مقالة منهجية

نموذج جراحي لتطعيم الأنسجة الدهنية البنية على سطح القلب عند الفئران

683 مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/67289

⸱

يوليو 11, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiovascular Surgery, The Second Xiangya Hospital of Central South University, 2National Clinical Research Center for Metabolic Diseases, Hunan Provincial Key Laboratory of Metabolic Bone Diseases, and Department of Metabolism and Endocrinology, The Second Xiangya Hospital of Central South University, 3Department of Radiology, the Second Xiangya Hospital, Central South University

في هذه المقالة

ملخص

تم تطوير نموذج جراحي فريد لتطعيم الأنسجة الدهنية البنية على سطح القلب في الفئران. قد يعزز هذا النموذج فهم تأثيرات الأنسجة الدهنية النخابية (EAT) على أمراض القلب والدور الوقائي للقلب للتحول إلى اللون البني EAT.

الملخص

يجب تطوير نموذج فأر للتحقيق في التأثيرات الباراكرين لتحمير الأنسجة الدهنية النخابية (EAT) على الشرايين التاجية وعضلة القلب. نظرا لموقعه التشريحي الخاص واتصاله المباشر بسطح القلب ، لا يعتبر EAT عضوا لتخزين الطاقة فحسب ، بل يعتبر أيضا منظما أساسيا للباراكرين يشارك في أمراض القلب والأوعية الدموية المتعددة. أشارت العديد من الدراسات إلى أن اللون البني EAT يحمل إمكانات علاجية واعدة لأمراض القلب والأوعية الدموية من خلال انتقال النمط الظاهري المضاد للالتهابات ، وإطلاق عوامل واقية للقلب ، والحويصلات خارج الخلية ، من بين آليات أخرى. يحد النقص الخلقي في EAT في نماذج القوارض من البحث التجريبي حول وظيفته في أمراض القلب والأوعية الدموية. استخدمت الدراسات السابقة زرع الأنسجة الدهنية للتحقيق في الحديث المتبادل بين الغدد الصماء والباراكرين بين الأنسجة الدهنية والأعضاء الأخرى. يسلط هذا الضوء على الحاجة إلى تطوير نموذج جراحي لزرع الأنسجة الدهنية البنية (BAT) على سطح قلب الفأر لدراسة آثاره على أمراض القلب والأوعية الدموية واستكشاف الفوائد الوقائية المحتملة لتحمير EAT. هنا ، تحدد هذه الدراسة إجراء جراحيا فريدا لتطعيم الأنسجة الدهنية البنية على سطح القلب في الفئران وتقيم بقاء الكسب غير المشروع وصلاحية المتلقي بعد أربعة أسابيع من العملية. يمكن تطبيق هذا النموذج في التجارب المستقبلية للتحقيق في تحمير EAT.

المقدمة

الأنسجة الدهنية النخابية (EAT) عبارة عن مستودع دهون غير متجانس ومتعدد الوظائف يقع على سطح القلب ، ويرتبط مباشرة بعضلة القلب ويحيط بالشرايين التاجية الرئيسية بدون نسيج ضام بينهما1. نظرا لقربه التشريحي من عضلة القلب والشرايين التاجية ، يمكن أن يفرز EAT بنشاط عوامل حيوية وفيرة ومتنوعة بطريقة تعتمد على الباراكرين لتنظيم أمراض القلب والأوعية الدموية ، مثل الرجفان الأذيني وتصلب الشرايين وفشل القلب2،3،4. قد يكون تناول الطعام عامل خطر لأمراض القلب والأوعية الدموية ، ويعتقد أن تناول الطعام قد يصبح هدفا علاجيا جديدا لأدوية القلب والأوعيةالدموية 5.

على عكس البشر ، لا يوجد تقريبا أي طعام ملحوظ على سطح قلب الفأر. في الواقع ، تم إجراء معظم التجارب على EAT في المختبر بسبب عدم وجود نموذج حيواني تجريبي لمراقبة وظيفة EAT في الجسم الحي6. وبالتالي ، يمكن للعلماء فقط تنقية وتحليل إفرازات EAT في المختبر ، ولا يوجد نموذج تجريبي قابل للتطبيق لمراقبة الوظائف الحقيقية ل EAT بشكل كامل في الجسم الحي. وبالتالي ، فإن إنشاء نموذج فأر باستخدام EAT سيكون مفيدا في توضيح كيفية ممارسة EAT لآثاره الفريدة على عضلة القلب القريبة والشرايين التاجية.

تمتلك الأنسجة الدهنية البنية (BAT) قدرة حرارية متأصلة وتحسن استقلاب الجلوكوز7. في الآونة الأخيرة ، وجد الباحثون أن BAT قد يعمل كنسيج واقي للقلب لأمراض القلب. تشارك الحويصلات الصغيرة خارج الخلية التي تفرزها BAT في حماية القلب الناجمة عن التمرين عن طريق توصيل miRNAs الواقية للقلبإلى القلب 8. يمكن ل BAT إطلاق 12،13-diHOME و NOS1 لتعزيز وظائف القلب من خلال تنظيم دورة الكالسيوم9. يخفف FGF21 المشتق من الأنسجة الدهنية البنية من إعادة تشكيل القلب الناتج عن ارتفاع ضغط الدم عن طريق تنشيط مستقبلات A2A10. علاوة على ذلك ، يمكن ل BAT إطلاق BMP3b ، مما يقلل من تلف عضلة القلب في إصابة نقص التروية وإعادة التروية (I / R)11.

تشير هذه الدراسات إلى أن BAT يلعب دورا وقائيا للقلب في أمراض القلب والأوعية الدموية من خلال آليات الغدد الصماء. هناك أيضا أدلة تشير إلى أن نماذج زرع BAT الناجحة ، حيث يتم زرع BAT من فأر عادي في المنطقة بين الكتفين لفأر حمية عالي الدهون ، قد لوحظ أنها تعزز استقلاب الجلوكوز وحساسية الأنسولين ، وتقلل من كتلة الدهون ، وتحسن السمنة في الفأر المتلقي. قد تمارس عملية زرع BAT آثارها المفيدة من خلال آليات مختلفة ، بما في ذلك إطلاق الغدد الصماء للسيتوكينات المرتبطة ب BAT ، وتنشيط الجهاز العصبي الودي ، وزيادة امتصاص BAT للدهون الثلاثية ، وتحسين تحمل الجلوكوز ومقاومة الأنسولين في الفئران البدينة12،13. لذلك ، قد تكون زراعة BAT بمثابة نهج علاجي محتمل لأمراض القلب.

ومع ذلك ، بسبب الاختلافات بين الأنواع ، تفتقر الفئران إلى EAT على القلب ، مما يجعل تأثيرات BAT على القلب غير واضحة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال من غير المعروف ما إذا كان زرع BAT في الموقع على سطح القلب يوفر فوائد فائقة مقارنة بالاستراتيجيات الأخرى.

لتقييم وظيفة BAT على القلب وتوضيح آثاره الباراكرين على خلايا عضلة القلب والشرايين التاجية ، يهدف فريقنا إلى وصف إجراء خطوة بخطوة لإنشاء نموذج جراحي مجهري لتطعيم BAT في الموقع على قلب الفأر. على عكس الزرع تحت الجلد ، والذي يمكن أن يحاكي فقط تأثيرات الغدد الصماء ل BAT ، يسمح هذا النهج بدراسة تفاعلات الباراكرين المباشرة. سيتم استخدام مؤشرات الملاحظة الروتينية بعد الجراحة لتأكيد الاستعمار الناجح والبقاء على قيد الحياة لترقيع BAT من خلال إنشاء إمدادات الدم من سطح قلب الفأر.

البروتوكول

تمت مراجعة البروتوكولات التجريبية للحصول على الأنسجة الدهنية والموافقة عليها من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لجامعة سنترال ساوث. تمت مراجعة بروتوكول استخدام المدرج أدناه والموافقة عليه من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامها (الموافقة رقم 20230188) في مستشفى شيانغيا الثاني ، جامعة سنترال ساوث ، الصين ، بموجب البروتوكول رقم 2024054. أجريت جميع التجارب في ظل الالتزام الصارم بإرشادات سلامة والرعاية الإنسانية. تم استخدام الفئران الذكور من النوع البري C57 / BL6 البالغة من العمر ثلاثة إلى ثمانية أسابيع ، والتي تزن 12-25 جراما ، في هذه الدراسة. تلقت المتلقية تخديرا وقائيا مع البوبرينورفين بمعدل 0.1 مجم / كجم تحت الجلد قبل ساعة واحدة من الجراحة. في المتلقية ، أعيد إعطاء البوبرينورفين بنفس الجرعة بعد الزرع وإعادة جرعات حسب الحاجة خلال أول 48 ساعة بعد الجراحة. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.

1. حصاد الأنسجة الدهنية البنية المانحة (BAT)

  1. تخدير الفأر المتبرع البالغ من العمر 3 إلى 8 أسابيع عن طريق وضعه في حجرة تحريضية مملوءة ب 2٪ إيزوفلوران ممزوج ب 0.5-1.0 لتر / دقيقة من 100٪ O2. للتحقق من عمق التخدير المناسب، اضغط على فراش ظفر الفأر أو قم بإجراء اختبار انعكاس قرصة إصبع القدم.
  2. ضع الماوس في وضع الانبطاح على وسادة التدفئة وقم بتأمين أطرافه بشريط لاصق.
  3. حدد الحفرة الكتفية عن طريق التحرك حوالي 1 سم لأسفل على طول خط الوسط من جلد الرقبة لتحديد موقع الاكتئاب.
  4. احلق الشعر في هذا المكان وقم بتطهير البشرة بالبوفيدون واليود ثلاث مرات.
  5. قم بعمل شق طولي بطول 1 سم تقريبا لكشف الأنسجة الدهنية داخل الحفرة الكتفي. افصل بعناية الأنسجة الدهنية البيضاء السطحية والطبقة العضلية لفضح BAT الأساسي ، والذي يظهر أحمر بني على جانب واحد. اجمع 30 مجم من BAT للزراعة.
  6. اغسل BAT لإزالة الدم والحطام باستخدام محلول ملحي معقم.
  7. استخدم مقص العيون لتقطيع BAT إلى قطع صغيرة (5 × 5 مم ، حوالي 20 مجم) والحفاظ عليها في وسط كامل لزراعة الأنسجة عند 37 درجة مئوية أثناء تحضير الفأر المتلقي.

2. التحضير للزرع

  1. تعقيم أدوات الجراحة المجهرية باستخدام معقم الأوتوكلاف وارتداء قفازات معقمة.
    ملاحظة: الأدوات الجراحية التالية مطلوبة: مقص غير حاد ، مقص دقيق ، ملقط دقيق ، ملقط منحني خشن (×2) ، ملقط بزاوية 45 درجة (×2) ، مقص زنبركي بزاوية ، ضام صدر ، 2-0 خيوط قابلة للامتصاص ، خيوط 7/0 برولين ، وحامل إبرة.
  2. تطهير مجال التشغيل بكحول الأيزوبروبيل بنسبة 75٪.
  3. حافظ على درجة حرارة الجسم الطبيعية ومعدل ضربات القلب الثابت أثناء الجراحة باستخدام وسادة تسخين مضبوطة على 37 درجة مئوية ± 1 درجة مئوية.
  4. تحضير أدوات تطبيق القطن للاستخدام في حالة النزيف.

