A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يعد تصفية الأنسولين الكبدي أمرا بالغ الأهمية لتنظيم توازن الجلوكوز. توضح هذه المقالة إجراء سهل الاستخدام للتروية الكبدية لتقييم معدل تصفية الأنسولين الكبدي في الموقع مباشرة في الفئران.
يعد تصفية الأنسولين الكبدي أمرا ضروريا للحفاظ على توازن الجلوكوز ويرتبط ارتباطا وثيقا باضطرابات التمثيل الغذائي مثل السمنة ومقاومة الأنسولين ومرض السكري. يعد القياس الدقيق لتصفية الأنسولين أمرا حيويا لفهم الآليات الكامنة وراء هذه الحالات. يقدم هذا البروتوكول إجراء مباشرا وسهل الاستخدام للتروية الكبدية في الفئران ، مصمما خصيصا لتقييم معدل تصفية الأنسولين الكبدي بشكل مباشر. تتضمن الطريقة قنية دقيقة للوريد البابي والوريد الأجوف السفلي فوق الإيجابي لإنشاء نظام نضح في الموقع يحاكي الظروف الفسيولوجية. يوجه البروتوكول الباحثين خلال كل مرحلة من مراحل الإجراء ، من التحضير الجراحي وإعداد نظام التروية إلى جمع العينات وتحليلها. يتم توفير تعليمات مفصلة ، جنبا إلى جنب مع النتائج التمثيلية والنصائح المهمة لتحسين الإجراء. ويرافق البروتوكول المكتوب فيديو تعليمي، ويقدم تعليمات ورسوم توضيحية متعمقة بصريا، مما يجعله مرجعا شاملا ومتاحا للعلماء لاستكشاف الآليات الجزيئية الكامنة وراء استقلاب الأنسولين الكبدي وإزالته.
أصبح اكتشاف الأنسولين أحد المعالم البارزة في القرن الماضي. يعرف الكثير عن تنظيم تخليق الأنسولين وإفرازه ووظائفه الفسيولوجية في الأنسجة الأيضية. ومع ذلك، كان هناك تركيز أقل على تحلل الأنسولين وآلياته التنظيمية. يمكن فهم استقلاب الأنسولين على أنه التفاعل بين وظيفة خلايا بيتا ومقاومة الأنسولين (IR) أو الحساسية وتصفية الأنسولين. إلى جانب إفراز الأنسولين ، يلعب تصفية الأنسولين الكبدي دورا مهما في الحفاظ على مستوى الأنسولين الاستتبابي الضروري للوصول إلى الأنسجة المستهدفة المحيطية وتسهيل عمل الأنسولين المناسب1. حددت دراسات متعددة ضعف تصفية الأنسولين كعامل حاسم في التسبب في فرط أنسولين الدم في متلازمة التمثيل الغذائي ، وكذلك في حالات أخرى مثل مرض السكري من النوع2،3 ، والتهاب الكبد الدهني غير الكحولي4 ، ومتلازمة المبيضالمتعدد الكيسات 5. وبالتالي ، فإن فرط أنسولين الدم الثانوي إلى انخفاض التصفية قد يلعب دورا في التسبب في مرض التمثيل الغذائي. الاستراتيجيات التي تعمل على تحسين تصفية الأنسولين لديها القدرة على عكس الآثار غير المواتية لفرط الأنسولين في الدم لدى هؤلاء الأفراد.
الأنسولين له نمط فريد من نوعه في التوزيع. يعتمد مستوى الأنسولين البلازما المتداول على التوازن بين إفراز الأنسولين وإزالته. يفرز البنكرياس الأنسولين في الوريد البابي بطريقة نابضة ، ويوجهه إلى خلايا الكبد. باعتباره أول عضو يواجه إفراز الأنسولين ، يحلل الكبد غالبية الأنسولين خلال مروره الأول ، وهو ما يمثل 60٪ -70٪ من إجمالي الأنسولين6. يخرج الأنسولين المتبقي من الكبد عبر الوريد الكبدي ، ويدخل الدورة الدموية الجهازية ، حيث يتم استخدامه جزئيا بواسطة الأنسجة الطرفية (العضلات والأنسجة الدهنية والكلى) قبل أن يتم استخراجه بواسطة الكبد خلال مروره الثاني عبر الشريان الكبدي7.
