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Medicine

灌流マウス肝臓モデルを用いた肝臓のグルコース産生、尿素生成、脂肪分解の定量化

Published: October 6, 2023 doi: 10.3791/65596

Summary

ここでは、肝臓の構造を乱すことなく、肝外因子がない場合に、肝代謝の急性および直接的な調節を研究するためのマウス肝臓の in situ 灌流のための堅牢な方法を提示します。

Abstract

肝臓には、栄養代謝など多くの機能があります。肝臓研究の他の in vitro および in vivo モデルとは対照的に、単離された灌流肝臓は、肝外因子の影響から分離された、無傷の肝構造を持つ肝臓全体の肝臓生物学および代謝の研究を可能にします。肝灌流法はもともとラット用に開発されましたが、この方法はマウスにも適応されています。ここでは、マウス肝臓の in situ 灌流のプロトコルについて説明します。肝臓は、酸素化されたKrebs-Henseleit重炭酸緩衝液で門脈から順行性に灌流され、出力は肝下下大静脈から収集され、肝下下大静脈をクランプして回路を閉じます。この方法を使用すると、試験化合物の直接的な肝臓への影響を詳細な時間分解能で評価できます。肝機能と生存率は少なくとも3時間安定しており、同じ実験に内部コントロールを含めることができます。このモデルを用いた実験の可能性は数多くあり、肝生理学や肝疾患に関する洞察を推測できる可能性があります。

Introduction

肝臓は代謝に欠かせない器官です。グルコース、脂質、アミノ酸の代謝を調節することにより、全身のエネルギーバランスの制御に重要な役割を果たします。世界的な肝疾患の増加は、世界的な健康上の大きな負担として浮上しており、病態生理学と肝機能への影響についてより多くの知識が必要です。

in vivo研究を補完するために、肝臓の研究のためにさまざまなin vitroモデルが開発されています。げっ歯類やヒトから単離・培養した初代肝細胞が広く用いられています。非実質細胞は、差動遠心分離およびグラジエント遠心分離を使用して肝細胞から分離することができ、異なる細胞種の共培養は細胞間クロストークの研究に有用です1。初代ヒト肝細胞は薬物毒性試験のゴールデンスタンダードと考えられていますが、いくつかの研究により、肝細胞は組織培養で急速に脱分化し、肝機能が失われることが示されています2,3,4。3Dスフェロイド系での肝細胞培養は、脱分化を改善し、より安定しており、従来の2D培養系よりもin vivoで肝臓を高度に模倣しているようです5。精密に切断された肝臓スライスは、組織構造を無傷に保ち、肝臓に存在する非実質細胞を含む、もう1つの確立されたin vitroモデルである6。より高度なin vitroモデルには、肝臓チップ7および肝臓オルガノイド8が含まれます。しかし、これらすべてのアプローチでは、ベクトル的な門脈-肝静脈の流れを含む構造的完全性と流れのダイナミクスが失われ、一般化可能性に影響を与える可能性があります。

単離された灌流ラット肝臓は、18559年にクロード・ベルナールによって最初に記述され、肝臓生物学、毒物学、および病態生理学の研究のためにさまざまな科学分野で現在でも使用されています。上記のin vitroモデルと比較した灌流肝臓の利点には、肝構造の維持、血管の流れ、肝細胞の極性とゾーネーション、および肝細胞と非実質細胞間の相互作用が含まれます。in vivo研究と比較して、灌流肝臓は、血液によって運ばれる肝外因子を回避し、実験条件を完全に制御しながら、肝臓代謝を単独で研究することを可能にします。何年にもわたってラット肝灌流モデルを改善するためにいくつかの変更が加えられました10,11,12,13。単離された灌流肝研究にはマウスが用いられているが、文献は少ない。ここでは、マウス肝臓からの肝静脈流出液中の代謝基質およびホルモンに対する急性および直接的な代謝応答をリアルタイムで測定するために、門脈と下肝大静脈下大静脈のカニューレ挿入によるマウス肝臓のin situ灌流の方法を紹介します。

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Protocol

すべての動物実験は、デンマーク環境食品省のデンマーク動物実験検査官(許可2018-15-0201-01397)、およびEU指令2010/63/EU、国立衛生研究所(出版物番号85-3)に従い、デンマークの動物実験に関する法律(1987)のガイドラインに従って、地元の倫理委員会の許可を得て実施されました。これは末期処置であり、死因は深い麻酔下での放血と横隔膜の穿孔です。

