Method Article
В этом исследовании представлено устройство для массажа живота для мышей, которое воспроизводит ручной массаж, сводя к минимуму стресс и повреждение тканей. Устройство значительно снижает уровень глюкозы в крови, улучшает липидный обмен и повышает чувствительность к инсулину у мышей с диабетом 2 типа, предлагая многообещающий, неинвазивный терапевтический подход с клиническим потенциалом.
Сахарный диабет 2 типа (СД2) является быстро растущей глобальной проблемой общественного здравоохранения, затрагивающей более 500 миллионов человек во всем мире. Несмотря на то, что массаж живота показал потенциальную пользу в лечении СД2, его эффективность остается неясной, особенно в исследованиях на животных, где такие проблемы, как соблюдение животными режима и необходимость точного контроля давления, усложняют его реализацию. Для решения этих проблем в данном исследовании представлено новое устройство для моделирования массажа живота, специально разработанное для мышей. Это устройство обеспечивает практичное решение для проведения массажных вмешательств в животе контролируемым образом, сводя к минимуму стресс и повреждение тканей животных. Он надежно фиксирует конечности мышей, позволяя им оставаться в сознании во время массажа, и обеспечивает точный контроль как давления, так и частоты массажа, применяемого к животу. Способность аппарата с точностью моделировать ручной массаж живота открывает новые возможности для экспериментальных исследований по оценке его влияния на СД2. Основной целью данного протокола является изучение влияния массажа живота на ключевые маркеры СД2, такие как уровень глюкозы в крови, липидный обмен и чувствительность к инсулину у мышей. Обеспечивая надежный и воспроизводимый метод массажа живота, это устройство может дать ценную информацию о его потенциале в качестве неинвазивного терапевтического вмешательства при СД2. Результаты этого исследования могут способствовать продвижению клинических стратегий профилактики и лечения диабета, особенно в улучшении понимания традиционных методов лечения, таких как массаж живота, в современной медицинской практике.
Сахарный диабет 2 типа (СД2) – хроническое заболевание, характеризующееся инсулинорезистентностью и дисфункцией β-клеток поджелудочной железы. Это общенациональная проблема общественного здравоохранения, заболеваемость которой быстро растет во всем мире1. Согласно Глобальному докладу о бремени метаболических заболеваний, более 500 миллионов человек во всем мире страдают диабетом, причем более 90% из них имеют СД2СД2. Массаж живота является важным вмешательством для лечения СД2. Большое количество исследований показало, что массаж живота может значительно улучшить уровень глюкозы в крови, качество жизни, состав микробиоты кишечника и продукты ее метаболизма у пациентов с СД2, тем самым повышая чувствительность к инсулину 3,4,5. Кроме того, массаж живота способствует перистальтике желудочно-кишечного тракта, улучшает пищеварительную функцию, уменьшает желудочно-кишечный стаз, оптимизирует усвоение питательных веществ и метаболизм глюкозы 6,7,8. Несмотря на потенциал, с помощью которого массаж живота улучшает исходы СД2, не были полностью изучены. В частности, было показано, что массаж живота улучшает чувствительность к инсулину и метаболизм глюкозы за счет модуляции метаболических путей, таких как сигнальный путь инсулина, но точные физиологические процессы еще не полностью изучены. Данное исследование направлено на то, чтобы восполнить этот пробел путем предоставления более подробного механистического представления о том, как массаж брюшной полости может улучшить СД2 на животных моделях.
Основной целью данного исследования является проектирование и разработка стандартизированного, воспроизводимого метода изучения влияния массажа живота на СД2 с использованием инновационного устройства, разработанного специально для мышей. Это устройство призвано обеспечить точный контроль параметров массажа, таких как давление и частота, при этом сводя к минимуму стресс животных и обеспечивая соблюдение условий содержания животных.
Тем не менее, выполнение массажа живота на животных моделях, особенно на мышах, сопряжено с рядом проблем. Современные методы исследования сталкиваются с проблемами, включая непоследовательное применение массажа, трудности с поддержанием равномерного давления и частоты, а также с обеспечением податливости животных во время вмешательства. Эти ограничения препятствуют воспроизводимости и вносят вариабельность в результаты, подчеркивая необходимость более эффективного и надежного метода. Эксперименты на животных необходимы для ответа на этот вопрос. Для массажа живота у животных необходимо поддерживать определенное давление и частоту. На практике, однако, нелегко заставить животных следовать инструкциям и оставаться в нужном положении внутри устройства, поскольку они от природы активны. Кроме того, сложно обеспечить постоянное давление и скорость во время вмешательства, что затрудняет достижение стабильности, необходимой для техник массажа живота. Таким образом, выполнение массажа живота на мышах, крысах и других животных моделях остается серьезной проблемой в исследованиях. Кроме того, эксперименты на животных должны быть направлены на решение вопросов, связанных с благополучием животных, таких как снижение стресса и беспокойства, уменьшение боли и улучшение общих условий. Существующие методы, такие как массаж после анестезии или ручное удержание, часто являются трудоемкими, вносят экспериментальную систематическую ошибку или не могут воспроизвести естественные физиологические условия у животных, находящихся в сознании. Предыдущие решения включали модели массажа живота крыс 9,10,11. Чтобы преодолеть эти ограничения, мы представляем новое устройство для массажа живота для мышей. В этом исследовании мы представляем новое устройство для массажа живота, предназначенное для преодоления этих ограничений. По сравнению с традиционными методиками, это устройство имеет значительные преимущества, включая стабильную работу, точный контроль параметров массажа, снижение стресса у животных и улучшенную воспроизводимость. Кроме того, его экономичная конструкция повышает доступность для более широкого применения в исследованиях метаболических заболеваний. Интегрируя современную инженерию с традиционными терапевтическими подходами, это устройство заполняет критический пробел в неинвазивных экспериментальных методологиях лечения СД2.
Этот подход вносит свой вклад в более обширную литературу по неинвазивным терапевтическим методам лечения СД2, особенно тем, которые заимствованы из традиционной китайской медицины (ТКМ), в которой подчеркивается регулирующее воздействие массажа живота на пищеварительные и метаболические функции. Исследователи могут найти этот метод особенно подходящим для исследований нефармакологических вмешательств при СД2 и других метаболических нарушениях. Решая ключевые экспериментальные задачи, этот метод обеспечивает основу для продвижения клинических и трансляционных исследований в этой области.
Все эксперименты на животных были одобрены Комитетом по уходу за животными и их использованию Нанкинского университета китайской медицины (Одобрение No: 202409A033). Здесь были отобраны 24 здоровых самца мышей C57BL/6J SPF-класса в возрасте 8 недель и массой 22 г ± 2 г. Мышей содержали в 12-часовом цикле свет/темнота при температуре 20-22 °C и относительной влажности 45%-50%. Животные имели свободный доступ к пище и воде.
1. Создание модели мыши с СД2
2. Группировка и лечение мышей
3. Подготовка тренажера для массажа живота
4. Процедура массажа живота
Согласно приведенному выше плану, брюшная полость мышей оставалась неподвижной, а относительно фиксированное положение позволяло мышам сохранять стабильную осанку. Массируя живот с фиксированной частотой, давление и продолжительность массажа контролировались в управляемом диапазоне. Такой подход схож с традиционным массажем живота в китайской медицине12. Следуя этому плану вмешательства, время вмешательства может быть соответствующим образом увеличено, что помогает мышам адаптироваться к тренировке, облегчает их дискомфорт и способствует стандартизации экспериментальной процедуры, тем самым повышая эффективность эксперимента.
Влияние массажа живота на уровень глюкозы в крови и массу тела у мышей с СД2
По сравнению с холостой группой, уровни глюкозы в крови натощак (ОБР) и случайной глюкозы крови (РБГ) и масса тела мышей в модельной группе были значительно увеличены, как показано на рисунке 3, что указывает на успешное установление модели СД2. По сравнению с модельной группой, уровни FBG и RBG у мышей в группах массажа живота и метформина были снижены, как показано на рисунке 3A-B. Существенной разницы между ними не было, что указывало на то, что и метформин, и массаж живота были эффективны в снижении массы тела и высокого уровня глюкозы в крови в модели диабета; Кроме того, оба вмешательства улучшили массу тела мышей, что может быть связано с улучшением контроля уровня глюкозы в крови. Эти результаты свидетельствуют о том, что стратегия массажа живота, обеспечиваемая этим протоколом, имеет эффекты, аналогичные метформину, в регулировании уровня глюкозы в крови у мышей с СД2.
Влияние массажа живота на липидный обмен у мышей с СД2
С точки зрения метаболизма липидов, по сравнению с белой группой, уровни общего холестерина (ТС), липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и триглицеридов (ТГ) у мышей в модельной группе были повышены, как показано на рисунках 4A, C, D, а уровень липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) был значительно снижен, как показано на рисунке 4B. После массажа живота уровни ТС, ЛПНП и ТГ у мышей значительно снизились, как показано на рисунке 4A, C, D. Напротив, уровень ЛПВП был повышен, как показано на рисунке 4В, без существенных различий с группой метформина. Это подтверждает, что массаж живота оказывает такой же положительный эффект, как и метформин, в оптимизации липидного обмена.
Влияние массажа живота на сигнальный путь инсулина у мышей с СД2
По сравнению с белой группой, уровни экспрессии мРНК IRS-1, IRS-2, PI3K, AKT и GLUT4 в тканях печени мышей модельной группы были значительно снижены (p < 0,01), как показано на рисунке 5. Образцы ткани печени были собраны в конце 8-недельного периода вмешательства, после чего РНК была экстрагирована с помощью реагента ТРИзол и проанализирована с помощью количественной ПЦР (кПЦР). Уровни экспрессии мРНК PI3K, AKT и GLUT4 у мышей, получавших абдоминальный массаж и метформин, были значительно повышены (p < 0,01, p < 0,05). Разница между группами массажа живота и метформина была незначительной (p > 0,05), как показано на рисунке 5C-E. Эти результаты свидетельствуют о том, что как массаж живота, так и вмешательства метформина эффективно усиливают передачу сигналов инсулина за счет увеличения экспрессии ключевых генов в сигнальном пути инсулина, таких как PI3K, AKT и GLUT4, которые играют решающую роль в метаболизме глюкозы и чувствительности к инсулину. Эти результаты указывают на то, что массаж живота оказывает терапевтический эффект на СД2, сравнимый с метформином, вероятно, за счет улучшения чувствительности к инсулину и стимулирования гомеостаза глюкозы через аналогичные молекулярные механизмы. Отсутствие существенных различий между группами массажа живота и метформина позволяет предположить, что массаж живота может быть жизнеспособной альтернативой или дополнительным подходом к метформину в лечении СД2. Значимость этих результатов заключается в том, что они могут дать представление о нефармакологических методах лечения диабета, которые модулируют сигнальные пути инсулина.
Рисунок 1: Подготовка тренажеров для массажа живота. (А) Полипропиленовая пластина толщиной 1 мм имеет форму трапеции с отверстиями для фиксации, а мягкая нетканая ткань разрезается по размеру, с четырьмя отверстиями для конечностей мыши. Пленочный датчик давления размещается на ткани над брюшной полостью мыши и подключается к устройству контроля давления. (B) На завершенной сборке устройства показан вид неподвижной пластины спереди. (C) После завершения сборки на схеме отображается окончательный результат работы устройства с обратным видом неподвижной пластины. (D) Вид на эффект после затягивания фиксирующей ткани, используемой для фиксации мышей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 2: Процедура массажа живота у мышей. (А) Поместите мышь на боковую сторону радиусом 4,5 см и переместите мышь в сторону с радиусом 3 см, используя привычку мыши закапываться. (Б) Далее манипулируйте конечностями мыши, чтобы вытащить их из четырех отверстий фиксирующей ткани для фиксации мыши. (C) Оператор держит пластину в одной руке и помещает устройство фиксации мыши в ладонь так, чтобы мышь лежала на спине. (D) Большой палец другой руки может быть использован для массажа живота мыши. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 3: Влияние массажа живота на уровень глюкозы в крови и массу тела у мышей с СД2 . (А) Сравнение уровней глюкозы в крови натощак у мышей с СД2 после 8 недель вмешательства (n = 6 в группе). (Б) Сравнение уровней индекса инсулинорезистентности (ИРИ) у мышей с СД2 после 8 недель вмешательства (n = 6 в группе). (В) Сравнение изменений массы тела у мышей с СД2 в течение 8-недельного периода вмешательства (n = 6 в группе). Измерения проводились на исходном уровне и через 8 недель вмешательства. Полосы погрешностей представляют собой стандартную погрешность среднего значения (SEM). Статистический анализ был выполнен с использованием одностороннего ANOVA с последующим апостериорным тестом Тьюки. *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001 обозначают значимые различия между группами. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 4: Влияние массажа живота на липидный обмен у мышей с СД2 . (A) Сравнение уровней холестерина ЛПНП среди групп вмешательства (n = 6 в группе). (Б) Сравнение уровней липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) в каждой группе после вмешательства (n = 6 в группе). (C) Сравнение уровней общего холестерина (ХС) у мышей после вмешательства (n = 6 в группе). (D) Сравнение уровней триглицеридов (ТГ) у мышей с СД2 через 3 недели вмешательства (n = 6 в группе). Измерения проводились через 3 недели вмешательства. Полосы погрешностей представляют собой стандартную погрешность среднего значения (SEM). Статистическую значимость определяли с помощью одностороннего ANOVA с последующим апостериорным тестом Тьюки. *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001 указывают на статистически значимые различия между группами. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 5: Сигнальные пути инсулина у мышей с СД2 .(A) Сравнение уровней экспрессии мРНК IRS-1 в различных группах после вмешательства (n = 6 в группе). (B) Сравнение уровней экспрессии мРНК IRS-2 в каждой группе после вмешательства (n = 6 в группе). (C) Сравнение уровней экспрессии мРНК PI3K у мышей после вмешательства (n = 6 в группе). (D) Сравнение уровней экспрессии мРНК AKT в каждой группе после вмешательства (n = 6 в группе). (E) Сравнение уровней экспрессии мРНК GLUT4 у мышей после вмешательства (n = 6 в группе). Образцы были собраны в конце 8-недельного вмешательства. Полосы погрешностей представляют собой стандартную погрешность среднего значения (SEM). Статистическая значимость оценивалась с помощью одностороннего ANOVA с последующим апостериорным тестом Тьюки. *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001 представляют собой значимые различия между группами. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Абдоминальный массаж является репрезентативной фундаментальной техникой в традиционной китайской медицине (ТКМ) массажа, широко применяемой в клинической профилактике и лечении различных системных заболеваний, особенно в регулировании и уходе за селезенкой и пищеварительной системой желудка 13,14,15. Массаж живота воздействует непосредственно на поверхность тела человека, охватывая большинство точек абдоминальной акупунктуры, включая Чжунвань (CV12), Лянмэнь (ST21), Шэньцюэ (CV8), Тяньшу (ST25), Гуаньюань (CV4) и Цихай (CV6). Методика не только стимулирует поверхностные точки акупунктуры живота, но и глубоко проникает для стимуляции внутренних органов, улучшая метаболическую функцию организма посредством равномерной, нежной, твердой, проникающей манипуляции4.
В этом исследовании было разработано новое симуляционное устройство для массажа живота у экспериментальных мышей. Это устройство состоит из прозрачной фиксирующей пластины, гибкой фиксирующей ткани и датчиков давления, способных имитировать силу и ритм ручного массажа, избегая при этом ненужного стресса и повреждения тканей у экспериментальных мышей. Что касается существующих экспериментальных протоколов массажа живота, таких как традиционные методы массажа живота или массаж живота после анестезии, то, несмотря на простоту в применении, эти методы не могут полностью смоделировать реальные физиологические реакции у мышейв состоянии комы. Другой метод, включающий подъем мышей для массажа живота, может вызвать дополнительную стимуляцию позвоночника мыши, что затрудняет контроль отдельных факторов, что приводит к экспериментальной систематической ошибке. Это наблюдение было основано на наших экспериментальных испытаниях, где мы столкнулись с трудностями в поддержании стабильных условий во время вмешательства. Для сравнения, устройство, разработанное в этом исследовании, обеспечивает более контролируемые, воспроизводимые и стабильные условия, предлагая явные преимущества с точки зрения экономической эффективности и воспроизводимости.
Важным этапом в этом протоколе является фиксация мышей на подставке, чтобы обеспечить доступ к животу для массажа при минимальном движении. Точный контроль частоты и давления облегчается датчиками давления, которые обеспечивают мониторинг силы в режиме реального времени. Адаптивная дрессировка мышей является еще одним важным аспектом протокола, поскольку она позволяет мышам акклиматизироваться к процессу в течение нескольких сеансов, сводя к минимуму дискомфорт и снижая реакцию на стресс. После этой фазы обучения мыши могли выдержать 30-минутный массаж живота в день, что было критическим фактором для обеспечения надежности и стабильности эксперимента. Этот процесс гарантирует, что животные адаптируются без чрезмерного стресса, что имеет важное значение для целостности результатов.