3. تحضير وتنبيب الفأر

  1. قم بإزالة الفراء من خط العنق إلى مستوى منتصف الصدر للفأر المتلقي باستخدام كريم إزالة الشعر.
  2. قم بتخدير الفأر عن طريق وضعه في غرفة تحريضية مملوءة ب 2٪ إيزوفلوران ممزوج ب 0.5-1.0 لتر / دقيقة من 100٪ O2. بمجرد التخدير بشكل كاف ، حافظ على التخدير مع 1.7٪ إيزوفلوران ممزوج ب 0.7 لتر / دقيقة من 100٪ O2.
  3. ضع الماوس في وضع ضعيف على وسادة تسخين وقم بتأمين أطرافه بشريط لاصق.
  4. تطهير المجال الجراحي بمحلول اليود المعقد ، متبوعا بالكحول بنسبة 70٪. كرر هذه العملية ثلاث مرات.
  5. قم بتغطية الماوس بستارة معقمة ، مع تعريض المجال الجراحي فقط لمنع التلوث.
  6. استخدم مجموعة جديدة من القفازات المعقمة لكل فأر على حدة.
  7. ضع شريطا مطاطيا على الأسنان الأمامية لتمديد الرقبة. باستخدام ملقط منحني في يد واحدة ، قم بمعالجة اللسان برفق إلى الجانب أثناء استخدام اليد الأخرى لإدخال أنبوب القصبة الهوائية PE-90. تأكد من أن رأس الماوس مستوي مع الأنبوب لوضعه الصحيح.
  8. تأكد من إدخال الأنبوب في القصبة الهوائية بدلا من المريء. قم بعمل شق طولي (~ 6-7 مم) في جلد عنق الرحم لكشف القصبة الهوائية إذا لزم الأمر للتحقق.
  9. قم بتوصيل الأنبوب الرغامي بجهاز تهوية القوارض المعاد تدويره بالحجم ، واضبط المعلمات على 140 نفسا / دقيقة وحجم المد والجزر 0.2 مل. قم بتأمين الأنبوب بشريط لاصق.
    ملاحظة: مؤشرات التهوية الميكانيكية الناجحة - يجب أن تكون حركات الفأر الصدرية منتظمة ومتزامنة مع معدل التنفس الصناعي.

4. تطعيم الطعام

  1. قم بإجراء شق قصي في خط الوسط بدءا من الشق فوق القص. قم بعمل شق بطول 1 سم على طول خط الوسط من القص (خط أبيض على جدار الصدر الأمامي للفأر) لكشف الجدار الأمامي للقلب. اسحب القص باستخدام ضام الصدر تحت المجهر الجراحي. تجنب إصابة الرئتين والشريان الصدري الداخلي أثناء العملية.
  2. استخدم ملقطا بزاوية 45 درجة لفصل الغشاء المخاطي للنخابي حول القلب واستئصاله برفق.
  3. افتح التامور عند الجدار الأمامي للبطين الأيسر. ضع قطعة صغيرة نظيفة من BAT غنية بالأوعية الدموية على سطح القلب. استخدم خياطة برولين 7/0 مع عقدتين جراحيتين لربط BAT بسطح البطين الأيسر ميكانيكيا. تجنب ثقب جدار القلب.
  4. قم بإزالة ضام الصدر واضغط على تدفق جهاز التنفس الصناعي لمدة 2 ثانية لإعادة نفخ الرئتين.
  5. استخدم خياطة قابلة للامتصاص 2-0 بنمط خياطة متقطعة لإغلاق القفص الصدري.
  6. استخدم خياطة قابلة للامتصاص 2-0 بنمط خياطة مستمرة لإغلاق طبقة الجلد.

5. رعاية ما بعد الجراحة

  1. يتم تطبيق 0.3 مل من المحلول الملحي العادي داخل الصفاق بعد العملية لاستبدال السوائل.
  2. يتم تطبيق البوبرينورفين (0.1 ملغ/كغ) تحت الجلد لتخفيف آلام الشق والإينروفلوكساسين (5 ملغ/كغ) للوقاية من العدوى.
  3. ضع الماوس تحت مصباح حراري حتى يستيقظ من التخدير ويعود إلى التكسير القصي ، مما يسمح بحرية الحركة. ثم انقل الماوس إلى قفص منفصل به طعام وماء. توفير مصدر غذاء الجيلاتين على أرضية القفص لسهولة الوصول إليه بسبب الحركة التقييدية الطفيفة المؤقتة للصدر.
  4. راقب الفأر المتلقي لمدة ساعة واحدة بعد الجراحة قبل إعادته إلى مرفق القفص. افحص الفأر ثلاث مرات في اليوم لمدة 24 ساعة الأولى لمراقبة النشاط والمدخول الغذائي. راقب علامات الألم والضيق لأول 72 ساعة. تحقق من حالة يوميا وقم بوزنه أسبوعيا.
  5. استشر أحد الموظفين البيطريين إذا ظهرت على أي فئران علامات الألم أو الضيق أو انخفاض تناول العلف.
    ملاحظة: ضع في اعتبارك القتل الرحيم المبكر إذا لزم الأمر. تتضمن تقنية القتل الرحيم جرعة زائدة من ثاني أكسيد الكربونلمدة 7 دقائق ، تليها خلع عنق الرحم (باتباع البروتوكولات المعتمدة مؤسسيا). يعرف النخر أو امتصاص أو رفض التطعيم الذاتي BAT على أنه نقطة نهاية محددة تحفز القتل الرحيم.

