ניהול עצמי של תרופות במודלים עכבר של האכלה והשמנת יתר

Summary

המטרה הכוללת של הליך זה היא לתאר שיטה לניהול עצמי של תרופות שניתן להשתמש בה במודלים עכבר של האכלה והשמנת יתר.

Abstract

מחקרים פרה-קליניים בעכברים מסתמכים לעתים קרובות על פרוטוקולים פולשניים, כגון זריקות או gavage אוראלי, כדי לספק תרופות. מסלולים מלחיצים אלה של הממשל יש השפעות משמעותיות על פרמטרים מטבוליים חשובים כולל צריכת מזון ומשקל הגוף. למרות אפשרות אטרקטיבית לעקוף את זה היא להגביר את התרופה במזון מכרסמים או להמיס אותו במים, גישות אלה יש גם מגבלות כפי שהם מושפעים יציבות התרופה בטמפרטורת החדר לתקופות ממושכות של זמן, המסיסות של התרופה במים, וכי מינון תלוי מאוד בתזמון של צריכת מזון או מים. הזמינות המתמדת של התרופה מגבילה גם את הרלוונטיות התרגומית על אופן מתן התרופות לחולים. כדי להתגבר על מגבלות אלה, תרופות ניתן לערבב עם מזון טעים מאוד, כגון חמאת בוטנים, המאפשר עכברים לנהל תרכובות עצמית. עכברים צורכים באופן אמין ורבייה את גלולה התרופה / חמאת בוטנים בתוך מסגרת זמן קצרה. גישה זו מקלה על גישת משלוח עם מתח מינימלי בהשוואה להזרקה או gavage. פרוטוקול זה מדגים את הגישה של הכנת סמים, התאקלמות בעלי חיים לאספקת פלצבו, ואספקת סמים. ההשלכות של גישה זו נדונות במחקרים הקשורים לתזמון של ניהול התרופות והשעון הביולוגי.

Introduction

מטרת שיטה זו היא לספק תרופות בעכברים באמצעות הליך לא פולשני, מלחיץ מינימלית. מחקרים פרה-קליניים בעכברים מסתמכים לעתים קרובות על מסלולים מלחיצים ופולשניים של מתן תרופות שיכולות להיות השפעות משמעותיות על פרמטרים מטבוליים. לדוגמה, gavage אוראלי יומי חוזר על עצמו יכול להפחית באופן משמעותי את צריכת הקלוריות ואת העלייה במשקל בעכברים¹. בנוסף, gavage אוראלי יכול להיות מאתגר מבחינה טכנית ויש לו פוטנציאל לגרום לפציעות. כחלופה, עכברים יכולים לנהל תרכובות עצמית המעורבות במזון שלהם או מומסות במי השתייה שלהם ². עם זאת, גישה זו יש מגבלה גדולה, כלומר, היא מסתמכת על התזמון הביולוגי הטבעי של צריכת מזון או מים. יתר על כן, יציבות סמים או מסיסות במים יכול להיות בעיות עיקריות כאשר מועבר באופן כרוני בדרך זו. כדי להתגבר על מגבלות אלה, תרופות ניתן לערבב עם מזונות טעימים מאוד, כגון בצק עוגיות ³, ג'לי ^4,5 או חמאת בוטנים ⁶ כדי לעודד מתן עצמי בעכברים בזמן שצוין. גישה זו יש את היתרון של סיוע אספקת סמים עם מתח מינימלי לעומת זריקה או gavage יומי¹. הליך זה יכול להיות מותאם כדי לספק מגוון רחב של תרופות לעכברים. פרוטוקול זה מדגים את התהליך של הכנת סמים, אימון, ואחריו משלוח סמים במזון טעים מאוד. כדוגמה, שיטה זו משמשת כדי לנהל את ריספרידון התרופה אנטי פסיכוטית ל C57BL / 6J עכברים נשיים. Risperidone ידוע יש השפעות hyperphagic חזק ועלייה במשקל בחולים ⁷ כי הוא מודל היטב מכרסמים ^6,8. מערכת זו של הממשל מאפשרת מודל תרגום מאוד שניתן להשתמש בו כדי ללמוד מגוון רחב של תרופות ואת ההשפעות שלהם על מסלולים המסדירים את צריכת המזון ואת משקל הגוף ⁹.

Protocol

כל ההליכים הנוגעים לנושאים בעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש (IACUC) באוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו.

1. הכנת כדור חמאת בוטנים

1. לחשב את כמות התרופה הדרושה כדי להפוך את המינון הרצוי של תרופה גלולה של חמאת בוטנים בקנה מידה לגודל של אצווה הנדרשת לניסוי. חשוב לציין, כדורי ניתן לשמור על -80 °C (80 °F), בהתאם ליציבות התרופה.
2. לרסק את טבליות התרופה באמצעות מרגמה ועלי.
3. שקול את הכמות המחושבת של חמאת בוטנים הנדרשת על ידי הצבתה בסירת שקילה בקנה מידה מזופת.
4. מניחים את חמאת הבוטנים על מים חמים עד להמסה.
5. מוסיפים את הכמות הנדרשת של סם מעוך לתוך הבוטנים המומסים ומערבבים ביסודיות.
6. אפשר לתערובת חמאת הבוטנים להתקרר כך שניתן יהיה למקם אותה בקלות בתבניות הגומי.
7. מניחים את תערובת חמאת הבוטנים בתבנית. זה המשמש כאן הוא עובש כדורי קורטיקוסטרון גומי ויוצר כ ~ 100 מ"ג כדורי חמאת בוטנים. ייתכן שיהיה צורך בהתאמת היחס בין תרופה לחמאת בוטנים כדי להבטיח גמישות.
8. חזור על שלבים אלה עם חמאת בוטנים לבד כדי להפוך כדורי פלצבו.
9. להקפיא את התבנית ב -20 °C (80 °F) או -80 °C (בהתאם ליציבות התרופה) כדי לאפשר חמאת בוטנים להקשיח עד השימוש.

2. הגדרת עכבר

1. עכברי בית סינגלינג בכלובי עכברים סטנדרטיים. מרפדים מצעים והעשרה מנייר סופגים מאוד, כולל מגבות נייר וכיפת דיור. מצעים מנייר זה מאפשרים מדידות מדויקות של צריכת מזון על ידי מתן אפשרות לכימות של מזון שנשפך מצואה ומצעים.
   הערה: אישור IACUC ENsure עבור עכברי דיור סינג הושג.
2. לספק מזון ומים ad libitum ולאפשר לעכברים להתאקלם לדיור במשך כ 3 ימים.

3. הכשרה למימון עצמי של חמאת בוטנים

1. לתכנן ולבחור את השעה האופטימלית של היום עבור מינהל התרופות.
2. מהר את העכברים למשך 24 שעות וודא כי אישור IACUC התקבל למשך הצום שנבחר.
3. מוציאים את התבנית מהמקפיא, נותנים לתבנית הגומי להתרכך כך שניתן יהיה להוציא את הכדורים בקלות מהתבנית. כל האימון ניתן להשלים באמצעות כדורי בקרת פלצבו.
4. מניחים כדור חמאת בוטנים של בקרת פלצבו על קיר הכלוב במרחק של כ-1.5 אינץ' מהבסיס. ביום הראשון, זה עלול לקחת כשעה עבור העכבר לצרוך את כדורי חמאת בוטנים עקב חידוש.
5. לאחר האימון לספק גישה ad libitum למזון ומים.
6. למחרת, מניחים את גלולה חמאת הבוטנים על קיר הכלוב באותו מקום לאימונים נוספים על עכברים שאינם בצום.
7. חזור על האימונים בעכברים המוזנים במשך כ -3 ימים. הזמן שנדרש לצרוך את חמאת הבוטנים יהיה פחות מ -30 דקות עד היום השלישי של האימון.

4. ניסוי

1. אקראי עכברים לקבוצות טיפול בהתבסס על משקל הגוף כך הקבוצות יש את אותו משקל גוף ממוצע לפני הטיפול.
2. תוכנית לתת את גלולות חמאת בוטנים (טיפול או פלצבו) לעכברים באותו זמן הם הוכשרו לקבל את כדורי חמאת הבוטנים.
3. שקול את האוכל והעכבר ומקליט את הערכים.
4. ודא כי גלולות חמאת בוטנים (טיפול או פלצבו) ממוקמים באותו מיקום בכלוב כפי שנקבע במהלך האימון.
5. המשך הליך מנונים מדי יום למשך הניסוי.

Representative Results

בדוגמה המוצגת כאן, חמאת בוטנים שימשה כדי לספק ריספרידון לעכברים מדי יום במשך 14 ימים.

מחקר זה מראה את המסירה הכרונית של ריספרידון בשיטה זו מקלה על עלייה רבת להתרבות בצריכת המזון ובמשקל הגוף בהשוואה לשליטה (איור 1a,b). בנוסף, שיטת משלוח זו מביאה נתונים עקביים מאוד בהשוואה לגישות מסירה חלופיות ומלחיצות יותר כגון זריקות תוך-איפרטונליות (איור 1c, d).

איור 1. ההשפעה של שיטות משלוח סמים על צריכת מזון ועלייה במשקל בעכברים. עכברים נקבות C57BL/6J טופלו בריספרדון (3 מ"ג/ק"ג) בכדור חמאת בוטנים או בכדור בקרת פלצבו מדי יום בשעה 8 בבוקר למשך 14 ימים. עכברים שטופלו בריספרידון בחמאת בוטנים היו בעלי צריכת מזון יומית גבוהה משמעותית (א)ועלו למשקל גבוה יותר באופן משמעותי (b) בהשוואה לטיפול בקרה. יתר על כן, משלוח תוך-פריתוני של ריספרידון (3 מ"ג/ק"ג) לא היו השפעות כה חזקות על צריכת המזון (c) או עלייה במשקל (ד) לעומת משלוח עצמי בחמאת בוטנים. הנתונים באים לידי ביטוי כממוצע ± SEM ונותחו על ידי מבחן t לתלמידים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Discussion

בעת ביצוע פרוטוקול זה, חשוב להיות עקבי עם הדיוק של מדידות צריכת המזון ומשקל הגוף ואת העיתוי של ניהול התרופה לאורך המחקר. בעוד שיטה זו של ניהול עצמי דורשת שלב אימון משמעותי, חשוב במיוחד להתאקלם בעכברים לחידוש חמאת הבוטנים ולהבטיח לעכברים לצרוך את התרופה בזמן שניתן. לאחר שהוקם, הוא מציע גם גמישות ניסיונית רבה וניתן לשנות ולהתאים אותו כדי לספק תרופות מספר פעמים ביום במינונים שונים. טכניקה זו פועלת בצורה הטובה ביותר כאשר עכברים צורכים צ'או רגיל כמקור התזונה העיקרי שלהם. כאשר עכברים מוזנים מאוד טעים שומן גבוה, דיאטות סוכר גבוה, זה יכול להפוך את שלב האימון מאתגר יותר כמו כמה עכברים הם פחות מוטיבציה לצרוך את חמאת הבוטנים בתנאים אלה והוא יכול להיות מגבלה של טכניקה זו.

בהשוואה לשיטות קיימות כגון זריקות או gavage אוראלי, שיטה זו של משלוח עצמי של תרופות גורם מתח מינימלי וכתוצאה מכך נתונים חזקים ועקביים הקשורים השפעות הנגרמות על ידי סמים על פנוטיפים מטבוליים כולל צריכת מזון ומשקל הגוף. יישומים עתידיים של טכניקה זו כוללים מחקרים לתוך התזמון של משלוח סמים על צריכת מזון ועלייה במשקל בהקשר של מקצבים היממה ובריאות מטבולית¹⁰.

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