1. 実験動物

  1. 希望の系統、年齢、性別のマウスを入手します。この研究では、11〜16週齢の雄のC57BL / 6JRjマウスを使用しました。ケージごとに最大5匹のオスまたは8匹のメスマウスを飼育し、チャウと水に自由にアクセスし、午前6時から午後6時までライトをオンにして12時間/12時間の明暗サイクルを維持します。

2. 術前の準備

  1. 肝灌流緩衝液を作ります。
    1. Krebs-Henseleit バッファー。118 mmol/L NaCl、4.7 mmol/L KCl、1.2 mmol/L MgSO 4、および1.2 mmol/L KH 2 PO4をdH 2 Oに混合して溶解し、1.25 mmol/L CaCl2を別のビーカーに溶解し、緩衝液を加えます。
    2. 25 mmol/L NaHCO3 を溶解し、攪拌しながら緩衝液にゆっくりと添加します。バッファーは 4 度で保存します。バッファーは少なくとも1か月間安定しています。
      注:CaCl2 と NaHCO3 を添加する前に個別に溶解しないと、沈殿が発生する可能性があります。
  2. 灌流バッファーを2 μmフィルターでろ過し、HClを使用してpHを7.5に調整します。
    注:このステップは、密閉フラスコに保管した場合でも、時間の経過とともにpHが上昇するため、実験日に実行する必要があります。
  3. 濾過し、pH調整したKrebs-Henseleit灌流バッファー中で、所望の最終濃度よりも高い濃度(:サイドアームポンプを介して0.175 mL/minの速度で注入した場合の濃度の20倍)で試験化合物を調製します。必要に応じて、1% BSAを担体として添加したKrebs-Henseleit灌流バッファーで試験化合物を希釈し(すべてのペプチドに必須のチューブやガラス器具への付着を避けるため)、適切なサイズのフィルターでろ過します。

3.操作と灌流

注:この研究で使用した灌流セットアップの図を 図1に示します。

  1. 灌流バッファー(95%O 2、5%CO2)を少なくとも30分間ガス化して、肝臓に十分な酸素を供給し、操作の開始から正しいpHを維持します(重炭酸緩衝システムは、連続ガス処理下でpH7.4に達します、補足図1を参照)。
  2. ケタミン(90mg/kg)とキシラジン(10mg/kg)を腹腔内注射で投与し、マウスを麻酔する。
  3. マウスを加熱した手術台に仰向けに置き、つま先のつまみに反応して反射神経がなくなることを確認します。70%エタノールをスプレーして、髪の毛がハサミにくっつかないようにします。マウスを温かい面に固定すると、次の手順の安定性が向上します。
  4. 腹部の付け根をハサミで切開し、両側の胸郭まで上向きに切り込み、腹腔を露出させます。綿棒を使って腸を右に動かし、門脈を露出させます。
  5. 湾曲した鉗子を使用して門脈の下に2つの結紮糸を配置し、各結紮糸に緩い結び目を準備します。
  6. 0.7mmのカテーテルを門脈に挿入します。穿孔したら、カテーテルから針を抜き、 図2に示すように、カテーテルの先端が肝臓に近づくまでカテーテルを静脈に導きます。血液はカテーテルに流れ込みます。
  7. 合字を締めます。カテーテルが血液で満たされていない場合は、気泡の発生を避けるために灌流緩衝液で満たします。
  8. 灌流チューブを取り付け、ローラーポンプを0.8 mL / minの灌流流量で始動することにより、37°CでKrebs-Henseleit重炭酸緩衝液で肝臓の灌流を開始します。肝臓は数秒で青白くなります。
  9. 胸郭と横隔膜をハサミで切ります。この時点で、動物は安楽死させられます。細かい点鉗子を使用して、肝上下大静脈の下に結紮糸を配置します。マウスの背面の下にペン、ロールガーゼ、またはその他の使い捨てアイテムを置いて、静脈にアクセスしやすくします。
  10. 心臓の右心房から肝上下大静脈にカテーテルを挿入します。穿孔したら、針をカテーテルから外し、カテーテルの先端が肝臓に近づくまでカテーテルを静脈に導きます。血液と灌流バッファーはすぐに使い果たされます。
  11. 結紮糸を締め、灌流廃液を収集するためのチューブを取り付けます。すべてのチューブを防水テープ(なめらかなテープなど)で固定します。
  12. 血管クランプアダプターを使用して、右腎静脈のすぐ上の肝下大静脈を横切って血管クランプを配置し、混合を防ぎます(図2)。
  13. 灌流流量を3.5mL/minに増やし、タイマーを開始する。圧力記録を開始します。灌流が成功すると、通常、~10 mm/Hgの圧力が発生します。
  14. 生理食塩水で湿らせた滅菌ドレープで肝臓を覆い、実験中に生理食塩水を追加して乾燥を防ぎます。
  15. 灌流排水を1分間収集し、体積を測定します。容量は約 3.5 mL/分である必要があります。この段階では血液の混合は予想されず、心臓はもはやポンプしません。
  16. 実験を開始する前に、30分の平衡化期間を待ちます。