النتائج

بناء على ملاحظات نتائج ما قبل الجراحة والفترة المحيطة بالجراحة وما بعدها ، تم إنشاء نموذج الفأر هذا لتطعيم الأنسجة الدهنية البنية (BAT) على سطح القلب بنجاح. تم جمع BAT من منطقة كتف الفأر المتبرع ، حيث يزن كل طعم BAT حوالي 0.1 جرام.

أكد تلطيخ الهيماتوكسيلين يوزين تكوين وهيكل الكسب غير المشروع على أنه BAT. عند التكبير المنخفض ، لوحظ أن عددا كبيرا من الخلايا الشحمية البنية تشكل هياكل فصيصية داخل النسيج الضام الرخوة ، والتي كانت غنية بالشعيرات الدموية. احتوى سيتوبلازم الخلايا الشحمية البنية على العديد من الفجوات الصغيرة ، وكانت نواتها مستديرة ومركزية. عند التكبير العالي ، أظهرت الخلايا الشحمية البنية أوجه تشابه مورفولوجية مع الخلايا الشحمية البيضاء ولكنها كانت أصغر في القطر. كانت نوى الخلايا الشحمية البنية مستديرة أو بيضاوية وتقع إما مركزيا أو غريب الأطوار داخل الخلية. كان السيتوبلازم محبة لليوزينيات ويحتوي على قطرات دهنية متعددة بأحجام مختلفة ، والتي تم توزيعها في جميع أنحاء السيتوبلازم. كانت الشعيرات الدموية والأعصاب مرئية أيضا بين الخلايا الشحمية البنية. تم تأكيد الأنسجة الدهنية المزروعة أيضا على أنها نسيج دهني بني من خلال تلطيخ كيميائي مناعي لتعبير UCP1 (الشكل 1). تم تثبيت طعم BAT بنجاح على الجدار الأمامي للبطين الأيسر (الشكل 2).

بعد أربعة أسابيع من زرع BAT ، لم تكن هناك تغييرات كبيرة في النظام الغذائي أو النشاط أو وزن الجسم في الفأر المتلقي. التئام شق الصدر جيدا وكان مغطى بالكامل بشعر طبيعي. تم التضحية بالفأر المتلقي (باتباع الإرشادات الأخلاقية) ، وتمت إزالة القلب ، جنبا إلى جنب مع طعم BAT النخابي ، للفحص النسيجي. أظهر تلطيخ الهيماتوكسيلين يوزين أن طعم BAT ظل قابلا للحياة ، حيث أظهر سمات نسيجية نموذجية ل BAT ويؤسس دوران الأوعية الدقيقة مع عضلة القلب المجاورة. لم تكن هناك علامات على تسلل الخلايا الالتهابية الكبيرة أو تسييل الدهون. كشف تلطيخ ماسون ثلاثي الألوان عن تكوين نسيج ضام ليفي يحيط بالخيوط المستخدمة لإصلاح الأنسجة المزروعة داخل عضلة القلب. لوحظ وجود نسيج ضام ليفي حول الكسب غير المشروع وداخله ، ولكن لم يكن هناك تجزئة واضحة أو اضطراب هيكلي للأنسجة الدهنية. أشار التلوين الكيميائي المناعي ل CD31 و UCP1 أيضا إلى تكوين الأوعية الدقيقة الجديدة داخل BAT المزروع وأكد بقاء جزء من الخلايا الشحمية البنية داخل الكسب غير المشروع (الشكل 3).

figure-results-1
الشكل 1: عزل وتحديد الأنسجة الدهنية البنية من الفئران المتبرعة. (أ ، ب) الأنسجة الدهنية البنية (BAT) (يشار إليها بالسهام البيضاء) التي تم جمعها من فأر متبرع للزراعة. (ج) تلطيخ الكيمياء المناعية التمثيلية لتعبير UCP1 في الأنسجة الدهنية البنية (شريط المقياس = 100 ميكرومتر). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
الشكل 2: إنشاء نموذج حيواني. يوضح هذا الشكل إجراءات إنشاء النموذج الحيواني. يتم إجراء بضع الصدر المتوسط لكشف الجدار الأمامي للقلب باستخدام موزع قصي. يتم تثبيت طعم الأنسجة الدهنية البنية (BAT) على سطح القلب. ثم يتم إغلاق الشق باستخدام خيوط متقطعة لطبقات العضلات والجلد. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
الشكل 3: تقييم نقش الأنسجة الدهنية البنية على قلب الفأر بعد أربعة أسابيع من الزرع. (أ) ندبة الشق الصدري الأمامي المتوسط (السهم الأبيض). (ب ، ج) طعم الأنسجة الدهنية البنية (BAT) مثبت على قمة القلب (السهم الأبيض). (د) صور تلطيخ الهيماتوكسيلين واليوزين (H & E) التمثيلية للطعم الخيفي BAT وعضلة القلب في أربعة أسابيع بعد الزرع (شريط المقياس = 100 ميكرومتر). يشير المثلث الأسود الصلب إلى عضلة القلب ، * يشير إلى طعم BAT ، وتشير الأسهم السوداء إلى الشعيرات الدموية. (ه) صور تلطيخ الممثل ماسون ثلاثية الألوان للطعم الخيفي BAT وعضلة القلب في أربعة أسابيع بعد الزرع (شريط المقياس = 200 ميكرومتر). (F) تلطيخ الكيمياء النسيجية المناعية لتعبير CD31 في الطعم الخيفي BAT وعضلة القلب بعد أربعة أسابيع من الزرع. تشير الأسهم السوداء إلى تعبير CD31 الإيجابي في الطعم الخيفي (شريط المقياس = 100 ميكرومتر). (ز) تلطيخ الكيمياء النسيجية المناعية لتعبير UCP1 في الطعم الخيفي BAT وعضلة القلب بعد أربعة أسابيع من الزرع (شريط المقياس = 50 ميكرومتر). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

