Summary
الهدف العام لهذا الإجراء هو وصف طريقة للإدارة الذاتية للأدوية التي يمكن استخدامها في نماذج الماوس للتغذية والسمنة.
Abstract
غالبا ما تعتمد الدراسات ما قبل السريرية في الفئران على بروتوكولات الغازية، مثل الحقن أو الغافاج الفموي، لتوصيل الأدوية. هذه الطرق المجهدة للإدارة لها آثار كبيرة على المعلمات الأيضية الهامة بما في ذلك تناول الطعام ووزن الجسم. على الرغم من أن خيارا جذابا للتحايل على هذا هو مضاعفة الدواء في طعام القوارض أو إذابته في الماء ، إلا أن هذه النهج لها أيضا قيود لأنها تتأثر بالاستقرار الدوائي في درجة حرارة الغرفة لفترات طويلة من الزمن ، وقابلية الدواء للذوبان في الماء ، وأن التعاطي يعتمد بشكل كبير على توقيت تناول الطعام أو الماء. كما يحد التوافر المستمر للدواء من الأهمية التحويلية لكيفية إعطاء الأدوية للمرضى. للتغلب على هذه القيود ، يمكن خلط الأدوية مع الطعام المستساغ للغاية ، مثل زبدة الفول السوداني ، مما يسمح للفئران بالإدارة الذاتية للمركبات. الفئران تستهلك موثوق بها واستنساخها بيليه زبدة المخدرات / الفول السوداني في إطار زمني قصير. يسهل هذا النهج نهج التسليم مع الحد الأدنى من الإجهاد مقارنة بالحقن أو الغافاج. يوضح هذا البروتوكول نهج إعداد الأدوية ، وتأقلم الحيوانات مع تسليم الدواء الوهمي ، وتسليم الأدوية. وتناقش الآثار المترتبة على هذا النهج في الدراسات المتعلقة بتوقيت إدارة المخدرات وإيقاع circadian.
Introduction
الهدف من هذه الطريقة هو توصيل الأدوية في الفئران عن طريق إجراء غير الغازية ، والحد الأدنى من المجهدة. غالبا ما تعتمد الدراسات ما قبل السريرية في الفئران على الطرق المجهدة والغازية لإدارة الأدوية التي يمكن أن يكون لها آثار كبيرة على المعلمات الأيضية. على سبيل المثال، يمكن أن يقلل الغافاج الفموي اليومي المتكرر بشكل كبير من السعرات الحرارية وزيادة الوزن في الفئران1. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون الغافج الفموي تحديا تقنيا ولديه القدرة على التسبب في إصابات. كبديل، يمكن للفئران الإدارة الذاتية للمركبات التي يتم خلطها في طعامها أو إذابتها في مياه الشرب الخاصة بهم 2. ومع ذلك ، فإن هذا النهج له قيود كبيرة ، وهو أنه يعتمد على التوقيت الطبيعي لتناول الطعام أو الماء. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يكون استقرار المخدرات أو قابلية الذوبان في الماء من القضايا الرئيسية عند تسليمها بشكل مزمن بهذه الطريقة. للتغلب على هذه القيود، يمكن خلط الأدوية مع الأطعمة المستساغة للغاية، مثل عجينة الكعك 3،هلام 4،5 أو زبدة الفول السوداني 6 لتشجيع الإدارة الذاتية في الفئران في وقت محدد. هذا النهج له ميزة تسهيل تسليم المخدرات مع الحد الأدنى من الإجهاد مقارنة مع حقن أو gavageاليومية 1. يمكن تكييف هذا الإجراء لتقديم مجموعة واسعة من الأدوية للفئران. يوضح هذا البروتوكول عملية إعداد المخدرات والتدريب ، تليها تسليم الأدوية في الغذاء مستساغة للغاية. على سبيل المثال، يتم استخدام هذه الطريقة لإدارة ريسبيريدون المخدرات المضادة للذهان إلى الفئران الإناث C57BL/6J. ومن المعروف جيدا ريسبيريدون أن يكون لها آثار قوية hyperphagic وزيادة الوزن في المرضى 7 التي هي على غرار جيد في القوارض 6,8. يسهل نظام الإدارة هذا نموذجا عالي الترجمة يمكن استخدامه لدراسة مجموعة واسعة من الأدوية وآثارها على المسارات التي تنظم تناول الطعام ووزن الجسم 9.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وقد وافقت اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، على جميع الإجراءات المتعلقة بمواضيع الحيوانات.