يعد القياس الدقيق لتصفية الأنسولين أمرا بالغ الأهمية. يعد القياس المباشر لتصفية الأنسولين الكبدي في الدراسات البشرية أمرا صعبا لأن الحصول على عينات دم من البوابة والأوردة الكبدية أمر صعب. تستخدم كل من الطرق المباشرة وغير المباشرة لتقدير تصفية الأنسولين في البشر والنماذج الحيوانية. يتم استخدام ما يقرب من ثلاث استراتيجيات لقياس تصفية الأنسولين بشكل غير مباشر. تتضمن التقييمات الأكثر استخداما في الممارسة السريرية طرقا تستند إلى نسبة المولار C / الأنسولين8. يرتكز هذا النهج على الإفراز متساوي المولار لكل من الببتيدات وغياب استخراج الببتيد C بواسطة الكبد9. تعتمد المجموعة الثانية من الطرق على التحليل الرياضي لمنحنيات اضمحلال البلازما للأنسولين بعد إدخال معروف ومحدد: الهرمون في الدورةالدموية 2،10،11. تعتمد الطريقة الثالثة على حقيقة أن ضخ الأنسولين بمعدل ثابت يؤدي إلى مستويات ثابتة من الهرمون في الدم ، حيث يتطابق معدل الإزالة مع معدل الإعطاء12. تعكس هذه الطرق غير المباشرة في المقام الأول تصفية الأنسولين بشكل عام في الجسم. بالنظر إلى أن الكبد هو الموقع الأساسي لتصفية الأنسولين ويلعب دورا مهما في هذه العملية ، فمن الضروري إجراء تقييم مباشر لإزالة الأنسولين الكبدي.
قامت الدراسات السابقة بقياس استخراج الأنسولين الكبدي بشكل مباشر في السليمة13،14. استخدمت الدراسات أيضا نموذجا معزولا لكبد الفئران المنغمس لتقييم استخراج الأنسولين من الكبد15،16. نظرا للتوافر العالي للسلالات المعدلة وراثيا ، تعمل الفئران كنماذج قيمة للتحقيق في المسارات الجزيئية. استخدمت بعض الدراسات17 تروية الكبد لتقييم تصفية الأنسولين الكبدي مباشرة في نموذج الفأر. في هذه الدراسات ، يتم حقن مادة تحتوي على الأنسولين البشري في الوريد البابي ويتم جمعها من الوريد الأجوف السفلي. تشير نسبة الأنسولين التي يمتصها الكبد إلى خلوصه. تحافظ تقنية نضح الكبد على الكبد في ظل ظروف شبه فسيولوجية عن طريق تدوير إنشاءات دافئة ومؤكسجة وغنية بالمغذيات عبر الأوعية الدموية في الكبد. ومع ذلك ، لا توجد إرشادات عملية كافية ونصائح أساسية لتطوير هذه التقنية ونشرها.
وبالتالي ، في حين أن تصفية الأنسولين الكبدي قد حظيت باهتمام متزايد ، فإن دورها في الاضطرابات ، وكذلك آلياته الجزيئية ، لا يزال غير واضح18. لذلك ، هناك حاجة ماسة إلى التقنيات المتقدمة في مجال البحث العلمي. يحدد هذا البروتوكول إجراء مفصل معدل للتروية الكبدية في الفئران لتقييم تصفية الأنسولين الكبدي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضا استخدام هذه الطريقة لدراسة آثار الأدوية على الكبد ، بما في ذلك تأثير المرور الأول ، وعمليات نقل الأدوية ، وجوانب أخرى مختلفة.
تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل لجنة رعاية واستخدامه بجامعة نانجينغ الطبية (IACUC-2105018) واتبع إرشادات اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامها. تم الحفاظ على جميع الفئران C57BL / 6N في دورة إضاءة / ظلام مدتها 12 ساعة مع حرية الوصول إلى الطعام والماء. تم تقسيم الفئران البالغة من العمر ستة أسابيع بشكل عشوائي إلى مجموعة نظام تشاو الغذائي (CD) ومجموعة نظام غذائي غني بالدهون (HFD). تم تغذية مجموعة HFD بنظام غذائي غني بالدهون بنسبة 60٪ واستمرت في هذا النظام الغذائي حتى عمر 10 أسابيع. كان متوسط وزن الجسم 28.55 جم ± 1.2 غرام لمجموعة HFD و 24.3 غرام ± 0.48 غرام للمجموعة الشاهدة. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. التحضير
2. القسطرة الجراحية
3. نضح الكبد
4. تحليل البيانات
يحدد هذا البروتوكول إجراء تسريب الكبد لحساب تصفية الأنسولين الكبدي مباشرة. هذا النموذج موثوق به وقابل للتكرار. يظهر مثال على النتائج التي تم الحصول عليها من تجربة في الشكل 3. بعد فترة توازن مدتها 10 دقائق ، تم ترشيح عازلة KRBH المكملة ب 4.0 نانوغرام / مل من الأن...
الخطوات الحاسمة في البروتوكول
يجب إجراء العمليات الجراحية الموصوفة أعلاه بعناية لطيفة لتجنب حدوث أي آفات في الكبد. علاوة على ذلك ، فإن البنية الهشة لجدار الأوعية الدموية في الكبد تجعله عرضة للثقب والنزيف اللاحق إذا لم يتم التعامل معه بحذر أثناء القنية. يتم اس...
ولم يعلن عن أي تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82200948 و 82270921 و 82170882).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
60% high-fat diet | Research Diets, USA | D12492 | |
Alanine aminotransferase Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | C009-2-1 | |
Anhydrous Glucose | Sangon Biotech | 50-99-7 | 500 G |
Aspartate aminotransferase Assay Kit | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | C010-2-1 | |
Bovine Serum Albumin | GeminiBio | 700-107P | Fatty Acid-Free |
Contour TS Blood Glucose Meter | Bayer | PH220800019 | |
Contour TS Blood Glucose Test Strips | Bayer | DP38M3F05A | |
Heparin Sodium | Changzhou Qian hong Bio-pharma | H32022088 | 12500 U/2mL |
Human insulin | Novo Nordisk | S20191007 | 300 U/3mL |
Human insulin immunoassay kit | Ezassay Biotechnology | HM200 | |
KRBH buffer (Sugar, BSA free) | coolaber | SL65501 | 500 mL |
Membrane oxygenator | Xi'an Xijing Medical Appliance | 5 | |
Microscopic scissors | Shanghai Jinzhong | YBC020 | |
Micro-serrefine clamp | Ningbo Medical Needle | 180709 | |
Microsurgery forceps | Shanghai Jinzhong | WA3010, WA3020 | |
Needle type filter | N-buliv | LG05-133-2 | |
Povidone-iodine Solution | Shanghai likang Disinfectant Hi-Tech | 20231016J | |
pump 11 Elite | Harvard Apparatus | PC5 70-4500 | |
Retractor | Globalebio (Beijing) Technology | GEKK-10mm | 10 mm |
Silicone Tubing | scientific commodities | #BB518-12 | 0.31 mm × 0.64 mm |
Silicone Tubing | Fisher Scientific | #11-189-15A | ID 0.5 mm |
Sodium Chloride Injection | Baxter | S2402023 | 4.5 g/500 mL |
Surgical silk suture | Yangzhou Huanyu Medical Equipment | 6-0 | |
Temperature modulation | Xi'an Xijing Medical Appliance | 6 | |
Thermostatic water bath | Jiaxing Junsi Electronics | HIH-1 | 220 V 50 HZ |
Three-way Joint | YISAI | AQTCY1.6 | ID 0.4 mm |
Xylazine Hydrochloride Injection | ShengXin | 20240106 | 200 mg/2mL |
Zoletil 50 | Virbac | WK001 | 250 mg/5mL |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved