glukose (1,2 g/kg) gennem halevenen og faldt gradvist til 13,3 μmol/L ved 60 min. Hos recipientmus steg blodsukkeret langsomt efter injektion og nåede det første topniveau ved 15 min (47% stigning, 12,2 μmol/L). På grundlag af ovenstående resultater blev standarden for kimærisme i omløb sat som følger: 1) en kraftig stigning i blodsukkerniveau…

Discussion

Parabiosis henviser til den kirurgiske teknik til at forbinde to levende dyr til at etablere et fælles vaskulære system ved forsøg betyder6,7,8. Fordelen ved denne model er, at de stoffer, der produceres af en enkelt person, kan handle på begge dyr på samme tid. Således kan parabiosis model bruges til at udforske den rolle, et stof eller en faktor i en beslægtet sygdom, der producerer mange meningsfulde og innovative konk…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af National Nature Science Foundation of China (81570399 og 81773735), National Key Research and Development Program of China – Traditional Chinese Medicine Modernization Research project (2017YFC1702003), og Hei Long Jiang Fremragende Ungdomsvidenskabfond (JC2017020).

Materials

curved forceps JZ surgical Instruments, China J31340
fine scissors JZ surgical Instruments, China WA1030
needle forcep JZ surgical Instruments, China 60017961
2.5 mL syringes Agilent, USA 5182-9642
Tribromoethano Sigma-Aldrich, USA T48402-5G
penicillin Solarbio, China IP0150
tramadol Yijishiye, China YJT712520
glucometer Roche Diabetes Care, Indiana Accu-Chek Active test strips
Evan's blue Counterstain Solarbio, China G1810
depilatory cream Nair, USA LL9161
Warming Blanket (Heating pad) Kent Scientific Corp, USA TP-22G
Electrical shaver Codos, China CP-5000
3-0,5-0
surgical suture
Shanghai Medical Suture Needle Factory, China SYZ 3-0#, SYZ 5-0#

References

  1. Baruch, K., et al. Aging-induced type I interferon response at the choroid plexus negatively affects brain function. Science. 346 (6205), 89-93 (2014).
  2. Zhang, Y., et al. Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue. Nature. 372 (6505), 425-432 (1994).
  3. Torres, M., et al. Parabiotic model for differentiating local and systemic effects of continuous and intermittent hypoxia. Journal of Applied Physiology (1985). 118 (1), 42-47 (2015).
  4. Loffredo, F. S., et al. Growth differentiation factor 11 is a circulating factor that reverses age-related cardiac hypertrophy. Cell. 153 (4), 828-839 (2013).
  5. Kamran, P., et al. Parabiosis in mice: a detailed protocol. Journal of Visualized Experiments. (80), e50556 (2013).
  6. Conboy, M. J., Conboy, I. M., Rando, T. A. Heterochronic parabiosis: historical perspective and methodological considerations for studies of aging and longevity. Aging Cell. 12 (3), 525-530 (2013).
  7. Eggel, A., Wyss-Coray, T. A revival of parabiosis in biomedical research. Swiss Medical Weekly. 144, w13914 (2014).
  8. Brack, A. S. Ageing of the heart reversed by youthful systemic factors!. EMBO Journal. 32 (16), 2189-2190 (2013).
  9. Wu, J. M., et al. Circulating cells contribute to cardiomyocyte regeneration after injury. Circulation Research. 116 (4), 633-641 (2015).
  10. Kaiser, J. ‘Rejuvenation factor’ in blood turns back the clock in old mice. Science. 344 (6184), 570-571 (2014).
  11. Rando, T. A., Finkel, T. Cardiac aging and rejuvenation–a sense of humors?. New England Journal of Medicine. 369 (6), 575-576 (2013).
  12. Heidt, T., et al. Differential contribution of monocytes to heart macrophages in steady-state and after myocardial infarction. Circulation Research. 115 (2), 284-295 (2014).
  13. McPherron, A. C. Through thick and thin: a circulating growth factor inhibits age-related cardiac hypertrophy. Circulation Research. 113 (5), 487-491 (2013).
  14. Villeda, S. A., et al. Young blood reverses age-related impairments in cognitive function and synaptic plasticity in mice. Nature Medicine. 20 (6), 659-663 (2014).
  15. Katsimpardi, L., et al. Vascular and neurogenic rejuvenation of the aging mouse brain by young systemic factors. Science. 344 (6184), 630-634 (2014).
  16. Starzl, T. E., et al. The lost chord: microchimerism and allograft survival. Immunology Today. 17 (12), 577-584 (1996).
  17. Coleman, D. L. A historical perspective on leptin. Nature Medicine. 16 (10), 1097-1099 (2010).
  18. Salpeter, S. J., et al. Systemic regulation of the age-related decline of pancreatic beta-cell replication. Diabetes. 62 (8), 2843-2848 (2013).
  19. Sheldon, R. D., et al. Gestational exercise protects adult male offspring from high-fat diet-induced hepatic steatosis. Journal of Hepatology. 64 (1), 171-178 (2016).
  20. Martineau, M. G., et al. The metabolic profile of intrahepatic cholestasis of pregnancy is associated with impaired glucose tolerance, dyslipidemia, and increased fetal growth. Diabetes Care. 38 (2), 243-248 (2015).
  21. Wang, F., Liu, Y., Yuan, J., Yang, W., Mo, Z. Compound C Protects Mice from HFD-Induced Obesity and Nonalcoholic Fatty Liver Disease. International Journal of Endocrinology. 2019, 3206587 (2019).

Play Video

Cite This Article
Liu, X., Bai, X., Li, M., Li, H., Zhang, Y., Yang, B. Detecting Establishment of Shared Blood Supply in Parabiotic Mice by Caudal Vein Glucose Injection. J. Vis. Exp. (156), e60411, doi:10.3791/60411 (2020).

View Video