1. صنع بيليه زبدة الفول السوداني المخدرات
- حساب كمية الدواء اللازمة لجعل الجرعة المطلوبة من المخدرات في بيليه من زبدة الفول السوداني والنطاق إلى حجم الدفعة المطلوبة لتجربة. الأهم من ذلك، يمكن أن تبقى الكريات في -80 درجة مئوية، اعتمادا على استقرار المخدرات.
- سحق أقراص المخدرات باستخدام هاون والحشرات.
- وزن كمية محسوبة زبدة الفول السوداني المطلوبة عن طريق وضعها في قارب وزن على مقياس القطران.
- ضعي زبدة الفول السوداني فوق كوب من الماء الدافئ حتى تذوب.
- إضافة الكمية المطلوبة من المخدرات المسحوقة في الفول السوداني الذائب وتخلط جيدا.
- السماح للخليط زبدة الفول السوداني المخدرات لتبرد بحيث يمكن وضعها بسهولة في قوالب المطاط.
- ضع مزيج زبدة الفول السوداني والمخدرات في قالب. واحد يستخدم هنا هو قالب بيليه كورتيكوستيرون المطاط ويخلق ما يقرب من ~ 100 ملغ زبدة الفول السوداني الكريات. تعديل نسبة المخدرات إلى زبدة الفول السوداني قد تكون ضرورية لضمان استساغة.
- كرر هذه الخطوات مع زبدة الفول السوداني وحدها لجعل الكريات وهمي.
- تجميد القالب في -20 درجة مئوية أو -80 درجة مئوية (اعتمادا على استقرار المخدرات) للسماح لزبدة الفول السوداني لتصلب حتى الاستخدام.
2. إعداد الماوس
- فئران منزل النهم في أقفاص الماوس القياسية. يتماشى مع الفراش الورقي الماصة للغاية والإثراء ، بما في ذلك المناشف الورقية وقبة السكن. تسهل هذه الفراش الورقية قياسات دقيقة لتناول الطعام من خلال السماح بالتحديد الكمي للأغذية المسكوبة من البراز والفراش.
ملاحظة: تم الحصول على موافقة ENsure IACUC للفئران السكنية بشكل ينم عن ممارسة النهم. - توفير الغذاء والماء libitum الإعلانية والسماح للفئران للتأقلم مع السكن لمدة 3 أيام تقريبا.
3. التدريب على التعاطي الذاتي لزبدة الفول السوداني
- تخطيط واختيار الوقت الأمثل من اليوم لإدارة المخدرات.
- بسرعة الفئران لمدة 24 ساعة وضمان أن IACUC الموافقة قد وردت لمدة الصيام المختار.
- أخرج القالب من الفريزر، دع القالب المطاطي يلين بحيث يمكن إخراج الكريات بسهولة من القالب. يمكن إكمال جميع التدريب باستخدام الكريات التحكم وهمي.
- وضع وهمي السيطرة على زبدة الفول السوداني بيليه على جدار القفص ما يقرب من 1.5 بوصة من القاعدة. في اليوم الأول، قد يستغرق الماوس حوالي ساعة واحدة لاستهلاك بيليه زبدة الفول السوداني بسبب الجدة.
- بعد الدورة التدريبية توفير إمكانية الحصول على الغذاء والماء.
