در مطالعات پیش بالینی از دیابت نوع 1 (T1D) ، اندازه گیری دقیق سطح گلوکز خون و ارزیابی توده سلول های بتا برای درک پیشرفت بیماری و اثربخشی درمانی بسیار مهم هستند. این دو معیار با هم بینش های تکمیلی را ارائه می دهند: گلوکز خون منعکس کننده نتایج عملکردی از دست دادن سلول های بتا است، در حالی که ارزیابی توده سلول های بتا تغییرات آناتومیکی و سلولی زمینه دیابت را نشان می دهد. در Hkeybio، متخصصان مدل‌های بیماری خودایمنی، ما بر استراتژی‌های نظارتی دقیق و تکرارپذیر برای اطمینان از داده‌های قابل اعتماد از مدل‌های T1D که توسعه دارو را تسریع می‌کنند، تأکید می‌کنیم.
چرا اندازه گیری های توده گلوکز خون و سلول های بتا بازخوانی های جفتی هستند؟
گلوکز به عنوان یک بازخوانی عملکردی. جرم سلول بتا به عنوان بستر تشریحی و عملکردی
اندازه گیری گلوکز خون به عنوان یک بازخوانی عملکردی مستقیم از تنظیم گلوکز کل بدن و ترشح انسولین عمل می کند. افزایش سطح گلوکز نشان دهنده تولید ناکافی انسولین است که معمولاً به دلیل تخریب خود ایمنی سلول های بتا پانکراس ایجاد می شود. با این حال، گلوکز خون به تنهایی نمی تواند بین اختلال عملکرد سلول های بتا اولیه و از دست دادن کامل سلول ها تمایز قائل شود.
کمی سازی توده سلول های بتا با ارائه یک ارزیابی تشریحی از جمعیت سلولی تولید کننده انسولین، داده های گلوکز را تکمیل می کند. تغییرات در توده سلول های بتا ممکن است قبل یا به دنبال تغییرات در سطوح گلوکز باشد، که مراحل بیماری را از انسولیت و استرس سلول های بتا تا دیابت آشکار را برجسته می کند.
با هم، این اندازه‌گیری‌های جفتی تصویری جامع از پیشرفت T1D ارائه می‌دهند که زمان‌بندی درمانی و ارزیابی اثربخشی را در مدل‌های بالینی به اطلاع می‌رساند.
ترکیب هر دو معیار همچنین می تواند به شناسایی مراحل تحت بالینی بیماری کمک کند، جایی که توده سلول های بتا شروع به کاهش می کند اما سطح گلوکز در محدوده طبیعی باقی می ماند. این پنجره تشخیص زودهنگام برای آزمایش درمان‌های پیشگیرانه با هدف توقف یا کاهش تخریب سلولهای بتا قبل از بروز هیپرگلیسمی حیاتی است.
بهترین روش‌ها برای اندازه‌گیری گلوکز خون در موش‌ها
روش های نمونه گیری: خراش دم در مقابل ورید صافن
روش‌های نمونه‌گیری رایج برای گلوکز خون موش شامل سوراخ کردن ورید دم و سوراخ کردن ورید صافن است. خارش دم به دلیل سهولت و حداقل استرس به طور گسترده استفاده می شود و امکان نظارت مکرر را فراهم می کند. نمونه برداری صافن، در حالی که کمی تهاجمی تر است، حجم نمونه بزرگتری را برای سنجش های متعدد فراهم می کند.
انتخاب یک مکان نمونه گیری ثابت در یک مطالعه برای کاهش تنوع ضروری است. علاوه بر این، آموزش پرسنل برای به حداقل رساندن استرس مدیریت می تواند از هیپرگلیسمی ناشی از استرس که نتایج را مخدوش می کند، جلوگیری کند.
ناشتا در مقابل اندازه گیری تصادفی گلوکز و آستانه دیابت
اندازه گیری گلوکز ناشتا - معمولاً پس از 6 ساعت محرومیت از غذا - شرایط استانداردی را ارائه می دهد و تأثیر رژیم غذایی بر سطح گلوکز را به حداقل می رساند. نمونه گیری تصادفی گلوکز نوسانات فیزیولوژیکی را منعکس می کند و ممکن است اپیزودهای هیپرگلیسمی را بهتر ثبت کند.
