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Inmunología y contagio

Prueba de tolerancia a glucosa intraperitoneal, medición de función pulmonar y la fijación del pulmón para estudiar el impacto de la obesidad y metabolismo deteriorado de resultados pulmonares

Published: March 15, 2018
doi:
10.3791/56685
, , , , , , ,
1Translational Experimental Pediatrics, Experimental Pulmonology, Department of Pediatrics and Adolescent Medicine,University of Cologne, 2Department of Pediatrics and Adolescent Medicine,University of Cologne, 3Division of Experimental Pediatrics and Metabolism, University Children’s Hospital,Heinrich Heine University Düsseldorf

Summary

La incidencia de la obesidad está aumentando y aumenta el riesgo de enfermedades pulmonares crónicas. Establecer los mecanismos subyacentes y estrategias preventivas, el animal bien definido son necesarios modelos. Presentamos tres métodos (prueba de tolerancia a la glucosa, pletismografía corporal y fijación del pulmón) para estudiar el efecto de la obesidad sobre los resultados de pulmonares en ratones.

Abstract

Obesidad y trastornos respiratorios son importantes problemas de salud. La obesidad se está convirtiendo en una epidemia emergente con el número esperado de individuos obesos más 1 billón en todo el mundo en 2030, lo que representa una carga socioeconómica creciente. Al mismo tiempo, relacionadas con la obesidad comorbilidades, incluyendo diabetes, así como corazón y enfermedades pulmonares crónicas, están continuamente en aumento. Aunque la obesidad se ha asociado con mayor riesgo de las exacerbaciones del asma, empeoramiento de los síntomas respiratorios y un control deficiente, el papel funcional de la obesidad y el metabolismo perturbado en la patogenesia de la enfermedad pulmonar crónica es a menudo subestimado, y los mecanismos moleculares subyacentes permanecen fuera de alcance. Este artículo pretende presentar métodos para evaluar el efecto de la obesidad sobre el metabolismo, así como la estructura pulmonar y función. Aquí, Describimos tres técnicas para los estudios de ratones: (1) evaluación de la tolerancia a la glucosa intraperitoneal (ipGTT) para analizar el efecto de la obesidad sobre el metabolismo de la glucosa; (2) medición de la resistencia de vía aérea (Res) y cumplimiento del sistema respiratorio (Cdyn) para analizar el efecto de la obesidad sobre la función pulmonar; y (3) preparación y fijación del pulmón para evaluación histológica cuantitativa posterior. Enfermedades pulmonares relacionadas con la obesidad son probablemente multifactoriales, de desregulación inflamatoria y metabólica sistémica que potencialmente negativamente influyen en la función pulmonar y la respuesta al tratamiento. Por lo tanto, una metodología estandarizada para el estudio de mecanismos moleculares y el efecto de nuevos tratamientos es esencial.

Introduction

Según la Salud Organización Mundial (OMS) en 2008, más de 1,4 billones de adultos, más de 20 años, tenían sobrepeso con índice de masa corporal (IMC) mayor o igual a 25; Además, más 200 millones de hombres y casi 300 millones de mujeres eran obesos (BMI≥30)1. Obesidad y síndrome metabólico son factores de riesgo para una multitud de enfermedades. Obesidad y tejido adiposo blanco aumento concomitante masa ha estado íntimamente vinculado al tipo 2 diabetes2,3, enfermedades cardiovasculares incluyendo la enfermedad cardíaca coronaria (CHD), insuficiencia cardiaca (IC), fibrilación auricular4 y artrosis5, su papel funcional en la patogenesia de desórdenes respiratorios siguen siendo mal entendidos. Sin embargo, estudios epidemiológicos han demostrado que la obesidad está fuertemente asociada con enfermedades respiratorias crónicas, incluyendo disnea del exertional, síndrome de apnea obstructiva del sueño (SAOS), síndrome de obesidad hipoventilación (SOH), crónica enfermedad pulmonar obstructiva (EPOC) y embolia pulmonar, neumonía por aspiración, asma bronquial6,7,8,9. Posibles mecanismos de vinculación de obesidad y metabolismo perturbado, por ejemplo, resistencia a la insulina y tipo diabetes II, a la patogenesia de la enfermedad pulmonar crónica comprenden no sólo las consecuencias mecánicas y físicas de peso aumento en la ventilación sino también inducir un estado inflamatorio subagudo crónico10,11. El aumento de la obesidad y las enfermedades pulmonares durante la última década, juntadas con la falta de estrategias preventivas eficaces y enfoques terapéuticos, destaca la necesidad de investigar los mecanismos moleculares para definir nuevas vías para la gestión de pulmón relacionados con la obesidad enfermedades.

Aquí, Describimos tres pruebas estándares, que son bases importantes para investigar la obesidad y su impacto en la estructura pulmonar y la función en modelos de ratón: (1) intraperitoneal glucosa tolerancia (ipGTT) (2) medición de la resistencia (Res) de la vía aérea y respiratorio cumplimiento del sistema (Cdyn); y (3) preparación y fijación del pulmón para evaluación histológica cuantitativa posterior. La ipGTT es una prueba de detección robusta a la captación de glucosa medida y así el efecto de la obesidad sobre el metabolismo. La simplicidad del método permite buena estandarización y por lo tanto la comparabilidad de resultados entre laboratorios. Métodos más sofisticados, tales como abrazaderas de hyperglycemic o estudios en islotes aislados, pueden utilizarse para un análisis detallado del fenotipo metabólico12. Aquí evaluar tolerancia a la glucosa para definir un estado de obesidad asociados de trastorno metabólico y sistémico como la base para estudios posteriores en un resultado pulmonar. Para evaluar el efecto de la obesidad y desorden metabólico sobre la función pulmonar, se evaluó la resistencia de vía aérea (Res) y cumplimiento del sistema respiratorio (Cdyn). Para caracterizar la enfermedad pulmonar, están disponibles sin restricciones, así como restringidos métodos para la evaluación de la función pulmonar. Pletismografía libre libremente mover animales imita un estado natural, lo que refleja patrones de respiración; en contraste, métodos invasivos, tales como medición de la impedancia de entrada de Res y cDyn en ratones profundamente anestesiados para evaluar la mecánica pulmonar dinámica, son más exactos13. Enfermedades respiratorias crónicas son reflejados por alteraciones histologic del tejido pulmonar, fijación de pulmón adecuada para su posterior análisis es inminente. La elección del método de fijación del tejido y la preparación depende del compartimiento del pulmón que se estudiará, por ejemplo, conducción de las vías respiratorias o de parénquima pulmonar14. Aquí, describimos un método que permite la evaluación cualitativa y cuantitativa de las vías aéreas conductoras para estudiar el efecto de la obesidad en el desarrollo de asma.

Protocol

Animales todos los procedimientos se realizaron en cumplimiento de protocolos de actuación aprobados por las autoridades del gobierno local (tierra NRW, AZ: 2012.A424) y estaban de acuerdo con la ley de bienestar animal alemán y las normas sobre el bienestar de los animales utilizados para experimentos o para otros fines científicos. Desde análisis de función de pulmón pueden afectar la estructura del pulmón y por lo tanto posteriores analiza histológica, debe realizarse la medición de Res Cdyn y preparación y …

Representative Results

Resultados representativos de la prueba de tolerancia a glucosa intraperitoneal (ipGTT) (figura 4), imágenes de prueba (figura 5) y representante de la función de pulmón que ilustran hematoxilina y eosina teñidos pulmones (figura 6). La ipGTT fue realizado en ratones obesos (azul) después de 7 semanas de dieta alta en grasa (HFD). Rato…

Discussion

Este informe proporciona tres protocolos para tres diferentes métodos analizar el impacto de la obesidad sobre el metabolismo de la glucosa y resultados pulmonares. En primer lugar, la prueba de tolerancia a la glucosa ofrece la oportunidad de analizar la captación de glucosa intracelular y puede ser indicativa de resistencia a la insulina. En segundo lugar, pletismografía del cuerpo entero es una técnica para medir la función pulmonar y es así útil para probar la eficacia de nuevos tratamientos. En tercer lugar, …

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Los experimentos fueron apoyados por la Marga y Walter Boll-Stiftung, Kerpen, Alemania; 210-02-16 (MAAA), proyecto 210-03-15 (MAAA) del proyecto y por la Fundación de investigación alemana (DFG; AL1632-02; MAAA), Bonn, Alemania; Centro de Medicina Molecular de Colonia (CMMC; Hospital de la Universidad de Colonia; Programa de adelanto de carrera; MAAA), fortuna Köln (Facultad de medicina, Universidad de Colonia; KD).

Materials

GlucoMen LX A.Menarini diagnostics, Firneze, Italy 38969 blood glucose meter
GlucoMen LX Sensor A.Menarini diagnostics, Firneze, Italy 39765 Test stripes
Glucose 20% B. Braun, Melsung, Germany 2356746
FinePointe Software DSI, MC s´Hertogenbosch, Netherlands 601-1831-002
FinePointe RC Single Site Mouse Table DSI, MC s´Hertogenbosch, Netherlands 601-1831-001
FPRC Controller DSI, MC s´Hertogenbosch, Netherlands 601-1075-001
FPRC Aerosol Block DSI, MC s´Hertogenbosch, Netherlands 601-1106-001
Aerogen neb head-5.2-4um DSI, MC s´Hertogenbosch, Netherlands 601-2306-001
Forceps FST, British Columbia, Canada 11065-07
Blunt scissors FST, British Columbia, Canada 14105-12
Micro scissors FST, British Columbia, Canada 15000-00
Perma-Hand 4-0 Ethicon, Puerto Rico, USA 736H Surgical suture
Roti-Histofix 4% Roth P087.1 4% Paraformaldehyd
Ketaset Zoetis, Berlin, Germany 10013389 Ketamine
Rompun 2% Bayer, Leverkusen, Germany 770081 Xylazine
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Referencias

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Citar este artículo
Dinger, K., Mohr, J., Vohlen, C., Hirani, D., Hucklenbruch-Rother, E., Ensenauer, R., Dötsch, J., Alejandre Alcazar, M. A. Intraperitoneal Glucose Tolerance Test, Measurement of Lung Function, and Fixation of the Lung to Study the Impact of Obesity and Impaired Metabolism on Pulmonary Outcomes. J. Vis. Exp. (133), e56685, doi:10.3791/56685 (2018).
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