Figure 1
図1:灌流セットアップの図。 (A)手術台を三脚台に載せ、37°Cに加熱します。 灌流緩衝液はガス化され(95%O 2、5% CO2)、蠕動ローラーポンプを介してポンプで送られ、内蔵の気泡トラップを備えた熱交換器で加熱されます。このシステムはさらに、灌流圧力を調整するための圧力計とスピンドルポンプで構成されています。灌流圧力は、PC上のトランスデューサを介して連続的に記録され、圧力記録プログラムによって視覚化されます。(B)赤いボックスは、三方活栓の接続部を捉えています。最初の三方活栓は、シリンジポンプを介して試験化合物を注入するために開いており、2番目の活栓は閉じています。3つ目は、連続的な圧力測定が可能です。第4の活栓は、例えば、灌流肝臓全体のガス分析のために、入力サンプルを収集するために使用され得る。コネクタは、輸液ラインを増減させる必要がある特定の実験のために、必要に応じて変更することができます。この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

Figure 2
図2:肝灌流前および肝灌流中のマウス腹腔の写真。 (A)緑色の点は門脈カテーテルの先端の位置を示す。カテーテルの先端は、漏出を避けるために、門脈の分岐点のすぐ下、左右の肝門脈への門脈の上に位置することが重要ですが、膵十二指腸枝の上にあります。黄色の点は、灌流肝臓への血液の逆流を避けるために、右腎静脈と肝臓の間の肝下大静脈の血管クランプの正しい位置を示しています。 (BC)2本のカテーテルを門脈に挿入した灌流マウス肝臓(B)と肝上下大静脈(C)と肝下大静脈(B)を血管で固定。この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

4. 実験

  1. 平衡化期間の終了時にフラクションコレクターを使用して最初のベースラインサンプルを収集することから実験を開始します。希望の時間間隔でサンプルを収集し、すぐに氷上に置きます。
  2. 気泡トラップを定期的にチェックし、空に近づいたら灌流バッファーを補充してください。
  3. 緩衝液のサンプルを、臓器に入る直前に三方活栓を通して、および下大静脈に挿入された収集カテーテルから採取します(肝臓から灌流された後)。
  4. 血液ガス分析装置でサンプルを測定して、臓器が代謝的に活発であることを確認します(CO2 の分圧の上昇とpHの低下によって示されます)。
  5. 実験の最後にステップ4.3〜4.4を繰り返して、実験全体の生存率を評価します(補足図2)。
    注:酸素分圧の低下は、チューブや臓器などからの酸素の損失のため、呼吸の信頼できる尺度を提供しません。
  6. ベースライン灌流の15分後、シリンジポンプを使用して所望の流量で三方活栓を通して試験物質を注入することにより、最初の刺激を開始します(例:.、サイドアームポンプを介して0.175 mL / minの速度で注入した場合の試験物質の20倍の濃度)。あるいは、ベースラインバッファーを、試験化合物を最終濃度で含む新しい(酸素化および加熱された)バッファーに切り替えます。
  7. 刺激を停止し、20〜30分間ベースラインサンプルを収集してから、2回目の刺激を開始します。
  8. 実験の最後に、適切なポジティブコントロールを5〜10分間注入します。
  9. 実験後、灌流肝臓を切除し、それを計量して出力を肝臓重量に正規化します。肝臓を液体窒素で急速凍結して、タンパク質含有量を測定して、出力をタンパク質含有量に正規化します。

