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小動物のグルコーステストの新しい方法

げっ歯類の研究でのグルコース耐性試験をもっとストレス少なくする方法。

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目次

代謝疾患、例えば2型糖尿病はよくあることで、その影響を受ける人たちには一生にわたって深刻な問題を引き起こす可能性がある。この疾患の大きな問題は、体が血糖値を管理するのが難しいこと。医者が人々が砂糖をどれだけうまく扱えるかを確認するために使う「経口ブドウ糖耐性試験(OGTT)」っていうテストがある。このテストでは、被験者が甘い飲み物を飲んで、その前後で血糖値を測定して、体が砂糖をどれだけ効率よく処理できるかを見る。

実験室の動物研究

研究では、同様のテストがしばしばげっ歯類に対して行われて、新しい治療法を研究したり、体の仕組みをもっと学んだりしている。ただ、げっ歯類に与えるブドウ糖の方法は、人間とは違ったりする。げっ歯類には、ブドウ糖を直接腹部に注射する「腹腔内注射」か、管を使って直接胃に届ける「経口ガバージュ」で与えられる。

注射は消化器系をスキップして、食べ物を食べたときに起こる重要な体の反応を逃しちゃう。経口ガバージュはこれらの反応を含んでいるけど、食べ物を見たり嗅いだりしたときの体の初期反応は考慮されてない。

投与方法の違い

経口ガバージュは人間が食べ物を摂取するのに近いけど、たくさんの研究者はまだ注射法を好むみたい。たぶん、経口用量を与えるのが適切な訓練なしでは難しいからだろうね。さらに、どちらの方法もある程度の拘束を伴うから、げっ歯類、特にマウスにとってストレスになることがある。

最近の研究では、どちらの方法もマウスのストレスホルモンを上昇させることが分かった。投与方法が研究の結果に影響を与えるかもしれないってことだ。このストレスはブドウ糖の処理に影響を及ぼす可能性があって、明確な結果を得るためにはもっと多くのマウスが必要になるかも。

ガバージュの代替

研究者たちは、げっ歯類に経口用量を与える別の方法を探っていて、「ミクロピペットガイド薬物投与(MDA)」っていう方法がある。この方法では、研究者が甘い液体の中にブドウ糖を与えることができて、注射よりもストレスが少ないんだ。この方法は、甘くした練乳を使ってうまくテストされている。

この記事では、ブドウ糖を与えるためのMDAを使った新しい方法が紹介されていて、シンプルで効果的で非侵襲的なことを目指している。

動物福祉と飼育環境

すべての動物研究は適切な倫理委員会の承認を得て、動物福祉を確保するために厳格な規制の下で行われた。研究に使われたマウスは、サプライヤーから注文されたか、社内で飼育されていて、快適な環境で食べ物、水、十分なスペースが与えられていた。

マウスは同性のグループで暮らすことが許可されていて、精神的に刺激を与えるためにさまざまなアイテムが与えられた。実験中は、動物を優しく扱い、テスト環境に慣れるようにしてストレスを最小限に抑えるように気を使った。

マウスのテスト準備

マウスをブドウ糖テストに備えさせるために、研究者は優しい扱いのテクニックを使って、持たれることに慣れさせた。この扱いは、テストが始まる数日前から行われて、動物が落ち着いてストレスを減らすことができるようにしている。

マウスは、チョコレート風味のブドウ糖溶液を6日間かけて摂取する訓練を受けた。このプロセスでは、徐々に拘束を減らして、マウスが手助けなしでピペットから自由にブドウ糖を飲むことができるようになった。

経口ブドウ糖耐性試験の実施

ブドウ糖テストが始まると、マウスの食べ物はテストの数時間前に取り除かれた。そしたら、特定の量の風味付けされたブドウ糖溶液をMDAかガバージュ法のどちらかで与え、ブドウ糖を摂取した後に異なる時間ごとに血糖値を測定した。

異なる場所で行われたテストでは、血糖値を測定する方法に少し変化があったけど、全体の目標は同じだった。

ストレスホルモンの測定

ストレスレベルを評価するために、研究者たちは、ブドウ糖を両方の方法で与えられたマウスの血液中のコルチコステロンというホルモンを調べた。研究結果では、MDAでブドウ糖を与えられたマウスは、経口ガバージュで与えられたマウスよりもこのストレスホルモンのレベルが低いことが分かり、MDA法の方がマウスにとってストレスが少ないことを示している。

