Summary
El objetivo general de este procedimiento es describir un método para la autoadministración de medicamentos que se puede utilizar en modelos de ratón de alimentación y obesidad.
Abstract
Los estudios preclínicos en ratones a menudo se basan en protocolos invasivos, como inyecciones o sonda oral, para administrar medicamentos. Estas vías de administración estresantes tienen efectos significativos en parámetros metabólicos importantes, incluida la ingesta de alimentos y el peso corporal. Aunque una opción atractiva para eludir esto es componer el medicamento en alimentos para roedores o disolverlo en agua, estos enfoques también tienen limitaciones, ya que se ven afectados por la estabilidad del medicamento a temperatura ambiente durante largos períodos de tiempo, la solubilidad del medicamento en agua y que la dosificación depende en gran medida del momento de la ingesta de alimentos o agua. La disponibilidad constante del fármaco también limita la relevancia traslacional sobre cómo se administran los fármacos a los pacientes. Para superar estas limitaciones, los medicamentos se pueden mezclar con alimentos altamente sabrosos, como la mantequilla de maní, lo que permite a los ratones autoadministrarse compuestos. Los ratones consumen de manera confiable y reproducible el medicamento / pellet de mantequilla de maní en un corto período de tiempo. Este enfoque facilita un enfoque de entrega con un estrés mínimo en comparación con una inyección o sonda. Este protocolo demuestra el enfoque de la preparación de medicamentos, la aclimatación animal a la administración de placebo y la administración de medicamentos. Las implicaciones de este enfoque se discuten en estudios relacionados con el momento de la administración de medicamentos y el ritmo circadiano.
Introduction
El objetivo de este método es administrar medicamentos en ratones a través de un procedimiento no invasivo y mínimamente estresante. Los estudios preclínicos en ratones a menudo se basan en rutas estresantes e invasivas de administración de medicamentos que pueden tener un impacto significativo en los parámetros metabólicos. Por ejemplo, la sonda oral diaria repetitiva puede disminuir significativamente la ingesta calórica y el aumento de peso en ratones1. Además, la sonda oral puede ser técnicamente desafiante y tiene el potencial de causar lesiones. Como alternativa, los ratones pueden autoadministrarse compuestos que se mezclan en sus alimentos o se disuelven en su agua potable 2. Sin embargo, este enfoque tiene una limitación importante, que es que se basa en el momento circadiano natural de la ingesta de alimentos o agua. Además, la estabilidad del fármaco o la solubilidad en agua pueden ser problemas importantes cuando se administran crónicamente de esta manera. Para superar estas limitaciones, los medicamentos se pueden mezclar con alimentos altamente sabrosos, como la masa de galletas 3,la jalea 4,5 o la mantequilla de maní 6 para fomentar la autoadministración en ratones en un momento determinado. Este enfoque tiene la ventaja de facilitar la administración de fármacos con un estrés mínimo en comparación con una inyección o una sonda diaria1. Este procedimiento se puede adaptar para administrar una amplia variedad de medicamentos a ratones. Este protocolo demuestra el proceso de preparación de medicamentos, entrenamiento, seguido de la administración de medicamentos en alimentos altamente sabrosos. Como ejemplo, este método se utiliza para administrar el fármaco antipsicótico risperidona a ratones hembra C57BL / 6J. La risperidona es bien conocida por tener potentes efectos hiperfágicos y de aumento de peso en pacientes 7 que está bien modelado en roedores 6,8. Este sistema de administración facilita un modelo altamente traslacional que podría utilizarse para estudiar una amplia variedad de fármacos y sus efectos sobre las vías que regulan la ingesta de alimentos y el peso corporal 9.
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Protocol
Todos los procedimientos que involucran sujetos animales han sido aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad de California, San Diego.
1. Hacer el pellet de mantequilla de maní
- Calcule la cantidad de medicamento necesario para hacer la dosis deseada de medicamento en un pellet de mantequilla de maní y escale al tamaño del lote requerido para un experimento. Es importante destacar que los gránulos se pueden mantener a -80 ° C, dependiendo de la estabilidad del medicamento.
- Pulverizar las tabletas de medicamentos usando un mortero y mortero.
- Pesa la cantidad calculada de mantequilla de maní requerida colocándola en un bote de pesaje en una báscula alquitranada.
- Coloque la mantequilla de maní sobre un beaker de agua tibia hasta que se derrita.
- Agregue la cantidad requerida de medicamento pulverizado en el maní derretido y mezcle bien.
- Deje que la mezcla de droga y mantequilla de maní se enfríe para que pueda colocarse fácilmente en los moldes de goma.
- Coloque la mezcla de mantequilla de maní y droga en un molde. El que se usa aquí es un molde de pellets de corticosterona de goma y crea aproximadamente ~ 100 mg de pellets de mantequilla de maní. El ajuste de la proporción de medicamento a mantequilla de maní puede ser necesario para garantizar la palatabilidad.
- Repita estos pasos solo con mantequilla de maní para hacer gránulos de placebo.
- Congele el molde a -20 °C o -80 °C (dependiendo de la estabilidad del fármaco) para permitir que la mantequilla de maní se endurezca hasta su uso.
2. Configuración del ratón
- Los ratones domésticos solos en jaulas de ratones estándar. Línea con ropa de cama de papel altamente absorbente y enriquecimiento, incluyendo toallas de papel y cúpula de la carcasa. Esta ropa de cama de papel facilita las mediciones precisas de la ingesta de alimentos al permitir la cuantificación de los alimentos derramados de las heces y la ropa de cama.
NOTA: Se ha obtenido la aprobación de ENsure IACUC para ratones que alojan solos. - Proporcione comida y agua ad libitum y permita que los ratones se aclimaten a la vivienda durante aproximadamente 3 días.
3. Entrenamiento para la autodosificación de mantequilla de maní de droga
- Planifique y seleccione el momento óptimo del día para la administración del medicamento.
- Ayuna a los ratones durante 24 horas y asegúrate de que se haya recibido la aprobación de la IACUC para la duración del ayuno elegida.
- Saque el molde del congelador, deje que el molde de goma se ablande para que los gránulos se puedan extruir fácilmente fuera del molde. Todo el entrenamiento se puede completar utilizando gránulos de control de placebo.
- Coloque un gránulo de mantequilla de maní de control placebo en la pared de la jaula aproximadamente a 1.5 pulgadas de la base. El primer día, puede tomar aproximadamente 1 hora para que el ratón consuma el pellet de mantequilla de maní debido a la novedad.
- Después de la sesión de capacitación, proporcione acceso ad libitum a alimentos y agua.
- Al día siguiente, coloque el pellet de mantequilla de maní en la pared de la jaula en el mismo lugar para un entrenamiento adicional en ratones que no ayunan.
- Repita el entrenamiento en ratones alimentados durante aproximadamente 3 días. El tiempo necesario para consumir la mantequilla de maní será inferior a 30 minutos para el tercer día de entrenamiento.
4. Experimenta
- Aleatorizar ratones a grupos de tratamiento basados en el peso corporal para que los grupos tengan el mismo peso corporal promedio antes del tratamiento.
- Planee administrar las píldoras de mantequilla de maní (tratamiento o placebo) a los ratones al mismo tiempo que fueron entrenados para recibir los gránulos de mantequilla de maní.
- Pesa la comida y el ratón y registra los valores.
- Asegúrese de que las píldoras de mantequilla de maní (tratamiento o placebo) se coloquen en el mismo lugar en la jaula según lo establecido durante el entrenamiento.
- Continúe el procedimiento de dosificación diariamente durante la duración del experimento.
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Representative Results
En el ejemplo presentado aquí, la mantequilla de maní se utilizó para administrar risperidona a ratones diariamente durante 14 días.
Este estudio muestra que la administración crónica de risperidona a través de este método facilita un aumento altamente reproducible en la ingesta de alimentos y el peso corporal en comparación con el control(Figura 1a,b). Además, este método de administración da como resultado datos altamente consistentes en comparación con enfoques de administración alternativos y más estresantes, como las inyecciones intraperitoneales(Figura 1c,d).
Figura 1. El efecto de los métodos de administración de medicamentos en la ingesta de alimentos y el aumento de peso en ratones. Los ratones hembra C57BL/6J fueron tratados con risperidona (3 mg/kg) en un pellet de mantequilla de maní o un gránulo de control placebo diariamente a las 8 AM durante 14 días. Los ratones tratados con risperidona en mantequilla de maní tuvieron una ingesta diaria de alimentos significativamente mayor (a) y ganaron significativamente más peso (b) en comparación con el tratamiento de control. Además, la administración intraperitoneal de risperidona (3 mg/kg) no tuvo efectos tan robustos sobre la ingesta de alimentos(c)o el aumento de peso(d)en comparación con la auto-entrega en la mantequilla de maní. Los datos se expresan como media ± SEM y se analizaron mediante la prueba t de student. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Discussion
Al realizar este protocolo, es importante ser consistente con la precisión de las mediciones de la ingesta de alimentos y el peso corporal y el momento de la administración del medicamento a lo largo del estudio. Si bien este método de autoadministración requiere una fase de entrenamiento significativa, esto es particularmente importante para aclimatar a los ratones a la novedad de la mantequilla de maní y garantizar que los ratones consuman el medicamento en el momento dado. Una vez establecido, también ofrece una gran flexibilidad experimental y se puede modificar y adaptar para administrar medicamentos varias veces al día en varias dosis. Esta técnica funciona mejor cuando los ratones consumen chow normal como su principal fuente de nutrición. Cuando los ratones son alimentados con dietas altamente sabrosas, altas en grasas y azúcar, esto puede hacer que la fase de entrenamiento sea más desafiante, ya que algunos ratones están menos motivados para consumir la mantequilla de maní en estas condiciones y pueden ser una limitación de esta técnica.
En comparación con los métodos existentes, como las inyecciones o la sonda oral, este método de autodisción de medicamentos causa un estrés mínimo y da como resultado datos sólidos y consistentes relacionados con los efectos inducidos por los medicamentos sobre los fenotipos metabólicos, incluida la ingesta de alimentos y el peso corporal. Las aplicaciones futuras de esta técnica incluyen estudios sobre el momento de la administración de fármacos en la ingesta de alimentos y el aumento de peso en el contexto de los ritmos circadianos y la salud metabólica10.
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Disclosures
Los autores no tienen conflictos de intereses que declarar.
Acknowledgments
Este trabajo fue apoyado por la subvención R01DK117872 de los Institutos Nacionales de Salud otorgada a OO y la beca de la Fundación Larry L Hillblom otorgada a RCZ.
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
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