5. 生化学的測定

  1. 灌流バッファーでの測定に適したアッセイ(社内または市販の比色アッセイまたはELISAアッセイ)を使用して、目的分子の濃度を定量します。このバッファーは、メタボロミクスやプロテオミクスなど、ほとんどのオミクスベースの技術に適合します。
    注:この研究では、尿素は以前に説明した比色アッセイに基づいて測定されました14。グルコースおよび非エステル化脂肪酸は、市販のキットを用いて定量した。

6. データ解析

  1. 経時的な分泌量を示すXYグラフでデータを表示します。
    注:in vitro灌流システムの長所の1つは、in vivo研究のように出力で測定された濃度(mmol / L)ではなく、実際の出力(濃度×流量、例:μmol / min)としてデータを表現できることです。異なるマウスモデルを比較する場合は肝臓重量に出力を正規化するか、脂肪含有量の増加が肝臓重量の増加に起因する可能性のある肥満または肝疾患のマウスモデルと対照マウスを比較する場合は、出力を総タンパク質含有量(BCAで測定)に正規化することを検討してください。
  2. 要約データを、ベースライン中および刺激期間(通常は15〜30分)の平均または合計出力を表す動物ごとの個々のドットとして提示するか、研究デザインに応じて各刺激期間の先行ベースラインを使用した増分出力として提示します。
  3. 対応のあるt検定(2つのグループ)または反復刺激を伴う一元配置分散分析(2つ以上のグループ)を使用してデータを分析し、複数の検定に適切な事後検定を行います。

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Representative Results

刺激または基質が目的の分子の放出につながるかどうかを判断するには、安定したベースラインが必要です。 図3A は、成功した実験の例を示しています。灌流肝臓における尿素の産生は2分間隔で測定され、SEM±平均として示されます。2 つの刺激期間のそれぞれに先行するベースライン期間は安定しています。2 つの刺激期間中の平均尿素生成量とそれぞれの先行ベースラインを 図 3B に示します。期間間の統計的有意性は、反復測定による一元配置分散分析を使用して検定されました。これらの結果から、混合アミノ酸による2回の連続した刺激に対する尿素反応は類似していると結論付けることができ、これは、異なる用量または試験化合物による反復刺激を評価する上で重要な対照実験である。

尿素生成に加えて、上記のプロトコルを使用して肝のグリコーゲン分解と脂肪分解を研究することが可能です。3C-Fは、グルカゴンの注入中の別の実験からのデータを示す。グルコース(図3C)および非エステル化脂肪酸(NEFA)(図3E)の放出を4分間で測定しました。グルコース注入中のグルコースとNEFAの強力な増加の前に、グルコース(図3C)とNEFA(図3E)の安定した基礎放出が観察されます。基礎状態およびグルカゴン注入中の平均値に基づいて、グルカゴンは肝臓のグリコーゲン分解(図3D)および脂肪分解(図3F)を急速に刺激すると結論付けることができます。

図4は、明らかに失敗した実験の例を示しています。尿素の基礎放出は不安定であり、刺激期間が互いに近すぎるため、次の刺激が始まる前に尿素の生成が基礎レベルに戻ることができません。安定した基礎期間がなければ、ある尿素反応を次の尿素反応と区別することはできません。これらのデータから、異なるグルコース濃度が灌流マウス肝臓におけるアミノ酸誘発性尿素生成に影響を与えるかどうかを結論付けることは不可能です。代わりに、実験プロトコルは、2つの連続した刺激の間に20〜30分のベースライン期間を設計して、各刺激期間の前に安定したベースラインに到達する必要があります。

Figure 3
図3:灌流マウス肝臓からの良質なデータ。 (A,B)尿素総量は、基礎条件中および混合アミノ酸(10 mM)およびグルコース(6 mM)の投与期間に応答して示されます。.データは、(A) SEM ±平均値、(B) 各刺激および先行する基礎期間の平均値 (各ドットはマウスを表す)、n = 6 として表されます。(CD)グルコースと(EF)非エステル化遊離脂肪酸(NEFA)の総出力は、基礎条件とグルカゴンの投与に対する反応(10 nM)で示されています。データは、基礎および刺激期間中の (C,E) ± SEM 平均値および (D,F) 平均値 (各ドットはマウスを表す)、n = 6 として表されます。この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

Figure 4
図4:灌流マウス肝臓からの低品質データ。 尿素総出力は、混合アミノ酸(10 mM)およびグルコース濃度の低下(18 mM、12 mM、6 mM、3 mM、および0 mM)に反応して基礎条件で示されます。データはSEM±平均値、n = 3として表されます。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。

補足図1:95%O 2 + 5%CO 2によるガス処理中のKrebs-Henseleit重炭酸緩衝液中の酸素および二酸化炭素およびpHの時間依存分圧。(A)酸素分圧、(B)二酸化炭素、および(C)95%O2 + 5%CO2によるガス注入開始後の指定された時点で灌流システムを通過した後に収集されたKrebs-Henseleit灌流緩衝液(実験前にpHを調整していない)のサンプル中のpH。灌流緩衝液サンプルは、血液ガス分析装置で測定した。この図をダウンロードするには、ここをクリックしてください。

補足 図2:酸素と二酸化炭素の分圧と灌流肝臓全体のpHの変化。(A)酸素分圧、(B)二酸化炭素、および(C)pH 肝臓に到達する直前および灌流肝臓を1分および180分で実験に通過させた後に収集されたKrebs-Henseleit灌流緩衝液のサンプル中。灌流サンプルは血液ガス分析装置で測定した。データは平均±標準偏差で表示されます。 **P < 0.01, ****P < 0.0001 は、Holm-Sidak 法を使用して複数の検定で補正された複数の対応のある t 検定によるものです。n =14 です。 この図をダウンロードするには、ここをクリックしてください。

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Discussion

単離された灌流マウス肝臓は、肝代謝の動態と分子メカニズムを研究するための強力な研究ツールです。分単位のサンプル収集が可能であるため、試験化合物が肝臓に及ぼす直接的な影響を詳細に評価できます。 in vivo研究と比較して、灌流肝臓は、血液によって運ばれる肝外因子を回避し、実験条件を完全に制御しながら、肝臓代謝を単独で研究することを可能にします。単離された肝細胞を用いた in vitro 研究と比較した肝灌流の利点は、肝構造、極性、帯状分裂、および血管の完全性の維持です。肝臓灌流のもう一つの利点は、サンプルサイズが大きい(3.5 mL/分)ことで、同じサンプルで複数の結果を測定できます。しかし、灌流肝臓は、転写調節に依存する効果を研究する場合には、そのようなメカニズムが発生するまでに数時間かかる可能性があるため、理想的ではありません。新陳代謝の研究に加えて、プロトコルは他の研究分野でレバー(ホルモンおよびhepatokineの分泌)および薬物および生体異物のレバー新陳代謝を研究するために適用されるかもしれない。

この方法の最も重要なステップは、門脈へのカテーテルの留置です。カテーテルの先端は、門脈の分岐点の直前、左右の肝門脈にあることが重要です(図2)。カテーテルの先端が押し出されすぎると、肝臓の一部だけが適切に灌流されます。門脈の奥深くに置きすぎると、膵十二指腸枝からの漏出が起こることがあります。採取のための2番目のカテーテルの留置は、このステップの肝臓がすでに酸素化緩衝液で灌流されているため、緊急性は低い。手術が正常に実行されると、肝臓は少なくとも3時間呼吸し、一定の圧力と灌流出力で反応します(補足図2)。この段階では、灌流システム内の気泡の回避が実験を成功させるための最も重要な要因です。緩衝液は酸素で連続的にガス化されるため、気泡を完全に回避することは困難ですが、気泡は灌流システムの気泡トラップに閉じ込められる必要があります。したがって、気泡トラップに注意を払い、空に近づいたら灌流バッファーを補充することが重要です。

Krebs-Henseleit緩衝液(KHB)は、肝灌流に最も広く使用されている溶液です13。古典的な製剤には2.5 mmol/L CaCl 2が含まれていますが、カルシウムがミトコンドリアの損傷に寄与することを示す以前の研究に基づいて、わずか1.25 mmol/L CaCl212の緩衝液を使用します。緩衝液への赤血球、アルブミン、またはグルコースの添加は必要ありません11。提案されたバッファーは、質量分析ベースのメタボロミクスなどの高度な生化学的手法を使用した分子プロファイリングも可能にします。最適な用量を決定し、生理学的効果と薬理学的効果を評価するために、さまざまな濃度の試験化合物を試験することができます。この研究で実施された実験では、10 mM AA は食後レベルに対応する高い生理学的範囲にあり、10 nM グルカゴンは薬理学的用量に対応します。図4に示すように、2つの連続する刺激の間に20〜30分のベースライン期間を含めることが不可欠であり、それぞれの応答のダイナミクスと分子メカニズムを比較できるようにすることができます。

灌流液サンプル中の血液は、尿素濃度やグルコース濃度の比色測定など、その後の分析に支障をきたす可能性があるため、避けることが重要です。平衡化期間の~15分後に採取されたサンプルに血液が現れた場合、輸液のために三方弁が開かれたとき、または気泡トラップが満たされたときに、肝下大静脈の血管クランプが正しく配置されていない可能性があります。

私たちの経験では、手術が成功すると、収集カテーテルを挿入してから数分以内に、~10 mmHg の安定した門脈圧と 3.5 mL/分の出力流量が得られます。圧力がかなり高いか、または継続的に増加している場合、または収集された出力流量が3.5 mL / minではないか、連続的に低下している場合は、いくつかのイベントを考慮する必要があります:1)すべての肝葉は均等に灌流され、均一な淡い色を示していますか?そうでない場合は、閉塞が発生している可能性があります(多くの場合、気泡、綿の棒で肝葉を慎重に「マッサージ」します;これは気泡を解放するのに役立ち、圧力がすぐに低下する場合があります)、または門脈カテーテルが押し上げられすぎて、肝門脈の2つの枝のうちの1つしか供給されていない可能性があります(慎重にカテーテルを数ミリ引き戻してみてください)。2)肝上下大静脈がねじれていませんか?これは、採取チューブの雄部を静脈に挿入されたカテーテルの雌部に取り付けるときに起こり得る。収集チューブを慎重に取り外し、圧力が下がるかどうかを観察します。3)採取カテーテルが肝上下大静脈を押し下げすぎて、カテーテルの先端が肝臓にくさびで留められていませんか?必要に応じて、慎重に数ミリ引っ込めます。

要約すると、灌流マウス肝臓は、生理学的に関連性のある in vitro 実験モデルであり、肝臓に対する特定の化合物の動的影響を研究するために使用できます。運用の品質は、得られるデータの品質にとって重要であり、私たちの経験では、満足のいく品質のデータが期待できるようになるまでには、~2か月のトレーニングが必要です。この技術が習得されれば、目的の遺伝子に関するトランスジェニックまたはノックアウトドナー動物の使用や、肝疾患のマウスモデルなど、この方法の可能性は数多くあります。ただし、実験は、潜在的な毒性の副作用( 生体内ではるかに重篤になる可能性が高い)または試験化合物の溶解度の低さによって制限される場合があります。このような化合物は、灌流前の適切な期間にドナー動物に経口投与されてもよい。

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Disclosures

著者は、この記事に関連する利益相反がないことを宣言します。

Acknowledgments

この研究とNicolai J. Wewer Albrechtsenは、ノボ ノルディスク財団のExcellence Emerging Investigator Grant - Endocrinology and Metabolism(申請番号.NNF19OC0055001)、European Foundation for the Study of Diabetes Future Leader Award(NNF21SA0072746)、Independent Research Fund Denmark、Sapere Aude(1052-00003B)を受賞しました。ノボ ノルディスク財団 Center for Protein Researchは、ノボ ノルディスク財団(助成金契約NNF14CC0001)の財政的支援を受けています。図 1B は biorender.com で作成されました。Dr. Rune E. Kuhre(Novo Nordisk A/S)には、灌流マウス肝臓に関する実りある議論をいただき、感謝いたします。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3-way stopcock BD 394601
Altromin breeding diet Altromin Spezialfutter 1319
Calcium chloride dihydrate (CaCl2·2H2O) Sigma C8106
Catheters (0.7 mm) BD 381812
Filter paper (pore size 2.0 µm) Millipore AP2029325
Glucose kit QuantiChromTM DIGL-100 Low concentration protocol
Ketamine MSD Animal Health 511485 90 mg/kg
Ligature (black sterile silk) Agnthos 14739
Magnesium sulfate (MgSO4) Sigma 230391
Non-esterified fatty acids kit Fujifilm Wako Chemicals NEFA-HR(2)
Operating table, heated on tripod stand, type 873 Harvard Bioscience, Inc. 733776
Potassium chloride (KCl) Sigma P9541
Potassium dihydrogen phosphate(KH2PO4) Merck 1.04877
Roller Pump, with four channels Harvard Bioscience, Inc. 730100
Sleek tape Mediq danmark 4001910
Sodium bicarbonate (NaHCO3) Sigma S5761
Sodium chloride (NaCl) Sigma S1679
Thermostatic Circulator Harvard Bioscience, Inc. 730125 Bath Volume 3 L, 230 V/50 Hz
Tubing Tygon E3603 Inner diameter 1.59 mm, outer diameter 3.18 mm
Universal perfusion system Harvard Bioscience, Inc. 732316 Basic unit uniper UP-100, type 834
Vamin Fresenius Kabi B05ABA01 Mixed amino acids
Vessel clamp adaptor Deutsche Biomedical DBC1002
Vessel clamps Deutsche Biomedical DBC1005
Windkessel Harvard Bioscience, Inc. 732068
Xylazine Rompun Vet 530701 10 mg/kg

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bale, S. S., Geerts, S., Jindal, R., Yarmush, M. L. Isolation and co-culture of rat parenchymal and non-parenchymal liver cells to evaluate cellular interactions and response. Scientific Reports. 6, 25329 (2016).
  2. Lauschke, V. M., et al. Massive rearrangements of cellular MicroRNA signatures are key drivers of hepatocyte dedifferentiation. Hepatology. 64 (5), 1743-1756 (2016).
  3. Seirup, M., et al. Rapid changes in chromatin structure during dedifferentiation of primary hepatocytes in vitro. Genomics. 114 (3), 110330 (2022).
  4. Gupta, R., et al. Comparing in vitro human liver models to in vivo human liver using RNA-Seq. Archive of Toxicology. 95 (2), 573-589 (2021).
  5. Bell, C. C., et al. Characterization of primary human hepatocyte spheroids as a model system for drug-induced liver injury, liver function, and disease. Scientific Reports. 6, 25187 (2016).
  6. Dewyse, L., Reynaert, H., van Grunsven, L. A. Best practices and progress in precision-cut liver slice cultures. International Journal of Molecular Sciences. 22 (13), 7137 (2021).
  7. Li, X., George, S. M., Vernetti, L., Gough, A. H., Taylor, D. L. A glass-based, continuously zonated and vascularized human liver acinus microphysiological system (vLAMPS) designed for experimental modeling of diseases and ADME/TOX. Lab on a Chip. 18 (17), 2614-2631 (2018).
  8. Broutier, L., et al. Culture and establishment of self-renewing human and mouse adult liver and pancreas 3D organoids and their genetic manipulation. Nature Protocols. 11 (9), 1724-1743 (2016).
  9. Bartošek, I., Guaitani, A., Miller, L. L. Isolated Liver Perfusion and its Applications. , Raven Press. New York. (1973).
  10. Gores, G. J., Kost, L. J., LaRusso, N. F. The isolated perfused rat liver: conceptual and practical considerations. Hepatology. 6 (3), 511-517 (1986).
  11. Mischinger, H. J., et al. An improved technique for isolated perfusion of rat livers and an evaluation of perfusates. Journal of Surgical Research. 53 (2), 158-165 (1992).
  12. Vairetti, M., et al. Correlation between the liver temperature employed during machine perfusion and reperfusion damage: role of Ca2. Liver Transplantation. 14 (4), 494-503 (2008).
  13. Ferrigno, A., Richelmi, P., Vairetti, M. Troubleshooting and improving the mouse and rat isolated perfused liver preparation. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 67 (2), 107-114 (2013).
  14. Zawada, R. J. X., Kwan, P., Olszewski, K. L., Llinas, M., Huang, S. -G. Quantitative determination of urea concentrations in cell culture medium. Biochemistry and Cell Biology. 87 (3), 541-544 (2009).

Tags

肝臓グルコース産生、尿素新生、脂肪分解、灌流マウス肝臓モデル、肝臓生物学、肝臓代謝、単離灌流肝臓、肝外因子、肝臓灌流、順行性灌流、門脈、クレブス・ヘンセライト重炭酸緩衝液、肝上下大静脈、肝下下大静脈、試験化合物評価、時間分解能、肝機能、生存率、内部統制、肝生理学、肝疾患
灌流マウス肝臓モデルを用いた肝臓のグルコース産生、尿素生成、脂肪分解の定量化
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Winther-Sørensen, M., Kemp, I.More

Winther-Sørensen, M., Kemp, I. M., Bisgaard, H. C., Holst, J. J., Wewer Albrechtsen, N. J. Hepatic Glucose Production, Ureagenesis, and Lipolysis Quantified using the Perfused Mouse Liver Model. J. Vis. Exp. (200), e65596, doi:10.3791/65596 (2023).

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