ブドウ糖クリアランスの比較

次のステップは、異なる投与方法が血糖値にどれぐらい影響を与えるかを比較することだった。研究者たちは、MDAとガバージュの両方の方法でブドウ糖の耐性プロファイルが似ているだろうと予想していた。

結果は、いくつかのマウス系統では、ブドウ糖クリアランスのカーブの形が両方の方法で似ていた。ただし、一部の違いがあり、特にブドウ糖レベルが正常に戻る速さに違いが見られた。

食事がブドウ糖耐性に与える影響

さらに、研究者たちは高脂肪ダイエットを与えたマウスでブドウ糖耐性にどのように影響を与えるかテストを行った。結果、高脂肪ダイエットを摂っているマウスは、通常のダイエットをしているマウスと比べて、両方の方法で与えられたブドウ糖に対して異なるクリアランスプロファイルを示した。

この発見は、MDA法が食事の影響を受けても、体がブドウ糖を処理する方法の変化を検出できることを示唆している。

方法の再現性

新しいMDA法が異なる環境で信頼性を持って使えるか確保するために、他の研究施設でテストを繰り返した。結果は一貫していて、この方法がさまざまな場所で似たブドウ糖クリアランスプロファイルを生むことが確認された。

MDA法の利点

MDA法はいくつかの点で従来の方法よりも優れている。マウスにとってストレスが少なく、より正確なデータにつながるかもしれん。このプロセスは、マウスがブドウ糖を味わったり匂ったりできるため、体が現実の状況でブドウ糖を管理する様子をもっとよく反映しているかもしれない。

さらに、MDA法はシンプルで特殊な訓練が少なくて済むから、他の研究チームにも簡単に導入できる。

結論

全体的に、代謝研究における経口ブドウ糖投与のためのMDA法の開発は、大きな進展を示している。動物の福祉が向上し、収集したデータの質が向上し、げっ歯類や人間のブドウ糖代謝の理解が深まるかもしれん。このアプローチは、研究者にとってプロセスを簡単にするだけでなく、ブドウ糖が自然な環境で処理される方法ともよりよく一致していて、代謝健康と疾患についての関連する洞察を提供する。

オリジナルソース

タイトル: Validation of a refined protocol for mouse oral glucose tolerance testing without gavage

概要: A glucose tolerance test (GTT) is routinely used to assess glucose homeostasis in clinical settings and in preclinical research studies using rodent models. The procedure assesses the ability of the body to clear glucose from the blood in a defined time after a bolus dose. In the human clinical setting, glucose is ingested via voluntary consumption of a glucose-sweetened drink. Typically, in the rodent GTT oral gavage (gavage-oGTT) or (more commonly) intraperitoneal injection (IPGTT) are used to administer the glucose bolus. Although used less frequently, likely due to investigator technical and experience barriers, the former is the more physiologically relevant as it integrates the gastrointestinal tract (GI), including release of key incretin hormones. However, orally gavaging glucose in the GTT is also not without its limitations: gavaging glucose straight into the stomach bypasses potentially critical early glucose-sensing via the mouth (cephalic phase) and associated physiological responses. Furthermore, gavaging is stressful on mice, and this by itself can increase blood glucose levels. We have developed and validated a refined protocol for mouse oral GTT which uses a voluntary oral glucose dosing method, micropipette-guided drug administration (MDA), without the need for water deprivation. This approach is simple and non-invasive. It is less stressful for the mice, as evidenced by lower circulating corticosterone levels 10 minutes after glucose-dosing compared to oral gavage. This is significant for animal and investigator welfare, and importantly minimising the confounding effect of stress on mouse glucose homeostasis. Using a randomised cross-over design, we have validated the MDA approach in the oGTT against oral gavage in male and female C57BL/6J and C57BL/6N mice. We show the ability of this method to detect changes in glucose tolerance in diet-induced obese animals. Compared to oral gavage there was lower inter-animal variation in the MDA-oGTT. In addition to being more representative of the human procedure, the MDA-oGTT is easy and has lower barriers to adoption than the gavage oGTT as it is non-invasive and requires no specialist equipment or operator training. The MDA-oGTT a more clinically representative, accessible, and refined replacement for the gavage-oGTT for mouse metabolic phenotyping, which is simple yet overcomes significant deficiencies in the current standard experimental approaches.

著者: Kate LJ Ellacott, K. R. Pye, L. Lantier, J. E. Ayala, C. Beall

最終更新: 2024-09-19 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.13.612859

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.13.612859.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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