Недавние исследования показали, что массаж живота оказывает множественное регулирующее воздействие на сахарный диабет 2 типа (СД2), включая снижение уровня глюкозы в крови и оптимизацию липидного обмена 5,12,17. В этом исследовании мыши в группе массажа живота показали значительное снижение уровня глюкозы в крови натощак (FBG) и случайного уровня глюкозы в крови (RBG). Кроме того, значительно улучшились показатели липидного обмена в группе массажа живота, при этом значительно снизился уровень общего холестерина (ХС), липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и триглицеридов (ТГ). Напротив, уровень липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) значительно увеличился. Эти результаты раскрывают потенциальную интервенционную ценность массажа живота при метаболических заболеваниях и открывают новые направления для комплексного лечения СД2.
Более глубокое изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе этих улучшений, показывает, что массаж живота модулирует сигнальный путь инсулина, в частности, повышая экспрессию ключевых генов, участвующих в метаболизме глюкозы, включая PI3K, AKT и GLUT4. Эти гены являются неотъемлемой частью сигнального пути инсулина, который отвечает за регулирование поглощения глюкозы и чувствительности к инсулину. Повышенная регуляция PI3K и AKT усиливает активацию нисходящих сигнальных молекул, что способствует поглощению и хранению глюкозы в тканях, таких как мышечная и жировая ткань. Между тем, повышенная экспрессия GLUT4 способствует большему транспорту глюкозы в клетки, улучшая общий гомеостаз глюкозы. Эти молекулярные изменения, вероятно, способствуют наблюдаемому улучшению метаболизма глюкозы и чувствительности к инсулину, что дает представление о потенциальных терапевтических эффектах массажа живота при лечении СД2.
Тем не менее, экспериментальная процедура этого протокола по-прежнему требует технической подготовки исследователей, особенно в ознакомлении мышей с устройством, что требует повторной практики, чтобы убедиться, что мыши испытывают минимальный дискомфорт во время процедуры. Еще одним важным моментом для будущих исследований является оптимизация силы и частоты массажа, чтобы лучше понять их влияние на результаты экспериментов. Текущие результаты основаны на мышиной модели, и дальнейшая проверка с помощью более обширных экспериментов на животных и клинических испытаний необходима для подтверждения более широкой применимости и эффективности этого метода.
Заглядывая в будущее, можно сказать, что этот протокол имеет множество потенциальных применений, особенно для изучения метаболических заболеваний, таких как диабет, ожирение и даже некоторые желудочно-кишечные заболевания. Неинвазивный характер метода делает его привлекательной альтернативой более инвазивным методам, предлагая новый подход к клиническим исследованиям или потенциальным терапевтическим вмешательствам. Устройство также может быть адаптировано для использования на других моделях животных, что обеспечивает более широкое применение в экспериментальных условиях. Кроме того, это устройство и протокол могут сыграть значительную роль в модернизации методов традиционной китайской медицины, обеспечивая научную платформу для изучения механизмов, лежащих в основе их влияния на метаболические заболевания и другие состояния здоровья.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана вторым пакетом специальных научно-исследовательских проектов Национальной клинической исследовательской базы традиционной китайской медицины (JDZX2015127, на базе Больницы китайской медицины провинции Аньхой).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
High-density lipoprotein cholesterol assay kit | A112-1-1 | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | |
Low-density lipoprotein cholesterol assay kit | A113-1-1 | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | |
Metformin tablets | Sino-US Shanghai Squibb Pharmaceutical Co | ||
Pressure Thin Film Sensors | FSR16 | Vickers Electronic Technology (Luoyang) Co. | |
Retainer sleeve | No special requirement?Preferably, the material should be PP. | ||
Strips of cloth for fixing | 1mm thick, unfolded to a trapezoidal shape with an upper base of 8cm, a lower base of 10cm and two waists of 10cm. | ||
Total cholesterol assay kit | A111-1-1 | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | |
Triglyceride assay kit | A110-1-1 | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены