この手順の全体的な目標は、摂食および肥満のマウスモデルで使用することができる薬物の自己投与のための方法を記述することです。
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この記事について
サマリー
要約
マウスの前臨床試験は、多くの場合、薬物を送達するために注射や経口ギャバジなどの侵襲的なプロトコルに依存しています。これらのストレスの多い投与経路は、食物摂取および体重を含む重要な代謝パラメータに大きな影響を及ぼす。これを回避する魅力的な選択肢は、げっ歯類の食物中の薬物を配合するか、水に溶解することであるが、これらのアプローチは、長期間室温での薬物安定性、薬物の水への溶解性、および摂取のタイミングに大きく依存することによる制限もある。薬物の一定の可用性はまた、患者に薬物を投与する方法に翻訳の関連性を制限します。これらの制限を克服するために、薬物はピーナッツバターのような非常に味わい深い食品と混合することができ、マウスは化合物を自己投与することができます。マウスは、短時間で薬物/ピーナッツバターペレットを確実かつ再現的に消費します。このアプローチは、注射またはギャバジと比較して最小限のストレスで配信アプローチを容易にします。このプロトコルは、薬物調製、プラセボ送達への動物の順応化、および薬物送達のアプローチを示す。このアプローチの意味は、薬物投与のタイミングと概日リズムに関連する研究で議論されています.
概要
この方法の目的は、非侵襲的で最小限のストレスの多い処置を介してマウスで薬物を送達することです。マウスの前臨床試験は、多くの場合、代謝パラメータに大きな影響を与えることができる薬物投与のストレスの多い、侵襲的なルートに依存しています。例えば、反復的な毎日の経口ギャバジは、マウス1におけるカロリー摂取量および体重増加を有意に減少させることができる。さらに、口腔のギャバジは技術的に困難であり、怪我を引き起こす可能性があります。代替として、マウスは、食物中に混合された化合物または飲料水2に溶解した化合物を自己投与することができる。しかし、このアプローチには大きな制限があり、これは、食物または水の摂取の自然な概日タイミングに依存する。さらに、この方法で慢性的に送達すると、薬物安定性や水への溶解性が大きな課題となる場合があります。これらの制限を克服するために、薬物はクッキー生地3、ゼリー4、5またはピーナッツバター 6のような非常に味わい深い食品と混合して、指定された時間にマウスでの自己投与を奨励することができる。このアプローチは、注射または毎日のギャバジと比較して最小限のストレスで薬物送達を促進する利点を有する1.この手順は、マウスに多種多様な薬物を送達するように適応することができる。このプロトコルは、薬物調製、トレーニング、続いて非常に味わい深い食品中の薬物送達のプロセスを示しています。一例として、この方法は、C57BL/6J雌マウスに抗精神病薬リスペリドンを投与するために使用される。リスペリドンは、げっ歯類6、8でよくモデル化されている患者7において強力な高ファガス性および体重増加効果を有することがよく知られている。この投与系は、多種多様な薬物とその食物摂取量および体重を調節する経路への影響を研究するために使用できる高度に翻訳モデルを促進する9.
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プロトコル
動物の被験者に関するすべての手順は、カリフォルニア大学サンディエゴ校の制度動物管理および使用委員会(IACUC)によって承認されています。
1. 薬ピーナッツバターペレットを作る
- ピーナッツバターのペレットで薬物の所望の用量を作るために必要な薬物の量を計算し、実験に必要なバッチのサイズにスケールします。重要なことに、ペレットは、薬物安定性に応じて、-80°Cで保持することができます。
- モルタルと害虫を使用して薬の錠剤を粉砕します。
- タールスケールで計量ボートに入れることによって必要な計算された量ピーナッツバターの重量を量る。
- ピーナッツバターをぬるま湯のビーカーの上に置きます。
- 溶かしたピーナッツに必要な量の粉砕薬を加え、十分に混ぜます。
- 薬物とピーナッツのバター混合物を冷却して、ゴム製の型に簡単に入れることができます。
- ピーナッツバター薬のミックスを型に入れます。ここで使用されるものは、ゴムコルチコステロンペレット型であり、約〜約100mgのピーナッツバターペレットを作成します。ピーナッツバターに対する薬物の比率の調整は、嗜好性を確保するために必要な場合があります。
- プラセボペレットを作るためにピーナッツバターだけでこれらのステップを繰り返します。
- -20°Cまたは-80°C(薬剤の安定性に応じて)で金型を凍結し、ピーナッツバターが使用されるまで硬化させます。
2. マウスの設定
- 一人で標準的なマウスケージにマウスを収容します。ペーパータオルやハウジングドームなど、吸収性の高い紙の寝具と充実感を持つライン。この紙の寝具は、便や寝具からこぼれた食品の定量化を可能にすることにより、正確な食物摂取測定を容易にします。
注:マウスを一人で収容するためのENsure IACUCの承認が得られた。 - アドリビタムの食物と水を提供し、マウスが約3日間住宅に順応できるようにします。
3. 薬物ピーナッツバターの自己ドージングへのトレーニング
- 薬の投与に最適な時間を計画し、選択します。
- マウスを24時間速くし、選択した断食期間に対してIACUCの承認を受けたことを確認します。
- 金型を冷凍庫から取り出し、ペレットを金型から容易に押し出せるようにゴムモールドを柔らかくします。すべてのトレーニングはプラセボコントロールペレットを使用して完了することができます。
- プラセボコントロールピーナッツバターペレットを、ベースから約1.5インチのケージの壁に置きます。初日は、マウスが新しさのためにピーナッツバターペレットを消費するのに約1時間かかることがあります。
- トレーニングセッションの後、食べ物や水へのアドリビタムアクセスを提供します。
- 翌日、ピーナッツバターペレットをケージの壁に同じ場所に置き、断食していないマウスのさらなるトレーニングを行います。
- 約3日間、与えられたマウスでのトレーニングを繰り返します。ピーナッツバターを消費するのに要する時間は、トレーニングの3日目までに30分未満になります。
4. 実験
- マウスを体重に基づいて治療群にランダム化し、治療前に同じ平均体重を持たるようにします。
- ピーナッツバターペレットを受け取るように訓練されたと同時に、ピーナッツバターの丸薬(治療またはプラセボ)をマウスに投与することを計画する。
- 食品とマウスの重量を量り、値を記録します。
- ピーナッツバターの丸薬(治療またはプラセボ)は、トレーニング中に確立されたケージ内の同じ場所に配置されていることを確認します。
- 実験の間、毎日のドージング手順を続けます。
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結果
ここで示した例では、ピーナッツバターを使用して、毎日14日間マウスにリスペリドンを送達しました。
この研究は、この方法によるリスペリドンの慢性送達が対照と比較して食物摂取量および体重の高度に再現性の高い増加を促進する(図1a、b)。さらに、この配信方法は、腹腔内注射などの代替的でストレスの多い送達アプローチと比較して、非常に一貫したデータをもたらす(図1c,d)。
図 1.マウスの食物摂取と体重増加に対する薬物送達方法の効果。
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ディスカッション
このプロトコルを実施する際には、食物摂取量と体重の測定の正確さと、研究全体を通して薬物投与のタイミングと一致することが重要です。この自己投与方法は重要なトレーニング段階を必要としますが、これはピーナッツバターの新しさにマウスを順応させ、マウスが与えられた時点で薬物を消費することを保証するために特に重要です。確立されると, それはまた、偉大な実験的な柔軟性を提供し、変更し、様々 な用量で一日に複数回で薬物を送達するように適応することができます。.この技術は、マウスが栄養源として正常なチャウを消費している場合に最も効果的です。マウスが非常に口当たりの良い高脂肪、高糖質の食事を与えられると、一部のマウスはこれらの条件下でピーナッツバターを消費する動機が低く、この技術の限界となり得るため、トレーニング段階をより困難にすることができます。
注射や経口ギャージなどの既存の方法と比較して、薬物の自己提供のこの方法は、最小限のストレスを引き起こし、食物摂取や体重を含む代謝表現型に対する薬物誘発効果に関連する堅牢で一貫したデータをもたらします。この技術の将来の応用は、概日リズムと代謝の健康
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開示事項
著者は宣言する利害の対立を持っていません。
謝辞
この研究は、国立衛生研究所助成金R01DK117872がOOに授与され、RCZに授与されたラリーLヒルブロム財団フェローシップによって支援されました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| C57B6/Jマウス | Jackson Labs, Sacramento, CA, USA | 664 | |
| コルチコステロンペレットモールド | Ted Pella Inc, Redding, CA, USA | 106A | |
| Mouse igloo | VWR, Visalia, CA, USA | 89067-850 | ケージエンリッチメント |
| ピーナッツバター | Jif ピーナッツバター, オハイオ州オービル, USA | クリーミーなピーナッツバター | |
| 乳棒とモルタル | VWR, カリフォルニア州バイセーリア,米国 | 470148-960 | |
| risperidone | Patriot Pharmaceuticals, Horsham, PA, USA | 50458-593-50 | |
| げっ歯類 | 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 | 吸収性紙寝具 |
参考文献
- 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).
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