- في اليوم التالي، ضع بيليه زبدة الفول السوداني على جدار القفص في نفس الموقع لمزيد من التدريب على الفئران غير الصيام.
- كرر التدريب في الفئران التي تتغذى لمدة 3 أيام تقريبا. الوقت المستغرق لاستهلاك زبدة الفول السوداني سيكون أقل من 30 دقيقة بحلول اليوم الثالث من التدريب.
4. التجربة
- تعشية الفئران إلى مجموعات العلاج على أساس وزن الجسم بحيث يكون للمجموعات نفس متوسط وزن الجسم قبل العلاج.
- خطة لإدارة حبوب زبدة الفول السوداني (العلاج أو الدواء الوهمي) للفئران في نفس الوقت تم تدريبهم على تلقي الكريات زبدة الفول السوداني.
- وزن الطعام والفأر وتسجيل القيم.
- تأكد من أن حبوب زبدة الفول السوداني (العلاج أو الدواء الوهمي) توضع في نفس الموقع في القفص كما هو منشاء أثناء التدريب.
- مواصلة إجراء الكمية اليومية طوال مدة التجربة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
في المثال المعروض هنا ، تم استخدام زبدة الفول السوداني لتسليم ريسبيريدون إلى الفئران يوميا لمدة 14 يوما.
وتبين هذه الدراسة التسليم المزمن من ريسبيريدون عن طريق هذه الطريقة يسهل زيادة عالية استنساخها في تناول الطعام ووزن الجسم مقارنة مع السيطرة (الشكل 1a, ب). وبالإضافة إلى ذلك، فإن طريقة التسليم هذه تؤدي إلى بيانات متسقة للغاية مقارنة بنهج التسليم البديلة الأكثر إرهاقا مثل الحقن داخل الصفاق(الشكل 1c،d).
الشكل 1. تأثير طرق توصيل الأدوية على تناول الطعام وزيادة الوزن في الفئران. عولجت الفئران الإناث C57BL/6J مع ريسبيريدون (3 ملغم / كجم) في بيليه زبدة الفول السوداني أو بيليه التحكم وهمي يوميا في 8 AM لمدة 14 يوما. الفئران تعامل مع ريسبيريدون في زبدة الفول السوداني كان تناول الطعام اليومي أعلى بكثير (أ) واكتسبت وزنا أكبر بكثير(ب)مقارنة مع العلاج السيطرة. وعلاوة على ذلك، فإن الولادة داخل الصفاق من ريسبيريدون (3 ملغم/كغ) لم يكن لها مثل هذه الآثار القوية على تناول الطعام(ج)أو زيادة الوزن(د)مقارنة مع التسليم الذاتي في زبدة الفول السوداني. يتم التعبير عن البيانات على أنها متوسط ± SEM وتم تحليلها من قبل الطالب t-test. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
عند إجراء هذا البروتوكول ، من المهم أن تكون متسقة مع دقة قياسات تناول الطعام ووزن الجسم وتوقيت إدارة الدواء طوال الدراسة. في حين أن طريقة الإدارة الذاتية هذه تتطلب مرحلة تدريب كبيرة ، فإن هذا مهم بشكل خاص لتأقلم الفئران مع حداثة زبدة الفول السوداني وضمان استهلاك الفئران للدواء في الوقت المحدد. وبمجرد إنشائه، فإنه يوفر أيضا مرونة تجريبية كبيرة ويمكن تعديلها وتكييفها لتقديم الأدوية عدة مرات في اليوم بجرعات مختلفة. تعمل هذه التقنية بشكل أفضل عندما تستهلك الفئران الطعام الطبيعي كمصدر رئيسي للتغذية. عندما يتم تغذية الفئران مستساغة للغاية عالية الدهون، والوجبات الغذائية عالية السكر، وهذا يمكن أن تجعل مرحلة التدريب أكثر تحديا كما بعض الفئران هي أقل دوافع لاستهلاك زبدة الفول السوداني في ظل هذه الظروف، ويمكن أن يكون الحد من هذه التقنية.
