نماذج الحادة والمزمنة من ارتفاع السكر في الدم في الزرد: وهناك طريقة لتقييم تأثير ارتفاع السكر في الدم على الخلايا العصبية و بيوديستريبوتيون من راديولابيلد الجزيئات
Summary
يصف هذا العمل أساليب لإنشاء نماذج ارتفاع السكر في الدم الحادة والمزمنة في الزرد. والهدف من ذلك هو التحقيق في تأثير ارتفاع السكر في الدم على العمليات الفسيولوجية، مثل التأسيسية والإصابة الناجم عن الخلايا العصبية. ويبرز العمل أيضا استخدام الزرد لمتابعة الجزيئات راديولابيلد (هنا، [ 18 F] -FDG) باستخدام بيت / كت.
Abstract
ارتفاع السكر في الدم هو قضية صحية رئيسية تؤدي إلى القلب والأوعية الدموية والخلل الوظيفي. على سبيل المثال، فإنه يرتبط مع زيادة المشاكل العصبية بعد السكتة الدماغية ويظهر أن يضعف العمليات العصبية. ومن المثير للاهتمام، وقد ظهرت الزرد الكبار مؤخرا باعتبارها نموذجا ذات الصلة ومفيدة لمحاكاة ارتفاع السكر في الدم / السكري والتحقيق تكوين الخلايا العصبية التأسيسية والتجدد. يوفر هذا العمل أساليب لتطوير نماذج الزرد من ارتفاع السكر في الدم لاستكشاف تأثير ارتفاع السكر في الدم على تكاثر الخلايا الدماغية في ظل ظروف التماثل و إصلاح الدماغ. يتم تأسيس ارتفاع السكر في الدم الحاد باستخدام الحقن داخل الصفاق من D- الجلوكوز (2.5 غرام / كجم من وزن الجسم) في الزرد الكبار. يسبب ارتفاع السكر في الدم المزمن عن طريق غمر الزرد الكبار في D- الجلوكوز (111 ملم) تحتوي على المياه لمدة 14 يوما. يتم وصف قياسات مستوى السكر في الدم لهذه النهج المختلفة. طرق للتحقيق في تأثير ارتفاع السكر في الدم على كونستيتويف aوتجدد الخلايا العصبية التجدد، من خلال وصف إصابة ميكانيكية من تلسينيفالون، تشريح الدماغ، وتضمين البارافين و سيكتيونينغ مع مشراح، وأداء الإجراءات المناعية، وتظهر. وأخيرا، يتم وصف طريقة استخدام الزرد كنموذج ذات الصلة لدراسة بيوديستريبوتيون من الجزيئات راديولبلد (هنا، [ 18 F] -FDG) باستخدام بيت / كت.
Introduction
ويعرف ارتفاع السكر في الدم على أنه مستويات السكر في الدم المفرطة. على الرغم من أنه يمكن أن يعكس حالة من التوتر الحاد، وارتفاع السكر في الدم هو أيضا حالة من شأنها أن تؤدي في كثير من الأحيان إلى تشخيص مرض السكري، واضطراب مزمن من إفراز الأنسولين و / أو المقاومة. في عام 2016، بلغ عدد البالغين الذين يعانون من مرض السكري 422 مليون شخص في جميع أنحاء العالم، و 1.5 مليون شخص يموتون سنويا من هذا المرض، مما يجعله مشكلة صحية كبيرة 1 . في الواقع، يؤدي مرض السكري غير المنضبط إلى العديد من الاضطرابات الفسيولوجية التي تؤثر على الجهاز القلبي الوعائي والكلى، والجهاز العصبي المحيطي والمركزي.
ومن المثير للاهتمام، ارتفاع السكر في الدم الحاد والمزمن قد يغير الإدراك ويساهم في كل من الخرف والاكتئاب 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 . وبالإضافة إلى ذلك، قبول المرضى ثوقد ارتبط ارتفاع السكر في الدم مع أسوأ وظيفية، العصبية، والبقاء على قيد الحياة النتائج بعد السكتة الدماغية 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 . وقد تبين أيضا أن ارتفاع السكر في الدم / مرض السكري يؤثر على الخلايا العصبية الكبار، وهي عملية تؤدي إلى توليد الخلايا العصبية الجديدة، من خلال التأثير على نشاط الخلايا الجذعية العصبية والتمايز العصبية، والهجرة، والبقاء على قيد الحياة 2 ، 12 .
على النقيض من الثدييات والأسماك تيلوست، مثل الزرد، وعرض النشاط العصبي الشديد في جميع أنحاء الدماغ كله، ويظهر قدرة بارزة على إصلاح الدماغ خلال سن البلوغ 13 ، 14 ، 15 ، 16 . ومن الجدير بالذكر أن هذه القدرات ممكنة بسبب استمرار النيورال الجذعية / السلف الخلايا، بما في ذلك الدبقية شعاعي و نيوروبلاستس 17 ، 18 ، 19 . وبالإضافة إلى ذلك، ظهرت الزرد مؤخرا كنموذج لدراسة الاضطرابات الأيضية، بما في ذلك السمنة وارتفاع السكر في الدم / مرض السكري 20 ، 21 ، 22 .
على الرغم من أن الزرد هو نموذج معترف بها جيدا من ارتفاع السكر في الدم وتوليد الأعصاب، وقد حققت دراسات قليلة تأثير ارتفاع السكر في الدم على التوازن الدماغ والوظيفة المعرفية 12 ، 23 . لتحديد تأثير ارتفاع السكر في الدم على كونستيتويف والإصابة الناجمة عن تكاثر خلايا الدماغ، تم إنشاء نموذج من ارتفاع السكر في الدم الحاد من خلال الحقن داخل الصفاق من D- الجلوكوز. وبالإضافة إلى ذلك، تم استنساخ نموذج من ارتفاع السكر في الدم المزمن من خلال غمر الأسماك في الماء تستكمل ثإيث D- الجلوكوز 12 . يعرض الزرد العديد من المزايا في مجال البحوث. فهي رخيصة، وسهلة لرفع، وشفافة خلال المراحل الأولى من التنمية، وجينومها تم تسلسلها. في سياق هذا العمل، فإنها تظهر أيضا العديد من المزايا الإضافية: (1) أنها تشترك في العمليات الفسيولوجية مماثلة مع البشر، مما يجعلها أداة حاسمة للبحوث الطبية الحيوية. (2) أنها تسمح للتحقيق السريع لتأثير ارتفاع السكر في الدم على التوازن الدماغ وتوليد الأعصاب، نظرا لنشاط عصبي على نطاق واسع وقوية. و (3) أنها نموذج بديل، مما يسمح للحد من عدد من الثدييات المستخدمة في البحوث. وأخيرا، يمكن استخدام الزرد كنموذج لاختبار بيوديستريبوتيون من الجزيئات راديولبلد والعوامل العلاجية المحتملة باستخدام بيت / كت.
الهدف العام من الإجراء التالي هو توثيق بصريا كيفية إعداد نماذج من ارتفاع السكر في الدم الحاد والمزمن في الزرد، واستخدام زيبأسماك البحر لتقييم إعادة عرض الدماغ في ظروف فرط سكر الدم، ورصد الجزيئات راديولبلد (هنا، [ 18 F] -FDG) باستخدام بيت / كت.
Protocol
Representative Results
Discussion
يصف هذا العمل أساليب مختلفة لإنشاء النماذج الحادة والمزمنة من ارتفاع السكر في الدم في الزرد. وتتمثل المزايا الرئيسية لهذه الإجراءات في ما يلي: (1) أنها تسمح بانخفاض عدد الثدييات المستخدمة في البحث، (2) أنها بسيطة لإعداد وسريعة لتنفيذ، و (3) أنها اقتصادية. ولذلك، فإن مثل ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نتوجه بالشكر الجزيل إلى مديرية الجامعة الفرنسية (دان) من جامعة لا ريونيون لتحرير الفيديو (على وجه الخصوص، جان فرانسوا فيفريه، وإريك إسناولت، وسيلفان دوكاس)، وليندا روز موتاجان لتعليق الصوت، ماري أوزبورن بيلجرين والصوت عبر، ومنصة سيريوي. وقد حظي هذا العمل بدعم من المنح المقدمة من جامعة لا ريونيون (بونوس كواليتي ريشيرتش، ووسيتيفس إنسيتاتيفس)، و كونسيل ريجيونال دي لا ريونيون، وروبيان ونيون (كبر / فيدر)، و فيلانسيا أسوسياتيون. وحصلت الرابطة على منحة زمالة من وزارة التعليم الوطنية، ورابطة الدراسات العليا والبحث العلمي، وجامعة لا ريونيون (كونترات دوكتورال).
Materials
| 1mL Luer-Lok Syringe | BD, USA | 309628 | |
| 4',6'-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Sigma-Aldrich, Germany | D8417 | |
| 7 mL bijou container plain lab | Dutscher, France | 080171 | |
| D-glucose | Sigma-Aldrich, Germany | 67021 | |
| Digital camera | Life Sciences, Japan | Hamamatsu ORCA-ER | |
| Disposable base molds | Simport, Canada | M475-2 | |
| Donkey anti-rabbit Alexa fluor 488 | Life Technologies, USA | A21206 | |
| Embedding center | Thermo Scientific, USA | Shandon Histocentre 3 | |
| Fluorescence microscope | Nikon, Japan | Eclipse 80i | |
| Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) | Cyclotron, France | ||
| Glucometer test strip | LifeScan, France | One-Touch 143 Ultra | |
| Goat anti-mouse Alexa fluor 594 | Life Technologies, USA | A11005 | |
| In-Vivo Imaging System | TriFoil Imaging, Canada | Triumph Trimodality | |
| Microtome | Thermo Scientific, USA | Microm HM 355 S | |
| Monoclonal mouse anti-PCNA | DAKO, USA | clone PC10 | |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich, Germany | P6148-500G | |
| Polyclonal rabbit anti-GFAP | DAKO, USA | Z033429 | |
| Slide drying bench | Electrothermal, USA | MH6616 | |
| Sodium chloride | Sigma-Aldrich, Germany | S9888 | |
| Sodium citrate trisodium salt dehydrate | Prolabo, France | 27833.294 | |
| Sterile needle | BD Microlance 3 | 30 G 1/2 ; 0.3 mm x 13 mm | |
| Student Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 91150-20 | |
| Student surgical scissors | Fine Science Tools | 91400-14 | |
| Superfros Plus Gold Slides | Thermo Scientific, USA | FT4981GLPLUS | |
| Surgical microscope | Leica, France | M320-F12 | |
| Tissue embedding cassettes | Simport, Canada | M490-10 | |
| Tissue embedding medium | LeicaBiosystems, USA | 39602004 | |
| Toluene | Sigma-Aldrich, Germany | 244511 | |
| Tricaine MS-222 | Sigma-Aldrich, Germany | A5040 | |
| Triton X100 | Sigma-Aldrich, Germany | X100-500 mL | |
| Vectashield medium | Vector Laboratories, USA | H-1000 | |
| Xylene | Sigma-Aldrich, Germany | 534056 | |
| Fish Strain | AB | ||
| Saline phosphate buffer (10X PBS) pH 7.4 (for 1 liter) | For preparing 10X PBS, add the following salts and complete to 1 liter with distilled water | ||
| Potassium chloride (MM : 74.55 g/mol): 2.00 g | Sigma-Aldrich, Germany | 746436 | |
| Potassium phosphate monobasic (MM: 136,09 g/mol): 2.40g | Sigma-Aldrich, Germany | 795488 | |
| Sodium chloride (MM : 58.44 g/mol): 80.00 g | Sigma-Aldrich, Germany | S9888 | |
| Sodium phosphate dibasic (MM: 141,96 g): 14,40 g | Sigma-Aldrich, Germany | 795410 |
References
- Ho, N., Sommers, M. S., Lucki, I. Effects of diabetes on hippocampal neurogenesis: links to cognition and depression. Neurosci Biobehav Rev. 37 (8), 1346-1362 (2013).
- Cukierman, T., Gerstein, H. C., Williamson, J. D. Cognitive decline and dementia in diabetes–systematic overview of prospective observational studies. Diabetologia. 48 (12), 2460-2469 (2005).
- Gaudieri, P. A., Chen, R., Greer, T. F., Holmes, C. S. Cognitive function in children with type 1 diabetes: a meta-analysis. Diabetes Care. 31 (9), 1892-1897 (2008).
- Brismar, T., et al. Predictors of cognitive impairment in type 1 diabetes. Psychoneuroendocrinology. 32 (8-10), 1041-1051 (2007).
- Ojo, O., Brooke, J. Evaluating the Association between Diabetes, Cognitive Decline and Dementia. Int J Environ Res Public Health. 12 (7), 8281-8294 (2015).
- Capes, S. E., Hunt, D., Malmberg, K., Pathak, P., Gerstein, H. C. Stress hyperglycemia and prognosis of stroke in nondiabetic and diabetic patients: a systematic overview. Stroke. 32 (10), 2426-2432 (2001).
- Stead, L. G., et al. Hyperglycemia as an independent predictor of worse outcome in non-diabetic patients presenting with acute ischemic stroke. Neurocrit Care. 10 (2), 181-186 (2009).
- Kagansky, N., Levy, S., Knobler, H. The role of hyperglycemia in acute stroke. Arch Neurol. 58 (8), 1209-1212 (2001).
- Gilmore, R. M., Stead, L. G. The role of hyperglycemia in acute ischemic stroke. Neurocrit Care. 5 (2), 153-158 (2006).
- Desilles, J. P., et al. Diabetes mellitus, admission glucose, and outcomes after stroke thrombolysis: a registry and systematic review. Stroke. 44 (7), 1915-1923 (2013).
- Dorsemans, A. C., et al. Impaired constitutive and regenerative neurogenesis in adult hyperglycemic zebrafish. J Comp Neurol. , (2016).
- Schmidt, R., Strähle, U., Scholpp, S. Neurogenesis in zebrafish – from embryo to adult. Neural Dev. 8, 3 (2013).
- Kizil, C., Kaslin, J., Kroehne, V., Brand, M. Adult neurogenesis and brain regeneration in zebrafish. Dev Neurobiol. 72 (3), 429-461 (2012).
- Grandel, H., Brand, M. Comparative aspects of adult neural stem cell activity in vertebrates. Dev Genes Evol. 223 (1-2), 131-147 (2013).
- Lindsey, B. W., Tropepe, V. A comparative framework for understanding the biological principles of adult neurogenesis. Prog Neurobiol. 80 (6), 281-307 (2006).
- März, M., et al. Heterogeneity in progenitor cell subtypes in the ventricular zone of the zebrafish adult telencephalon. Glia. 58 (7), 870-888 (2010).
- Chapouton, P., Jagasia, R., Bally-Cuif, L. Adult neurogenesis in non-mammalian vertebrates. Bioessays. 29 (8), 745-757 (2007).
- Lindsey, B. W., Darabie, A., Tropepe, V. The cellular composition of neurogenic periventricular zones in the adult zebrafish forebrain. J Comp Neurol. 520 (10), 2275-2316 (2012).
- Sarras, M. P., Intine, R. V. Use of Zebrafish as a Disease Model Provides a Unique Window For Understanding the Molecular Basis of Diabetic Metabolic Memory. Zebrafish. , 2611-2619 (2012).
- Oka, T., et al. Diet-induced obesity in zebrafish shares common pathophysiological pathways with mammalian obesity. BMC Physiol. 10, 21 (2010).
- Capiotti, K. M., et al. Persistent impaired glucose metabolism in a zebrafish hyperglycemia model. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. 171, 58-65 (2014).
- Capiotti, K. M., et al. Hyperglycemia induces memory impairment linked to increased acetylcholinesterase activity in zebrafish (Danio rerio). Behav Brain Res. 274, 319-325 (2014).
- Schmidt, R., Beil, T., Strähle, U., Rastegar, S. Stab wound injury of the zebrafish adult telencephalon: a method to investigate vertebrate brain neurogenesis and regeneration. J Vis Exp. (90), e51753 (2014).
- Diotel, N., et al. Effects of estradiol in adult neurogenesis and brain repair in zebrafish. Horm Behav. 63 (2), 193-207 (2013).
- Rodriguez Viales, R., et al. The helix-loop-helix protein id1 controls stem cell proliferation during regenerative neurogenesis in the adult zebrafish telencephalon. Stem Cells. 33 (3), 892-903 (2015).
- Kaslin, J., Ganz, J., Brand, M. Proliferation, neurogenesis and regeneration in the non-mammalian vertebrate brain. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 363 (1489), 101-122 (2008).
- Kroehne, V., Freudenreich, D., Hans, S., Kaslin, J., Brand, M. Regeneration of the adult zebrafish brain from neurogenic radial glia-type progenitors. Development. 138 (22), 4831-4841 (2011).
- Alunni, A., Bally-Cuif, L. A comparative view of regenerative neurogenesis in vertebrates. Development. 143 (5), 741-753 (2016).
- März, M., Schmidt, R., Rastegar, S., Strähle, U. Regenerative response following stab injury in the adult zebrafish telencephalon. Dev Dyn. 240 (9), 2221-2231 (2011).
- Wullimann, M., Rupp, B., Reichert, H. . Neuroanatomy of the zebrafish brain: A topological atlas. , 1-144 (1996).
- Pellegrini, E., et al. Identification of aromatase-positive radial glial cells as progenitor cells in the ventricular layer of the forebrain in zebrafish. J Comp Neurol. 501 (1), 150-167 (2007).
- Zupanc, G. K., Hinsch, K., Gage, F. H. Proliferation, migration, neuronal differentiation, and long-term survival of new cells in the adult zebrafish brain. J Comp Neurol. 488 (3), 290-319 (2005).
- Sarras, M. P., Intine, R. V. Use of Zebrafish as a Disease Model Provides a Unique Window For Understanding the Molecular Basis of Diabetic Metabolic Memory. iConcept Press. , 2611-2619 (2013).
- Connaughton, V. P., Baker, C., Fonde, L., Gerardi, E., Slack, C. Alternate Immersion in an External Glucose Solution Differentially Affects Blood Sugar Values in Older Versus Younger Zebrafish Adults. Zebrafish. , (2016).
- Prasad, S., Sajja, R. K., Naik, P., Cucullo, L. Diabetes Mellitus and Blood-Brain Barrier Dysfunction: An Overview. J Pharmacovigil. 2 (2), 125 (2014).
