JoVE Journal > Immunology and Infection
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Divulgaciones
Acknowledgements
Materials
Referencias
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Inmunología y contagio

Mayi glikoz tolerans testi, akciğer işlev ölçümü ve akciğer fiksasyonu obezite ve pulmoner sonuçlar üzerine Engelli metabolizma etkisini incelemek için

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

Obezite sıklığı artıyor ve kronik akciğer hastalıkları riskini artırır. Temel mekanizmaları ve Önleme stratejileri, iyi tanımlanmış hayvan kurmak için modelleri ihtiyaç vardır. Burada, üç yöntem (glikoz tolerans testi, vücut pletismografisi ve akciğer fiksasyon) obezite etkisi farelerde akciğer sonuçlar üzerine eğitim sağlamak.

Abstract

Obezite ve solunum bozukluğu önemli sağlık sorunları vardır. Obezite böylece büyüyen bir sosyo-ekonomik yük temsil eden 2030 1 milyardan fazla obez bireyler dünya çapında beklenen sayıda sahip gelişmekte olan bir salgın haline geliyor. Aynı anda, diyabet gibi kalp ve kronik akciğer hastalıkları, dahil olmak üzere comorbidities, obezite ile ilgili sürekli olarak artmaktadır. Obezite astım exacerbations riski ile ilişkili olmasına rağmen solunum yolu semptomları ve kötü kontrol, kötüleşen işlevsel rolü obezite ve kronik akciğer hastalığı patogenezinde perişan metabolizma kez hafife nedir, ve temel moleküler mekanizmaları zor kalır. Bu makalede yöntemleri obezite etkisi metabolizma, hem de akciğer yapısı ve fonksiyonu değerlendirmek için mevcut amaçlamaktadır. Burada, fareler araştırmalar üç teknikler tarif: Obezite etkisi glikoz metabolizması; çözümlenecek mayi glikoz toleransı (ipGTT) (1) değerlendirilmesi (2) ölçüm havayolu direnci (Res) ve solunum sistemi uyumluluk obezite etkisi akciğer fonksiyonu; analiz etmek için (Cdyn) ve (3) hazırlık ve sonraki nicel histolojik değerlendirme için akciğer fiksasyonu. Obezite ile ilgili akciğer hastalıkları muhtemelen multifaktöriyel, potansiyel olumsuz etkisi Akciğer işlev ve tedaviye yanıt sistemik inflamatuar ve metabolik bozukluk kaynaklanan vardır. Bu nedenle, moleküler mekanizmaları ve roman tedavilerin etkisini incelemek için standart bir metodoloji esastır.

Introduction

Dünya Sağlık Örgütü (WHO göre) 2008 yılında, fazla 1.4 milyar yetişkinler 20 yaş ve üstü, yaş, vücut kitle indeksi (BMI) 25 veya fazlası ile aşırı kilolu muydun; Ayrıca, 200 milyondan fazla erkek ve yaklaşık 300 milyon kadınlardı obez (BMI≥30)1. Obezite ve metabolik sendrom hastalıklar çok sayıda için büyük risk faktörleri vardır. Obezite ve eşlik eden artan beyaz yağ dokusu kitle yakından tip 2 diyabet2,3, kardiyo-vasküler hastalıkları koroner kalp hastalığı (KKH), kalp yetmezliği (HF), Atriyal fibrilasyon4 de dahil olmak üzere için bağlanmıştır ve osteoartrit5, fonksiyonel rollerinin solunum bozukluğu patogenezinde kalır kötü anlaşılır. Ancak, epidemiyolojik çalışmalar obezite şiddetle exertional dispne, obstrüktif uyku apne Sendromu (OSAS), obezite hipoventilasyon Sendromu (İSG), kronik dahil olmak üzere Kronik solunum koşulları ile ilişkili olduğunu göstermiştir obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH), pulmoner emboli, aspirasyon pnömoni ve bronşiyal astım6,7,8,9. Potansiyel mekanizmaları, obezite ve perişan metabolizma bağlama örneğin, insülin direnci ve tip II diyabet, kronik akciğer hastalığı patogenezinde için sadece Ağırlık mekanik ve fiziksel sonuçlarını oluşturan havalandırma üzerinde aynı zamanda kazanç Neden bir kronik Subakut inflamatuar durumu10,11. Obezite ve etkili önleyici stratejileri ve tedavi yaklaşımları, eksikliği ile birleştiğinde akciğer hastalıkları son on yılda obezite ile ilgili akciğer yönetmek için yeni yollar tanımlamak için moleküler mekanizmaları araştırmak gereğini vurgulamaktadır hastalıklar.

Burada, obezite ve akciğer yapısı ve fonksiyonu fare modellerinde üzerindeki etkilerini araştırmak için önemli temelleri üç standart testleri, tarif: (1) mayi glikoz toleransı (ipGTT) (2) hava yolu direnci (Res) ölçümü ve solunum Sistem uyumluluğu (Cdyn); ve (3) hazırlık ve sonraki nicel histolojik değerlendirme için akciğer fiksasyonu. İpGTT bir ölçü glikoz alımı ve böylece metabolizma obezite etkisi güçlü tarama testidir. Yöntemi sadelik iyi standardizasyon ve bu nedenle sonuçlar karşılaştırılabilir laboratuvarlar arasında sağlar. Hiperglisemik kelepçeler veya izole adacıkları, çalışmaları gibi daha gelişmiş yöntemleri metabolik fenotip12ayrıntılı bir analiz için kullanılabilir. Burada bir akciğer sonuç üzerinde daha fazla çalışmalar için temel olarak sistemik ve metabolik bozukluğu obezite ile ilişkili durumunu tanımlamak için oral glikoz toleransı değerlendirmek. Obezite ve metabolik bozukluk akciğer fonksiyon üzerindeki etkisini değerlendirmek için havayolu direnci (Res) ve solunum sistemi uyumluluk (Cdyn) ölçülür. Akciğer hastalığı karakterize etmek için akciğer işlev değerlendirmesi için kontrolsüz gibi ölçülü yöntemleri kullanılabilir. Hayvanlar özgürce hareket kontrolsüz pletismografisi taklit eder nefes desenleri yansıtan doğal bir durum; Buna ek olarak, daha doğru13Res ve cDyn derinden imzalat farelerde dinamik akciğer mekaniği, değerlendirmek için giriş empedansı ölçümü gibi invaziv yöntemler vardır. Bu yana Kronik solunum koşulları akciğer dokusu histolojik değişiklikler tarafından yansıtılır, daha fazla çözümleme için uygun akciğer fiksasyon her an olabilir. Doku fiksasyon ve hazırlık yöntemi seçimi, örneğin, Havayolları ya da akciğer parankimi14iletken okudu akciğer yuvası üzerinde bağlıdır. Burada, obezite etkisi astım gelişimi üzerine eğitim için iletken solunum yolları nitel ve nicel bir değerlendirme sağlar bir yöntemi açıklanmaktadır.

Protocol

Tüm hayvan yordamları yerel hükümet yetkilileri tarafından onaylanmış protokolleri ile uyumlu yapılmıştır (arazi NRW, AZ: 2012.A424) ve Alman hayvan refahı hukuk ve refah üzerinde düzenlemeler veya deneyler için kullanılan hayvanların uygun olduğunu diğer bilimsel amaçlar. Akciğer fonksiyonu analizi akciğer yapısı etkileyebilir ve bu nedenle sonraki histolojik analizler, Res ve Cdyn ve hazırlık ve akciğer Histomorfometri için fiksasyonu ölçüm farklı hayvanlarda gerçekleştirilmesi gerekiy…

Representative Results

Mayi glikoz tolerans testi (ipGTT) (şekil 4) temsilcisi sonuçlarını, Hematoksilen Eozin gösteren akciğer fonksiyon testi (şekil 5) ve temsilcisi görüntüleri akciğer (şekil 6) lekeli. İpGTT farelerde obez (mavi) yüksek yağlı diyet (HFD) 7 hafta sonra gerçekleştirildi. Standart diyet beslenen farelerin denetimleri (siyah) g?…

Discussion

Bu rapor üç iletişim kuralları için Obezite glikoz metabolizması ve pulmoner sonuçları üzerinde etkisini analiz etmek üç farklı yöntem sunar. İlk olarak, glikoz tolerans testi hücre içi glikoz alımı analiz etmek için bir fırsat sunuyor ve insülin direnci göstergesi olabilir. İkinci olarak, tüm vücut pletismografisi Akciğer işlev ölçmek için bir teknik ve böylece yeni tedavilerin etkinliğini test etmek yararlıdır. Üçüncü olarak, bir standart fiksasyon protokol, obezite yapısal deği?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Deneyler Marga ve Walter koza-Stiftung, Kerpen, Almanya tarafından desteklenen edildi; 210-02-16 (MAAA), proje 210-03-15 (MAAA) proje ve Alman Araştırma Vakfı (DFG; AL1632-02; MAAA), Bonn, Almanya; Merkezi moleküler tıp Köln (CMMC; Üniversite Hastanesi Köln; Kariyer gelişme programı; MAAA), Köln servet (Tıp Fakültesi, Köln Üniversitesi; 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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referencias

  1. Kelly, T., Yang, W., Chen, C. S., Reynolds, K., He, J. Global burden of obesity in 2005 and projections to 2030. Int J Obes (Lond). 32, 1431-1437 (2008).
  2. Freemantle, N., Holmes, J., Hockey, A., Kumar, S. How strong is the association between abdominal obesity and the incidence of type 2 diabetes?. International journal of clinical practice. 62, 1391-1396 (2008).
  3. Wassink, A. M. J., et al. Waist circumference and metabolic risk factors have separate and additive effects on the risk of future Type 2 diabetes in patients with vascular diseases. A cohort study. Diabetic Medicine. 28, 932-940 (2011).
  4. Oktay, A. A., et al. The Interaction of Cardiorespiratory Fitness with Obesity and the Obesity Paradox in Cardiovascular Disease. Progress in cardiovascular diseases. , (2017).
  5. Azamar-Llamas, D., Hernandez-Molina, G., Ramos-Avalos, B., Furuzawa-Carballeda, J. Adipokine Contribution to the Pathogenesis of Osteoarthritis. Mediators Inflamm. 2017, 5468023 (2017).
  6. Koenig, S. M. Pulmonary complications of obesity. The American journal of the medical sciences. 321, 249-279 (2001).
  7. Stunkard, A. J. Current views on obesity. The American journal of medicine. 100, 230-236 (1996).
  8. Murugan, A. T., Sharma, G. Obesity and respiratory diseases. Chron Respir Dis. 5, 233-242 (2008).
  9. Zammit, C., Liddicoat, H., Moonsie, I., Makker, H. Obesity and respiratory diseases. International journal of general medicine. 3, 335-343 (2010).
  10. Ouchi, N., Parker, J. L., Lugus, J. J., Walsh, K. Adipokines in inflammation and metabolic disease. Nat Rev Immunol. 11, 85-97 (2011).
  11. McArdle, M. A., Finucane, O. M., Connaughton, R. M., McMorrow, A. M., Roche, H. M. Mechanisms of obesity-induced inflammation and insulin resistance: insights into the emerging role of nutritional strategies. Front Endocrinol (Lausanne). 4, 52 (2013).
  12. Ayala, J. E., et al. Standard operating procedures for describing and performing metabolic tests of glucose homeostasis in mice. Disease models & mechanisms. 3, 525-534 (2010).
  13. Bates, J. H., Irvin, C. G. Measuring lung function in mice: the phenotyping uncertainty principle. J Appl Physiol. 94 (1985), 1297-1306 (2003).
  14. Hsia, C. C., Hyde, D. M., Ochs, M., Weibel, E. R. An official research policy statement of the American Thoracic Society/European Respiratory Society: standards for quantitative assessment of lung structure. Am J Respir Crit Care Med. 181, 394-418 (2010).
  15. Hoogstraten-Miller, S. L., Brown, P. A. Techniques in aseptic rodent surgery. Curr Protoc Immunol. Chapter 1, (2008).
  16. Heydemann, A. An Overview of Murine High Fat Diet as a Model for Type 2 Diabetes Mellitus. Journal of diabetes research. 2016, 2902351 (2016).
  17. Asha, G. V., Raja Gopal Reddy, M., Mahesh, M., Vajreswari, A., Jeyakumar, S. M. Male mice are susceptible to high fat diet-induced hyperglycaemia and display increased circulatory retinol binding protein 4 (RBP4) levels and its expression in visceral adipose depots. Archives of physiology and biochemistry. 122, 19-26 (2016).
  18. Jovicic, N., et al. Differential Immunometabolic Phenotype in Th1 and Th2 Dominant Mouse Strains in Response to High-Fat Feeding. PLoS One. 10, e0134089 (2015).
  19. Fontaine, D. A., Davis, D. B. Attention to Background Strain Is Essential for Metabolic Research: C57BL/6 and the International Knockout Mouse Consortium. Diabetes. 65, 25-33 (2016).
  20. Muniyappa, R., Lee, S., Chen, H., Quon, M. J. Current approaches for assessing insulin sensitivity and resistance in vivo: advantages, limitations, and appropriate usage. Am J Physiol Endocrinol Metab. 294, E15-E26 (2008).
  21. Heijboer, A. C., et al. Sixteen hours of fasting differentially affects hepatic and muscle insulin sensitivity in mice. Journal of lipid research. 46, 582-588 (2005).
  22. Heikkinen, S., Argmann, C. A., Champy, M. F., Auwerx, J. Evaluation of glucose homeostasis. Current protocols in molecular biology. Chapter 29, (2007).
  23. McGuinness, O. P., Ayala, J. E., Laughlin, M. R., Wasserman, D. H. NIH experiment in centralized mouse phenotyping: the Vanderbilt experience and recommendations for evaluating glucose homeostasis in the mouse. Am J Physiol Endocrinol Metab. 297, E849-E855 (2009).
  24. Ayala, J. E., Bracy, D. P., McGuinness, O. P., Wasserman, D. H. Considerations in the design of hyperinsulinemic-euglycemic clamps in the conscious mouse. Diabetes. 55, 390-397 (2006).
  25. Lodhi, I. J., Semenkovich, C. F. Why we should put clothes on mice. Cell Metab. 9, 111-112 (2009).
  26. Swoap, S. J., Gutilla, M. J., Liles, L. C., Smith, R. O., Weinshenker, D. The full expression of fasting-induced torpor requires beta 3-adrenergic receptor signaling. J Neurosci. 26, 241-245 (2006).
  27. Geiser, F. Metabolic rate and body temperature reduction during hibernation and daily torpor. Annu Rev Physiol. 66, 239-274 (2004).
  28. Mead, J. Mechanical properties of lungs. Physiological reviews. 41, 281-330 (1961).
  29. Lundblad, L. K., Irvin, C. G., Adler, A., Bates, J. H. A reevaluation of the validity of unrestrained plethysmography in mice. J Appl Physiol. 93, 1198-1207 (2002).
  30. Lundblad, L. K., et al. Penh is not a measure of airway resistance!. Eur Respir J. 30, 805 (2007).
  31. Adler, A., Cieslewicz, G., Irvin, C. G. Unrestrained plethysmography is an unreliable measure of airway responsiveness in BALB/c and C57BL/6 mice. J Appl Physiol. 97, 286-292 (2004).
  32. Fairchild, G. A. Measurement of respiratory volume for virus retention studies in mice. Applied microbiology. 24, 812-818 (1972).
  33. Brown, R. H., Wagner, E. M. Mechanisms of bronchoprotection by anesthetic induction agents: propofol versus ketamine. Anesthesiology. 90, 822-828 (1999).
  34. Goyal, S., Agrawal, A. Ketamine in status asthmaticus: A review. Indian journal of critical care medicine: peer-reviewed, official publication of Indian Society of Critical Care Medicine. 17, 154-161 (2013).
  35. Doi, M., Ikeda, K. Airway irritation produced by volatile anaesthetics during brief inhalation: comparison of halothane, enflurane, isoflurane and sevoflurane. Canadian journal of anaesthesia = Journal canadien d’anesthesie. 40, 122-126 (1993).
  36. Braber, S., Verheijden, K. A., Henricks, P. A., Kraneveld, A. D., Folkerts, G. A comparison of fixation methods on lung morphology in a murine model of emphysema. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 299, L843-L851 (2010).
  37. Weibel, E. R., Limacher, W., Bachofen, H. Electron microscopy of rapidly frozen lungs: evaluation on the basis of standard criteria. Journal of applied physiology: respiratory, environmental and exercise physiology. 53, 516-527 (1982).
  38. Rolls, G. . Process of Fixation and the Nature of Fixatives. , (2017).
  39. Winsor, L., Woods, A., Ellis, R. Tissue processing. Laboratory histopathology. , 4.2-1-4.2-39 (1994).
  40. Pearse, A. . Histochemistry, theoretical and applied. , (1980).
  41. Weibel, E. R. Morphological basis of alveolar-capillary gas exchange. Physiological reviews. 53, 419-495 (1973).
  42. Bur, S., Bachofen, H., Gehr, P., Weibel, E. R. Lung fixation by airway instillation: effects on capillary hematocrit. Experimental lung research. 9, 57-66 (1985).
  43. Bachofen, H., Ammann, A., Wangensteen, D., Weibel, E. R. Perfusion fixation of lungs for structure-function analysis: credits and limitations. Journal of applied physiology: respiratory, environmental and exercise physiology. 53, 528-533 (1982).
  44. Balcombe, J. P., Barnard, N. D., Sandusky, C. Laboratory routines cause animal stress. Contemporary topics in laboratory animal science. 43, 42-51 (2004).

Tags

Intraperitoneal Glucose Tolerance TestLung Function MeasurementLung FixationObesityImpaired MetabolismPulmonary OutcomesRespiratory ResearchMetabolic DisordersLung StructureLung FunctionChronic Lung DiseasesTherapeutic ApproachesCOPDAsthmaFasted Blood GlucoseGlucose InjectionLung Function AssessmentAnesthesiaAnimal Models

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
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).
Descargar cita
Reimpresiones y permisos

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image