بالمقارنة مع الأساليب القائمة مثل الحقن أو الغافاج عن طريق الفم ، فإن طريقة التسليم الذاتي للأدوية تسبب الحد الأدنى من الإجهاد وتؤدي إلى بيانات قوية ومتسقة تتعلق بالآثار الناجمة عن المخدرات على الأنماط الظاهرية الأيضية بما في ذلك تناول الطعام ووزن الجسم. وتشمل التطبيقات المستقبلية لهذه التقنية دراسات حول توقيت تسليم الأدوية على تناول الطعام وزيادة الوزن في سياق الإيقاعات الإيقاعية والصحة الأيضية10.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ولا يوجد لدى صاحبي البلاغ تضارب في المصالح يعلنانه.
Acknowledgments
وقد تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منحة R01DK117872 منحت إلى OO وزمالة مؤسسة لاري L هيبلوم الممنوحة لRCZ.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| C57B6/J mice | Jackson Labs, Sacramento, CA, USA | 664 | |
| corticosterone pellet mold | Ted Pella Inc, Redding, CA, USA | 106A | |
| Mouse igloo | VWR, Visalia, CA, USA | 89067-850 | cage enrichment |
| peanut butter | Jif Peanut Butter, Orrville, OH, USA | Creamy peanut butter | |
| pestle and mortar | VWR, Visalia, CA, USA | 470148-960 | |
| risperidone | Patriot Pharmaceuticals, Horsham, PA, USA | 50458-593-50 | |
| rodent chow | LabDiet, St. Louis, MO, USA | 5001 | |
| weigh boat | VWR, Visalia, CA, USA | 10803-148 | |
| weighing scale | Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland | MS104TS | |
| Wypall paper X60 | Kimberly-Clark, Corinth, MS, USA | 34865-05 | absorbent paper bedding |
References
- de Meijer, V. E., Le, H. D., Meisel, J. A., Puder, M. Repetitive orogastric gavage affects the phenotype of diet-induced obese mice. Physiology and Behavior. 100 (4), 387-393 (2010).
- Perez-Gomez, A., et al. A phenotypic Caenorhabditis elegans screen identifies a selective suppressor of antipsychotic-induced hyperphagia. Nature Communications. 9 (1), 5272 (2018).
- Corbett, A., McGowin, A., Sieber, S., Flannery, T., Sibbitt, B. A method for reliable voluntary oral administration of a fixed dosage (mg/kg) of chronic daily medication to rats. Laboratory Animal. 46 (4), 318-324 (2012).
- Teixeira-Santos, L., Albino-Teixeira, A., Pinho, D. An alternative method for oral drug administration by voluntary intake in male and female mice. Laboratory Animal. 55 (1), 76-80 (2021).
- Zhang, L. Method for voluntary oral administration of drugs in mice. STAR Protocols. 2 (1), 100330 (2021).
- Cope, M. B., et al. Risperidone alters food intake, core body temperature, and locomotor activity in mice. Physiology and Behaviour. 96 (3), 457-463 (2009).
- Barton, B. B., Segger, F., Fischer, K., Obermeier, M., Musil, R. Update on weight-gain caused by antipsychotics: a systematic review and meta-analysis. Expert Opinion in Drug Safety. 19 (3), 295-314 (2020).
- Cope, M. B., et al. Antipsychotic drug-induced weight gain: development of an animal model. International Journal of Obesity. 29 (6), 607-614 (2005).
- Domecq, J. P., et al. Clinical review: Drugs commonly associated with weight change: a systematic review and meta-analysis. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 100 (2), 363-370 (2015).
- Wei, H., et al. Dopamine D2 receptor signaling modulates pancreatic beta cell circadian rhythms. Psychoneuroendocrinology. 113, 104551 (2020).