في هذه الدراسة ، تم إنشاء نموذج جراحي لزرع الأنسجة الدهنية البنية (BAT) على سطح عضلة القلب بنجاح. الأنسجة الدهنية النخابية (EAT) عبارة عن مستودع دهني فريد يتصل مباشرة بعضلة القلب والشرايين التاجية ، ويشترك في دوران الأوعية الدقيقة المشترك ويسهل الحديث المتبادل الوثيق بينهما. أشارت الدراسات السابقة إلى أن EAT يرتبط بأمراض القلب المتعددة ، بما في ذلك مرض الشريان التاجي والرجفان الأذيني وتضخم عضلة القلب. ومع ذلك ، في حين أظهرت هذه الدراسات أن حجم EAT يرتبط بمدى وشدة أمراض القلب ، فإن الآليات التي يؤثر بها EAT على أمراض القلب لا تزال بحاجة إلىتوضيح 1،2،3،4،5،14،15،16.

من ناحية أخرى ، يعتقد أن BAT تلعب دورا طبيعيا في حماية الثدييات من انخفاض حرارة الجسم. يحتوي السيتوبلازم على عدة قطرات دهنية صغيرة متعددة الأقسام وغني بالميتوكوندريا. BAT هو نسيج دهني مولد للحرارة ينظم إنفاق الطاقة ويحافظ على توازن الجلوكوز والدهون ، مما يجعله هدفا علاجيا محتملا لأمراض التمثيل الغذائي والقلب والأوعية الدموية17،18،19. أشارت بعض الدراسات السريرية إلى أن حجم BAT يرتبط سلبا بأمراض القلب والأوعية الدموية. الأفراد الذين لديهم حجم أعلى من BAT لديهم معدلات انتشار أقل لمرض السكري من النوع 2 ، ومرض الشريان التاجي ، وعسر شحميات الدم ، وفشل القلب الاحتقاني ، وأمراض الأوعية الدموية الدماغية ، وارتفاع ضغط الدم7،20،21.

أظهرت دراسة سابقة أن الحويصلات الصغيرة خارج الخلية المشتقة من BAT (sEVs) تمتصها خلايا عضلة القلب ، مما يثبط تنشيط مسار MAPK المرتبط بنقص تروية عضلة القلب / إعادة تروية (MI /R). وجدت دراسة أخرى أن BAT تطلق مركبات sEVs تحتوي على microRNAs واقية للقلب ، والتي تساهم في حماية القلب المرتبطةبالتمرين 22. توضح هذه النتائج الآليات الكامنة وراء الحديث المتبادل بين الخلايا العضلية القلبية وتسلط الضوء على BAT sEVs ومحتواها من microRNA كمرشحين محتملين لحماية القلب الناجمة عن التمرين. بالإضافة إلى ذلك ، ثبت أن النيوريجولين 4 المشتق من BAT (Nrg4) يخفف من الالتهاب البطاني وتصلب الشرايين في ذكور الفئران23 ، مما يدل على وظائف الغدد الصماء الوقائية ل BAT في صحة القلب والأوعية الدموية.

علاوة على ذلك ، كشفت تحليلات النسخ أن EAT البشري يعبر بشكل كبير عن علامات BAT مثل UCP-1 و PRDM16 و PGC-1α ، بمستويات أعلى من تلك الموجودة في مستودعات الدهون الأخرى5،6،24،25. يشير هذا إلى أن EAT قد يعمل جزئيا كبات BAT. تدعم هذه النتائج الفرضية القائلة بأن تحمير EAT يمكن أن يحمي عضلة القلب والشرايين التاجية من انخفاض حرارة الجسم ويعمل كآلية دفاع ضد نقص التروية أو نقص الأكسجة. بشكل جماعي ، تشير هذه الدراسات إلى أن BAT تطلق العديد من العوامل النشطة بيولوجيا وتمارس تأثيرات مفيدة ووقائية على نظام القلب والأوعيةالدموية 6.

في الدراسات السابقة ، تم تطبيق نماذج زرع BAT على نماذج مرضية مختلفة لتوضيح تأثير BAT على حدوث المرض وتطوره. وتشمل هذه الدراسات حول تأثير زرع BAT في متلازمة المبيض المتعدد الكيسات (PCOS) 26 ، ودورها التنظيمي في شيخوخة المبيض27 ، وتأثيراتها على التمثيل الغذائي للجسمبالكامل 28،29. ومع ذلك ، لم يتم بعد التحقيق في التأثيرات الفيزيولوجية المرضية لزرع BAT على القلب.

كعضو قادر على إفراز العديد من جزيئات الإشارات ، يؤثر BAT بشكل أساسي على الفيزيولوجيا المرضية للقلب والأوعية الدموية في الكائن الحي الطبيعي من خلال مسارات الغدد الصماء ، مما يؤدي إلى توصيل هذه الجزيئات إلى القلب أو الأوعية الدموية11. ومع ذلك ، لا يزال من غير الواضح ما إذا كان بإمكان BAT تنظيم الفيزيولوجيا المرضية للقلب بشكل مباشر من خلال مسارات paracrine. إن إنشاء نموذج مناسب وموثوق به لزرع BAT على سطح القلب من شأنه أن يسهل التحقيق في التفاعلات المباشرة بين BAT والقلب.

بالنظر إلى أن BAT يقع تشريحيا في المنطقة بين الكتفين من الفئران ، فإن الحديث المتبادل مع الأعضاء الأخرى يعتمد بشكل أساسي على الدورة الدموية الجهازية عبر إشارات الغدد الصماء. علاوة على ذلك ، أشارت بعض الدراسات إلى أن الأنسجة الدهنية النخابية (EAT) لديها القدرة على الخضوع لتحول اللون البني. أظهرت العديد من التدخلات الغذائية والبيئية والدوائية نتائج واعدة في إحداث تحمير EAT لدى مرضى السمنة المفرطة و / أو مرض الشريان التاجي (CAD). قد يساعد هذا الانتقال في التخفيف من نقص الأكسجين والبيئة المكروية الالتهابية التي تؤدي إلى تفاقم تلف الأوعية الدموية وتسريع تصلب الشرايين التاجية4،24،30. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد العوامل والمسارات المحددة التي ينطوي عليها تحمير EAT. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى نماذج حيوانية تجريبية لاستكشاف العلاقة بين النمط الظاهري ل EAT ونتائج القلب والأوعية الدموية المرتبطة بملفها الالتهابي غير المتوازن.

أحد القيود الرئيسية في دراسة EAT هو أن القوارض ليس لديها EAT ملحوظ تقريبا. في البشر ، تعد دراسة EAT الطازج أمرا صعبا أيضا بسبب صعوبة الحصول على عينات ، لأن هذا يتطلب بضع الصدر. استخدمت الدراسات السابقة نموذجا تم فيه زرع الأنسجة الدهنية المشتقة من فئران النظام الغذائي عالية الدهون في تجويف البطن لفئران احتشاء عضلة القلب لإثبات أن الأنسجة الدهنية السكرية يمكن أن تؤدي إلى تفاقم إصابة نقص التروية وإعادة التروية31. يتيح تطبيق نماذج زراعة الأنسجة الدهنية استكشاف تأثيرات BAT على القلب عبر إشارات paracrine.

الهدف الأساسي من تطوير هذا النموذج هو التحقيق في الآثار العلاجية المحتملة ل BAT كعضو باراكرين يشبه EAT لعضلة القلب والشرايين التاجية. في المستقبل ، يمكن استخدام هذا النموذج لدراسة التأثيرات الواقية للقلب من BAT في تثبيط تطور البلاك تصلب الشرايين ، وتحسين إصابة عضلة القلب الإقفارية ، والتخفيف من الرجفان الأذيني. بالإضافة إلى ذلك ، قد يوفر أدلة ظرفية تدعم فوائد تعزيز تحمير EAT.

في عام 2013 ، قام فريق بحثي من كلية الطب بجامعة هارفارد بزرع BAT في التجويف الحشوي للفئران المتلقية عن طريق توصيل الأنسجة بوسادة الدهون البربخية لتقييم التحسينات في التوازن الأيضي عن طريق زيادة كتلة BAT32. في دراسة سابقة من الستينيات ، قام الباحثون بعزل BAT من المنطقة بين الكتفين للمتبرع وزرعوه تحت كبسولة الكلى الخاصة بالمتلقي لمدة 1-2 أسابيع. علاوة على ذلك ، في دراسة أخرى ، تم زرع BAT في غرفة العين الأمامية للهامستر ، وتم استخدام التحليل النسيجي لتقييم ما إذا كانت BAT المزروعة قد نجتمن 12. ومع ذلك ، فإن جدوى وبقاء زرع BAT على منطقة النخابي للقوارض لا تزال غير معروفة.

تعد جراحة النخابي في الفئران الآن إجراء روتينيا لتحفيز نماذج احتشاء عضلة القلب. ومن المثير للاهتمام ، أن فريقا بحثيا نجح في تسليم العوامل الدوائية داخل مساحة التامور / السائل في نموذج الخنازير ، والذي تم استخدامه للتحقيق في الرجفان الأذيني ، وفترات المقاومة النسبية ، واعتلال عضلة القلب الإقفاري. بناء على هذه الدراسات ، هناك ما يبرر تطوير نموذج القوارض لزرع BAT النخابي من خلال الإجراءات الجراحية.

بناء على النتائج التجريبية ، تم فصل قطعتين من BAT عن الفضاء بين الكتفين للفأر المتبرع. تم تغطية BAT بأنسجة دهنية تحت الجلد (SAT) وأظهر لونا أغمق من SAT ، مع إمدادات دم غنية. كشف تلطيخ الهيماتوكسيلين والأيوزين (H & E) ل BAT أن الخلايا الشحمية البنية تحتوي على قطرات دهنية أصغر متعددة النواقل وكانت شديدة الأوعية الدموية ، مع وجود خلايا الدم الحمراء في التجويف الشعري. يزن كل جزء من BAT الذي تم جمعه حوالي 30-40 مجم. ومع ذلك ، اقتصر طعم BAT المزروع على حوالي 20 مجم ، حيث أدى التوسع الإضافي للطعم إلى وفيات الفئران في غضون 1-2 أيام بعد الجراحة. أحد الأسباب المحتملة لهذه النتيجة هو المسافة المحدودة بين التجويف الصدري والجدار الأمامي للقلب. قد يمارس الكسب غير المشروع الكبير نسبيا ضغطا مفرطا ، مما قد يؤدي إلى سدادة قلبية.