در موش های NOD، شروع دیابت اغلب به صورت دو قرائت متوالی گلوکز خون بالاتر از 250 میلی گرم در دسی لیتر (13.9 میلی مول در لیتر) هنگام ناشتا یا 300 میلی گرم در دسی لیتر (16.7 میلی مول در لیتر) به طور تصادفی تعریف می شود. ایجاد و پایبندی به آستانه های متناسب با مدل و طراحی مطالعه، قابلیت مقایسه داده ها را افزایش می دهد.
فرکانس‌های پایش منظم - هفتگی یا دو هفته‌ای - می‌تواند تشخیص شروع و الگوهای پیشرفت بیماری را بهبود بخشد.
تست های تحمل گلوکز و تفسیر
تست‌های تحمل گلوکز (GTTs) ارزیابی می‌کنند که یک حیوان تا چه اندازه بار گلوکز برون‌زا را پاک می‌کند و اطلاعات دینامیکی در مورد عملکرد سلولهای بتا و حساسیت به انسولین ارائه می‌کند. GTT داخل صفاقی در موش‌ها استاندارد است و گلوکز در ابتدا و فواصل متعدد پس از تزریق اندازه‌گیری می‌شود.
تفسیر داده‌های GTT مستلزم در نظر گرفتن منحنی‌های گلوکز و شاخص‌های محاسبه‌شده مانند سطح زیر منحنی (AUC) است. این آزمایش‌ها مکمل اندازه‌گیری‌های استاتیک گلوکز هستند و اختلالات عملکردی ظریف را قبل از هیپرگلیسمی آشکار تشخیص می‌دهند.
علاوه بر این، آزمایش‌های تحمل انسولین (ITTs) ممکن است برای ارزیابی حساسیت محیطی به انسولین انجام شود که به تمایز مقاومت به انسولین از شکست سلولهای بتا کمک می‌کند.
روش‌های غیرتهاجمی و تهاجمی برای ارزیابی جرم و عملکرد سلولهای بتا
موش های گزارشگر، ردیاب های PET و کمی سازی بافت شناسی
برای ارزیابی توده سلول های بتا، محققان از چندین روش استفاده می کنند:
موش های گزارشگر: موش های دستکاری شده ژنتیکی که گزارشگرهای فلورسنت یا بیولومینسانس را تحت کنترل پروموتر انسولین بیان می کنند، امکان تصویربرداری غیرتهاجمی و طولی از توده و زنده ماندن سلول های بتا را فراهم می کنند. این مدل‌ها اقدامات مکرر را در همان حیوانات امکان‌پذیر می‌کنند و تنوع را کاهش می‌دهند.
تصویربرداری PET: توموگرافی انتشار پوزیترون (PET) با استفاده از ردیاب‌های اختصاصی سلول بتا، تصویربرداری عملکردی in vivo را ارائه می‌کند، هرچند با وضوح فضایی محدود و هزینه‌های بالا. تصویربرداری PET می تواند تغییرات توده سلول های بتا را در طول زمان بدون نیاز به اتانازی نظارت کند.
بافت شناسی: استاندارد طلایی شامل برش بافت پانکراس و رنگ آمیزی ایمنی برای انسولین، و به دنبال آن مورفومتری کمی برای تعیین سطح سلول بتا نسبت به کل پانکراس است. اگرچه پایانی است، اما این روش وضوح بالا و جزئیات سلولی را ارائه می دهد.
مزایا و معایب و محدودیت های حساسیت برای تشخیص زودهنگام
سیستم‌های گزارشگر غیرتهاجمی اندازه‌گیری‌های مکرر را در طول زمان ممکن می‌سازند، اما ممکن است با حساسیت و ویژگی سیگنال محدود شوند. تصویربرداری PET تجسم کل اندام را ارائه می دهد اما وضوح تک سلولی ندارد و شامل قرار گرفتن در معرض تابش است.
روش‌های بافت‌شناسی اطلاعات سلولی دقیقی را ارائه می‌دهند، اما نهایی و کار فشرده هستند. از دست دادن سلول های بتا اولیه ممکن است برای برخی روش ها کمتر از آستانه تشخیص باشد، که اهمیت ترکیب رویکردها و بهینه سازی حساسیت را برجسته می کند.
ترکیب تصویربرداری با معیارهای عملکردی گلوکز، تفسیر سلامت سلول های بتا و پیشرفت دیابت را تقویت می کند.
پیوند تغییرات طولی گلوکز به سینتیک سلول های بتا
طراحی نقاط زمانی و تحلیل همبستگی ها
طراحی مطالعه طولی باید شامل نظارت مکرر گلوکز در کنار ارزیابی های برنامه ریزی شده توده سلول های بتا در مراحل کلیدی بیماری (به عنوان مثال، قبل از انسولیت، شروع، پیشرفت) باشد. این امکان تجزیه و تحلیل همبستگی بین تغییرات عملکردی گلوکز و دینامیک سلولهای بتا آناتومیک را فراهم می کند.
مدل‌های آماری می‌توانند روابط زمانی را ارزیابی کنند، به تشخیص تغییرات مسبب و پیامد و اصلاح پنجره‌های درمانی کمک کنند.
در صورت امکان، جفت کردن اندازه‌گیری‌های عملکردی و تشریحی در همان حیوانات قدرت داده را بهبود می‌بخشد و تنوع بین حیوانات را کاهش می‌دهد.
نرمال سازی داده ها و پیشنهادات گزارش
عادی سازی داده های گلوکز به مقادیر پایه یا کنترل، مقایسه بین آزمودنی ها را بهبود می بخشد. گزارش سطوح گلوکز مطلق در کنار تغییرات نسبی وضوح را ارائه می دهد. برای توده سلولی بتا، ارائه هم مساحت مطلق و هم درصد کل پانکراس، تفسیر را افزایش می دهد.
ارائه استاندارد داده‌ها و پیروی از دستورالعمل‌هایی مانند ARRIVE تکرارپذیری و مقایسه را در بین مطالعات بهبود می‌بخشد.
مستندات واضح از متغیرهای آزمایشی مانند سن، جنس، وضعیت ناشتا، و زمان نمونه‌گیری، شفافیت را افزایش می‌دهد.
مشکلات و منابع تغییرپذیری در اندازه گیری گلوکز خون و سلول های بتا
تفاوت های سویه، جنسیت، مسکن و عوامل شبانه روزی
زمینه ژنتیکی بر متابولیسم گلوکز و حساسیت به دیابت تأثیر می گذارد. موش‌های NOD و سایر مدل‌های T1D ممکن است از نظر سطح گلوکز و پیشرفت بیماری متفاوت باشند. تفاوت‌های جنسیتی، با زنانی که اغلب بروز دیابت بالاتری را نشان می‌دهند، بر تفسیر داده‌ها تأثیر می‌گذارد.
عوامل محیطی مانند دمای مسکن، ترکیب رژیم غذایی و ریتم‌های شبانه‌روزی بر تنظیم گلوکز تأثیر می‌گذارند و باید کنترل شوند. آزمایش در زمان های ثابت تنوع را کاهش می دهد.
حسابداری برای این متغیرها از طریق تجزیه و تحلیل طبقه بندی شده می تواند استحکام داده ها را بهبود بخشد.
تغییرپذیری سنجش و ملاحظات فنی
گلوکز متر و نوارها از نظر دقت و حساسیت متفاوت هستند. کالیبراسیون و اعتبارسنجی در برابر سنجش های آزمایشگاهی، قابلیت اطمینان را تضمین می کند. جابجایی نمونه، استرس ناشی از جابجایی، و مدت زمان ناهماهنگی ناهماهنگ نیز به تنوع کمک می کند.
کمیت سلول های بتا بافت شناسی می تواند ذهنی باشد. تجزیه و تحلیل خودکار تصویر و امتیازدهی کور سوگیری را کاهش می دهد.
تکرارها و کنترل‌های مثبت/منفی به شناسایی مصنوعات سنجش و افزایش اطمینان کمک می‌کنند.
نتیجه گیری
اندازه گیری قابل اعتماد گلوکز خون و توده سلول های بتا برای تحقیقات پیش بالینی T1D اساسی است. جفت کردن سنجش‌های عملکردی گلوکز با ارزیابی‌های آناتومیک سلولهای بتا، درک جامعی از مکانیسم‌های بیماری و تأثیر درمانی ارائه می‌دهد.
در Hkeybio، ما بهترین شیوه‌ها را در جمع‌آوری نمونه، انتخاب سنجش و تجزیه و تحلیل داده‌ها برای ارائه نتایج با کیفیت بالا و قابل تکرار که خطوط لوله توسعه دارو را توانمند می‌سازد، ادغام می‌کنیم. محققان تشویق می شوند تا پروتکل ها را استاندارد کنند، تنوع زیستی و فنی را در نظر بگیرند و از استراتژی های نظارت چندوجهی استفاده کنند.
برای راهنمایی و پشتیبانی دقیق در مطالعات مدل T1D، لطفاً امروز با Hkeybio تماس بگیرید .
