Selvadministration af lægemidler i musemodeller af fodring og fedme

Summary

Det overordnede mål med denne procedure er at beskrive en metode til selvadministration af lægemidler, der kan bruges i musemodeller af fodring og fedme.

Abstract

Prækliniske undersøgelser hos mus er ofte afhængige af invasive protokoller, såsom injektioner eller oral sonde, for at levere medicin. Disse stressende indgiftsmåder har betydelige virkninger på vigtige metaboliske parametre, herunder fødeindtagelse og kropsvægt. Selvom en attraktiv mulighed for at omgå dette er at sammensatte stoffet i gnaverføde eller opløse det i vand, har disse tilgange også begrænsninger, da de påvirkes af lægemiddelstabilitet ved stuetemperatur i længere tid, lægemidlets opløselighed i vand, og at dosering er meget afhængig af timingen af mad eller vandindtag. Den konstante tilgængelighed af lægemidlet begrænser også translationel relevans for, hvordan lægemidler administreres til patienter. For at overvinde disse begrænsninger kan lægemidler blandes med meget velsmagende mad, såsom jordnøddesmør, så mus selv administrerer forbindelser. Mus pålideligt og reproducerbart forbruge stoffet / jordnøddesmør pellet i en kort tidsramme. Denne tilgang letter en leveringsmetode med minimal stress sammenlignet med en injektion eller sonde. Denne protokol demonstrerer tilgangen af lægemiddelpræparat, dyreakklimatisering til placebolevering og lægemiddellevering. Konsekvenserne af denne fremgangsmåde diskuteres i undersøgelser vedrørende timingen af lægemiddeladministrationen og døgnrytmen.

Introduction

Målet med denne metode er at levere lægemidler i mus via en ikke-invasiv, minimalt stressende procedure. Prækliniske undersøgelser hos mus er ofte afhængige af stressende, invasive veje til lægemiddeladministration, der kan have betydelige virkninger på metaboliske parametre. For eksempel kan gentagen daglig oral sonde reducere kalorieindtag og vægtforøgelse hos mus¹. Derudover kan oral sonde være teknisk udfordrende og har potentiale til at forårsage skader. Som et alternativ kan mus selv administrere forbindelser, der blandes i deres mad eller opløses i deres drikkevand ². Denne tilgang har imidlertid en stor begrænsning, som er, at den er afhængig af den naturlige døgnrytme timing af mad eller vandindtag. Desuden kan lægemiddelstabilitet eller opløselighed i vand være store problemer, når kronisk leveres på denne måde. For at overvinde disse begrænsninger kan lægemidler blandes med meget velsmagende fødevarer, såsom cookie dej ^3,gelé ^4,5 eller jordnøddesmør ⁶ for at tilskynde til selvadministration hos mus på et bestemt tidspunkt. Denne tilgang har den fordel, at den letter leveringen af lægemidler med minimal stress sammenlignet med en injektion eller daglig sonde¹. Denne procedure kan tilpasses til at levere en bred vifte af lægemidler til mus. Denne protokol demonstrerer processen med forberedelse af lægemidler, uddannelse, efterfulgt af levering af lægemidler i meget velsmagende mad. Som et eksempel bruges denne metode til at administrere det antipsykotiske lægemiddel risperidone til C57BL/6J kvindelige mus. Risperidone er kendt for at have potente hyperfagiske og vægtøgningseffekter hos patienter ^7, der er godt modelleret hos gnavere ^6,8. Dette administrationssystem letter en meget translationel model, der kan bruges til at studere en lang række lægemidler og deres virkninger på veje, der regulerer fødeindtagelse og kropsvægt ⁹.

Protocol

Alle forsøg med dyreforsøg er blevet godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) ved University of California, San Diego.

1. Fremstilling af narkotika-jordnøddesmør pellet

1. Beregn mængden af stof er nødvendig for at gøre den ønskede dosis af narkotika i en pellet af jordnøddesmør og skala til størrelsen af partiet kræves for et eksperiment. Det er vigtigt, at pellets kan opbevares ved -80 °C, afhængigt af lægemidlets stabilitet.
2. Pulveriser lægemiddeltabletterne ved hjælp af en mørtel og støder.
3. Den beregnede mængde jordnøddesmør, der kræves ved at placere det i en vejebåd på en tjæret skala, afvejes.
4. Placer jordnøddesmør over et bæger af varmt vand, indtil smeltet.
5. Tilsæt den nødvendige mængde pulveriseret stof i den smeltede jordnødde og bland grundigt.
6. Lad stof-jordnøddesmør blandingen til at køle, så det let kan placeres i gummi forme.
7. Placer jordnøddesmør-stof blandes i en form. Den ene anvendes her er en gummi corticosterone pellet skimmel og skaber ca ~ 100 mg jordnøddesmør pellets. Justering af forholdet mellem stof og jordnøddesmør kan være nødvendig for at sikre smag.
8. Gentag disse trin med jordnøddesmør alene for at gøre placebo pellets.
9. Strys formen ved -20 °C eller -80 °C (afhængigt af lægemidlets stabilitet) for at gøre det muligt for jordnøddesmør at hærde indtil brug.

2. Opsætning af mus

1. Singly hus mus i standard musebure. Linje med meget absorberende papir sengetøj og berigelse, herunder papirhåndklæder og boliger kuppel. Dette papirstrøelse letter nøjagtige målinger af fødeindtagelse ved at tillade kvantificering af spildt mad fra afføring og sengetøj.
   BEMÆRK: Der er opnået ENsure IACUC-godkendelse til singly-opstaldning af mus.
2. Giv ad libitum mad og vand og lad musene akklimatisere sig til huset i ca. 3 dage.

3. Uddannelse til selv-dosering af narkotika-jordnøddesmør

1. Planlæg og vælg det optimale tidspunkt på dagen for lægemiddeladministrationen.
2. Spol musene i 24 timer, og sørg for, at IACUC-godkendelsen er modtaget i den valgte fastetid.
3. Tag formen ud fryseren, lad gummiform blødgøre, så pellets let kan ekstruderes ud af formen. Al træning kan gennemføres ved hjælp af placebo kontrol pellets.
4. Placer en placebo kontrol jordnøddesmør pellet på væggen i buret ca 1,5 inches fra basen. På den første dag, kan det tage cirka 1 time for musen at forbruge jordnøddesmør pellet på grund af nyhed.
5. Efter træningspasset giver ad libitum adgang til mad og vand.
6. Den følgende dag skal du placere jordnøddesmørpille på burets væg på samme sted for yderligere træning på ikke-faste mus.
7. Gentag træningen i fodrede mus i ca. 3 dage. Den tid, det tager at forbruge jordnøddesmør vil være mindre end 30 minutter af den tredje dag i uddannelse.

4. Eksperiment

1. Randomiser mus til behandlingsgrupper baseret på kropsvægt, så grupperne har den samme gennemsnitlige kropsvægt før behandling.
2. Planlæg at administrere jordnøddesmør piller (behandling eller placebo) til mus på samme tid, de blev uddannet til at modtage jordnøddesmør pellets.
3. Vej mad og mus og registrere værdierne.
4. Sørg for, at jordnøddesmør piller (behandling eller placebo) er placeret på samme sted i buret som etableret under træningen.
5. Fortsæt doseringsproceduren dagligt i eksperimentets varighed.

Representative Results

I eksemplet præsenteret her blev jordnøddesmør brugt til at levere risperidone til mus dagligt i 14 dage.

Denne undersøgelse viser, at kronisk levering af risperidone via denne metode letter en meget reproducerbar stigning i fødeindtagelse og kropsvægt sammenlignet med kontrol (figur 1a, b). Desuden resulterer denne leveringsmetode i meget konsistente data sammenlignet med alternative, mere stressende leveringsmetoder såsom intraperitoneale injektioner(figur 1c, d).

Figur 1. Virkningen af lægemiddelleveringsmetoder på fødeindtagelse og vægtforøgelse hos mus. C57BL/6J hunmus blev dagligt behandlet med risperidone (3 mg/kg) i en jordnøddesmørpille eller placebokontrolpellet kl. 8 i 14 dage. Mus behandlet med risperidone i jordnøddesmør havde betydeligt højere daglig fødeindtagelse (a) og fik betydeligt mere vægt (b) sammenlignet med kontrolbehandling. Desuden havde intraperitoneal levering af risperidone (3 mg/kg) ikke så robuste virkninger på fødeindtagelsen (c) eller vægtforøgelsen (d) sammenlignet med selvlevering i jordnøddesmør. Data udtrykkes som middel ± SEM og blev analyseret af studerende t-test. Klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

Ved gennemførelsen af denne protokol er det vigtigt at være i overensstemmelse med nøjagtigheden af målingerne af fødeindtagelse og kropsvægt og timingen af lægemiddeladministration i hele undersøgelsen. Mens denne selvadministrationsmetode kræver en betydelig træningsfase, er dette især vigtigt at akklimatisere musene til jordnøddesmørets nyhed og sikre, at mus indtager stoffet på det givne tidspunkt. Når det er etableret, tilbyder det også stor eksperimentel fleksibilitet og kan ændres og tilpasses til at levere lægemidler flere gange om dagen ved forskellige doser. Denne teknik fungerer bedst, når mus indtager normal chow som deres vigtigste ernæringskilde. Når mus fodres med meget velsmagende højt fedtindhold, højt sukkerindhold kostvaner, kan dette gøre træningsfasen mere udfordrende, da nogle mus er mindre motiverede til at forbruge jordnøddesmør under disse betingelser og kan være en begrænsning af denne teknik.

Sammenlignet med eksisterende metoder såsom injektioner eller oral sonde forårsager denne metode til selvlevering af lægemidler minimal stress og resulterer i robuste og konsekvente data relateret til lægemiddelinducerede virkninger på metaboliske fænotyper, herunder fødeindtagelse og kropsvægt. Fremtidige anvendelser af denne teknik omfatter undersøgelser af timingen af lægemiddellevering på fødeindtagelse og vægtforøgelse i forbindelse med døgnrytmen og metabolisk sundhed¹⁰.

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