تم الحفاظ على التخدير عن طريق التنبيب الرغامي ، وتمت مراقبة عمق التخدير من خلال مراقبة سعة وإيقاع التقلبات الصدرية في الفأر. تم اختيار بضع الصدر المتوسط لكشف الجدار الأمامي للقلب ، مما يسهل زرع BAT. بالنظر إلى أن EAT متصل مباشرة بعضلة القلب والشرايين التاجية دون أن يفصل بينهما النسيج الضام ، فإن البروتوكول تضمن فتح التامور ، وإدخال BAT على سطح القلب ، ثم خياطة التامور.

بعد أربعة أسابيع من الزرع ، تم القتل الرحيم للفئران المتلقية (باتباع الإرشادات الأخلاقية) ، وتم فتح التجاويف الصدرية لتقييم تكامل BAT والبقاء على قيد الحياة. تؤكد هذه النتائج أن الطعم الخيفي BAT نجا بنجاح.

في الختام ، تم تطوير نموذج جراحي لتطعيم BAT على سطح القلب في الفئران بنجاح. قد يعزز هذا النموذج فهم تأثيرات EAT على أمراض القلب وإمكانات حماية القلب لتحمير EAT.

الإفصاحات

ويعلن أصحاب البلاغ عدم وجود مصالح متضاربة.

شكر وتقدير

تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 81870623 و 81770881 و 81900286 و 82100494 و 82100944 و 82070910) ، وخطة البحث والتطوير الرئيسية لمقاطعة هونان (2020SK2078) ومؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة هونان (2022JJ70055 و 2021JJ40842 و 2022JJ40721)

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
1٪ بنسلين / ستربتومايسينجيبكو ، إنفيتروجين ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية03-031-1BCSالحفاظ على الأنسجة للكسب غير المشروع
10٪ مصل بقري الجنين (FBS)بوفوجين ، نيوزيلندا ، أستراليا1907 بالحفاظ على الأنسجة للكسب غير المشروع
2-0 خيوط قابلة للامتصاص شركةشنغهاي بودونغ جينهوان للمنتجات الطبية17Y1204Jإغلاق الجلد
6 إلى 8 أسابيع من الفئران الذكور C57BL / 6JSJA مختبر المحدودة (هونان ، الصين)  
7/0 خيوط Proleneخيوط شنغهاي بودونغ Jinhuan Medical Products CompanyR731تثبيت الأنسجة الدهنية البنية على القلب
Alizarin محلول تلطيخ أحمرServicebio ، ووهان ، الصينCR2203058Alizarin تلطيخ أحمر للكسب غير
المشروع مقص زنبركي بزاويةJinzhong أداة جراحيةY3C040الأنسجة وفصلها
بلانت مقصJinzhong أداة جراحية شركةJ22010تشريح الأنسجة وفصلها
ضام الصدرشركة TIGERGENETG-CK-07PKسحب وتثبيت الصدر
دورة ملقط منحني ملقطJinzhong أداة جراحيةJD1060تشريح الأنسجة وفصلها
DMEM: F12 (1: 1) متوسطGibco ، Invitrogen ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكيةC11330500BTالحفاظ على الأنسجة للكسب غير المشروع
غرامة 45 درجة ؛ ملقط بزاويةJinzhong أداة جراحية شركةY4E040تشريح الأنسجة وفصلها
IsofluraneShenzhen RuiWoDe Life Technology Co.، LTDR510-22الملقط الصغير لتخدير
الفأر شركة Jinzhong الأدوات الجراحيةJD1050تشريح الأنسجة وفصلها
مقص دقيقJinzhong للأدوات الجراحيةY00030تشريح الأنسجة وفصلها
حامل إبرةJinzhong أداة جراحية شركةY3G150إبرة عقد للإغلاق
مقص العيونJinzhong أداة جراحية شركةY3C060تشريح الأنسجة وفصلها
المجهر الجراحيشركة MurziderCompany MSD203للزرع الجراحي للأنسجة الدهنية البنية
Volume-cycled جهاز التنفس الصناعي للقوارضنانجينغ كيوباسيس التكنولوجيا الحيوية Co.LTDKW-MZJ-Zتخدير غاز الفأر
من شركة تشريح شركة غاز شركة

المراجع

  1. Iacobellis, G. Epicardial adipose tissue in contemporary cardiology. Nat Rev Cardiol. 19 (9), 593-606 (2022).
  2. Zobel, E. H., et al. Relation of cardiac adipose tissue to coronary calcification and myocardial microvascular function in type 1 and type 2 diabetes. Cardiovasc Diabetol. 19 (1), 16(2020).
  3. Packer, M. Epicardial adipose tissue may mediate deleterious effects of obesity and inflammation on the myocardium. J Am Coll Cardiol. 71 (20), 2360-2372 (2018).
  4. Napoli, G., et al. Epicardial and pericoronary adipose tissue, coronary inflammation, and acute coronary syndromes. J Clin Med. 12 (23), jcm12237212(2023).
  5. Villasante Fricke, A. C., Iacobellis, G. Epicardial adipose tissue: Clinical biomarker of cardio-metabolic risk. Int J Mol Sci. 20 (23), ijms20235989(2019).
  6. Doukbi, E., et al. Browning epicardial adipose tissue: Friend or foe. Cells. 11 (6), 11060991(2022).
  7. Becher, T., et al. Brown adipose tissue is associated with cardiometabolic health. Nat Med. 27 (1), 58-65 (2021).
  8. Zhao, H., et al. Small extracellular vesicles from brown adipose tissue mediate exercise cardioprotection. Circ Res. 130 (10), 1490-1506 (2022).
  9. Pinckard, K. M., et al. A novel endocrine role for the BAT-released Lipokine 12,13-diHOME to mediate cardiac function. Circulation. 143 (2), 145-159 (2021).
  10. Ruan, C. C., et al. A(2A) receptor activation attenuates hypertensive cardiac remodeling via promoting brown adipose tissue-derived FGF21. Cell Metab. 28 (3), 476-489.e5 (2018).
  11. Martí-Pàmies, Íal, et al. Brown adipose tissue and BMP3b decrease injury in cardiac ischemia-reperfusion. Circ Res. 133 (4), 353-365 (2023).
  12. White, J. D., Dewal, R. S., Stanford, K. I. The beneficial effects of brown adipose tissue transplantation. Mol Aspects Med. 68, 74-81 (2019).
  13. Bartelt, A., et al. Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance. Nat Med. 17 (2), 200-205 (2011).
  14. Rosito, G. A., et al. Pericardial fat, visceral abdominal fat, cardiovascular disease risk factors, and vascular calcification in a community-based sample: the Framingham heart study. Circulation. 117 (5), 605-613 (2008).
  15. Piché, M. E., Poirier, P., Lemieux, I., Després, J. P. Overview of epidemiology and contribution of obesity and body fat distribution to cardiovascular disease: An update. Prog Cardiovasc Dis. 61 (2), 103-113 (2018).
  16. Shaihov-Teper, O., et al. Extracellular vesicles from epicardial fat facilitate atrial fibrillation. Circulation. 143 (25), 2475-2493 (2021).
  17. Cypess, A. M., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N Engl J Med. 360 (15), 1509-1517 (2009).
  18. Maliszewska, K., Kretowski, A. Brown adipose tissue and its role in insulin and glucose homeostasis. Int J Mol Sci. 22 (4), ijms22041530(2021).
  19. Fernández-Verdejo, R., Marlatt, K. L., Ravussin, E., Galgani, J. E. Contribution of brown adipose tissue to human energy metabolism. Mol Aspects Med. 68, 82-89 (2019).
  20. Takx, R. A., et al. Supraclavicular brown adipose tissue 18F-FDG uptake and cardiovascular disease. J Nucl Med. 57 (8), 1221-1225 (2016).
  21. Chen, H. J., Meng, T., Gao, P. J., Ruan, C. C. The role of brown adipose tissue dysfunction in the development of cardiovascular disease. Front Endocrinol (Lausanne). 12, 652246(2021).
  22. Icli, B., Feinberg, M. W. MicroRNAs in dysfunctional adipose tissue: Cardiovascular implications. Cardiovasc Res. 113 (9), 1024-1034 (2017).
  23. Shi, L., et al. Brown adipose tissue-derived Nrg4 alleviates endothelial inflammation and atherosclerosis in male mice. Nat Metab. 4 (11), 1573-1590 (2022).
  24. González, N., Moreno-Villegas, Z., González-Bris, A., Egido, J., Lorenzo, Ó Regulation of visceral and epicardial adipose tissue for preventing cardiovascular injuries associated to obesity and diabetes. Cardiovasc Diabetol. 16 (1), 44(2017).
  25. Rossi, V. A., Gruebler, M., Monzo, L., Galluzzo, A., Beltrami, M. The different pathways of epicardial adipose tissue across the heart failure phenotypes: From pathophysiology to therapeutic target. Int J Mol Sci. 24 (7), ijms24076838(2023).
  26. Fang, Y. Q., Zhang, H. K., Wei, Q. Q., Li, Y. H. Brown adipose tissue-derived exosomes improve polycystic ovary syndrome in mice via STAT3/GPX4 signaling pathway. Faseb J. 38 (18), e70062(2024).
  27. Chen, L. J., et al. Single xenotransplant of rat brown adipose tissue prolonged the ovarian lifespan of aging mice by improving follicle survival. Aging Cell. 18 (6), e13024(2019).
  28. Quan, Y., Lu, F., Zhang, Y. Use of brown adipose tissue transplantation and engineering as a thermogenic therapy in obesity and metabolic disease. Obes Rev. 25 (3), e13677(2024).
  29. Dewal, R. S., et al. Transplantation of committed pre-adipocytes from brown adipose tissue improves whole-body glucose homeostasis. iScience. 27 (2), 108927(2024).
  30. Horckmans, M., et al. Pericardial adipose tissue regulates granulopoiesis, fibrosis, and cardiac function after myocardial infarction. Circulation. 137 (9), 948-960 (2018).
  31. Gan, L., et al. Small extracellular microvesicles mediated pathological communications between dysfunctional adipocytes and cardiomyocytes as a novel mechanism exacerbating ischemia/reperfusion injury in diabetic mice. Circulation. 141 (12), 968-983 (2020).
  32. Stanford, K. I., et al. Brown adipose tissue regulates glucose homeostasis and insulin sensitivity. J Clin Invest. 123 (1), 215-223 (2013).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

النسيج الدهني فوق التاموريطعم النسيج الدهنينموذج قلب الفأرالتأثيرات جنيبة الصماويةأمراض القلب والأوعية الدمويةزراعة الأنسجةتسمير النسيج الدهني فوق التاموريالنمط الظاهري المضاد للالتهاباتعوامل حماية القلب

تم نشر هذه المقالة

الفيديو قريباً

تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.