باستخدام نموذج ex vivo explant، يتم زراعة أجزاء صغيرة من الجزء الخلفي من نسيج الدهون البيضاء الحشوية من فئران نحيلة لمدة 7–10 أيام، مما يمكن من تحفيز ودراسة التهاب الأنسجة الدهنية أثناء التغذية عالية الدهون.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
باستخدام نموذج ex vivo explant، يتم زراعة أجزاء صغيرة من الجزء الخلفي من نسيج الدهون البيضاء الحشوية من فئران نحيلة لمدة 7–10 أيام، مما يمكن من تحفيز ودراسة التهاب الأنسجة الدهنية أثناء التغذية عالية الدهون.
يصف هذا البروتوكول نموذج فأر خارج الجسم الحي يعيد تلخيص بعض السمات الخلوية والالتهابية التي لوحظت في نسيج الدهون الحشوية (VAT) بعد التغذية ذات النظام الغذائي عالي الدهون، دون تدخل غذائي داخل الجسم الحي. يتم تربية النباتات الصغيرة من ضريبة القيمة المضافة من فئران نحيفة لمدة 7–10 أيام، وخلالها تتطور بشكل تلقائي نمط ظاهري التهابي يشبه إلى حد كبير نمط VAT من الحيوانات التي تتغذى على HFD. ومن المهم أن يحافظ النموذج على بنية الأنسجة الدهنية (AT)، مما يمكن من دراسة العمليات الالتهابية في سياق فسيولوجي ذي صلة. خلال الزراعة، تظهر علامات رئيسية للالتهاب المرتبط بالسمنة، بما في ذلك تكوين هياكل شبيهة بالتاج (CLS)، وتراكم البلعم المنشطة أيضيا (MMes)، وزيادة إنتاج السيتوكين الالتهابي. على الرغم من موت الخلايا الدهنية، يمكن تمثيل عوامل أخرى للالتهاب المرتبط بالسمنة، بما في ذلك الضغوط الأيضية مثل الأحماض الدهنية المشبعة، تغير التعامل مع الدهون، فرط الجلوكوز، الإجهاد التأكسدي، نقص الأكسجة، اختلال توازن الأديبوكين، وإشارات الخلايا الدهنية الباراكرينية إلى الخلايا المناعية، في النموذج. يدعم النظام مجموعة واسعة من التطبيقات اللاحقة، بما في ذلك التصوير الحي، وقياس تدفق الخلايا، وPCR الكمي، وELISA، والتلوين المناعي، وتسلسل الحمض النووي الريبي السائل أو الخلوي الواحد. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق العلاجات الدوائية والمعتمدة على السيتوكينات لدراسة مسارات الإشارات والاستجابات الخاصة بنوع الخلية. يتماشى هذا النموذج السهل التخصيص مع مبادئ 3R من خلال تقليل استخدام الحيوانات في دراسات النظام الغذائي الحي . النموذج قابل للتكرار، وفعال من حيث التكلفة، وسهل التنفيذ، ويوفر منصة متعددة الاستخدامات لدراسة موت الخلايا الدهنية، وديناميكيات الخلايا المناعية، والاستراتيجيات العلاجية في التهاب التنبيه.
النسيج الدهني (AT) هو عضو نشط أيضيا يتكون من حوالي 20٪ من الخلايا الدهنية ومزيج غير متجانس من الخلايا المناعية، والأرومات الليفية، والخلايا المؤسسة، والخلايا الوعائية في البشر1. يصنف AT إلى نسيج دهني أبيض أحادي الحق (WAT)، ونسيج دهني بني متعدد الحضيض (BAT)، وأنسجة دهنية بيج متوسطة، مما يعكس التباينات في التركيب والوظيفة والموقع التشريحي. يتوزع WAT بين مستودعات الدهون تحت الجلد (SCAT)، والحشوية (VAT)، وحول الأوعية الدموية، ومستودعات دهنية في نخاع العظم، والتي تختلف في أصل النمو، وملفات التعبير الجيني، والوظيفة الأيضية. بعيدا عن دوره في تخزين الدهون، يعمل AT كعضو غدد صماء من خلال إفراز السيتوكينات والهرمونات والدهون2. مقارنة ب SCAT، فإن VAT أكثر نشاطا أيضيا وغنيا بالخلايا الالتهابية، مما يجعله ذا صلة خاصة في دراسات التهاب الالتهاب المقاوم للكهرباء والأمراض الأيضية مثل السكري من النوعالثاني 3,4,5.
يعد التهاب الجلوس منظما رئيسيا للصحة الأيضية ويلعب دورا مركزيا في السمنة، والتي ترتبط بالعديد من الأمراض المصاحبة. السمنة تعزز تضخم الخلايا الدهنية، وتضخم التنسج والتكاثر،بينما يرتبط تمدد والتهاب التربينات بقوة بفرط سكر الدم، فرط الإنسولينميا، فرط الدهون الثلاثية، وضعف تحمل الجلوكوز3. يفترض أن تمدد ال AT يصاحبه زيادة في موت الخلايا الدهنية، مع حوالي 10٪ من دوران الخلاياسنويا، مما يحفز تجنيد البلعم وهو أمر ضروري لتنظيف الأنسجة وإعادة تشكيل8. نظرا لأن الخلايا الدهنية أكبر بكثير (100–200 ميكرومتر) من البلعميات، فإن البلعمة الفعالة من قبل هذه الخلايا الصغيرة التي تتكون من خمسة أضعاف تقريبا يمثل تحديا، مما يعيق توازن الأنسجة ويعزز التهاب ال AT المزمن9. تقوم البلعم النسيجية الدهنية (ATMs) بالتوسط في تطهير الخلايا الدهنية الكبيرة الحجم المحتضرة إما من خلال الاندماج في خلايا عملاقة متعددة النوى (MGCs) أو عن طريق تشكيل هياكل تشبه التاج (CLS) حول الخلايا الدهنية الميتة وتحطيلها من خلال إخراج الخلايا الليسوسومية 10,11,12. وفرة CLS ترتبط بالالتهاب المرتبط بالسمنة11,13.
في ال ATs السليمة، تكون أجهزة ATM في الغالب بلاعم شبيهة ب M2 مضادة للالتهابات، بينما تعزز السمنة التحول نحو نمط ظاهري مشابه ل M1 المضاد للالتهابات 14,15. تظهر مجموعات فرعية إضافية من البلعم المميزة ميكانيكيا، بما في ذلك البلعم المنشطة أيضيا (MMes) والبلاعم المرتبطة بالدهون (LAMs)، والتي تلعب أدوارا مهمة في تطهير الخلايا الدهنية الميتة من خلال الإخراج الخلوي الليسوزومي 16,17,18.
لدراسة التهاب التراتوبوكيت في بيئة متعددة الخلايا ذات صلة فسيولوجية، أنشأ البروتوكول نموذج فأر خارج الجسم الحيوي يعتمد على الزراعة العضوية النموذجية لمضادات القيمة المضافة المضافة المستخرجة من فئران نحيلة. النباتات المستزرعة من VAT التي تم زراعتها لمدة 7–10 أيام تطور نمطا التهابيا مماثلا لما لوحظ بعد 12 أسبوعا على الأقل من التغذية عالية الدهون (HFD) فيما يتعلق بتكوين CLS، ونمط البلاعمية، وإنتاج السيتوكين الالتهابي 9,19. ومن المهم أن هذا النهج يقلل من استخدام الحيوانات، ويلغي الحاجة إلى الموافقات على التدخل الغذائي، ويساهم في مبادئ 3R من خلال تقليل الاعتماد على دراسات التدخل الغذائي طويلة الأمد. مقارنة بأنظمة زراعة الخلايا التقليدية ثنائية الأبعاد (ثنائية الأبعاد)، مثل نماذج الزراعة أحادية الخلية (مثل خلايا 3T3-L1 أو زراعة الخلايا الدهنية الأولية)، تحافظ هذه الطريقة على تعقيد الأنسجة وتنوع الخلايا، مما يمكن من دراسة التفاعلات الفسيولوجية بين الخلايا والخلية، بما في ذلك تلك بين الخلايا المناعية والخلايا الدهنية.
النباتات السابقة للزنادات المضادة المزروعة متوافقة مع مجموعة واسعة من الأساليب التحليلية. يتيح التصوير الحي للكونفوكال مراقبة تراكم ال ATM، وتكوين CLS، وتكوين MGC 9,19. يسمح هضم الكولاجيناز بعزل الجزء الوعائي البترومي (SVF) لإجراء تحليلات تدفق الخلايا القياسية، بما في ذلك اختبارات التكاثر وتحديد الأنماط الظاهرية الشبيهة ب M1 أو M2 أو MMe12. يمكن إجراء تحليلات التعبير الجيني بما في ذلك تحليل PCR الكمي (qPCR) وتسلسل الحمض النووي الريبي، على النباتات الخارجية الكاملة، أو خلايا SVF، أو البلاعم الفرزة9. يمكن تقييم تعبير البروتين والنشاط الإنزيمي بواسطة البلتينغ الغربي أو ELISA12,20,21، بينما يمكن رؤية بنية الأنسجة وتعبير العلامات من خلال التلوين الكامل والفلورية المناعية 9,22. بالإضافة إلى ذلك، فإن التدخلات الدوائية والجينية، بما في ذلك استنزاف التيار الملكي والعلاج بالسيتوكينات، ممكنة بسهولة 21,23,24.
باختصار، يتيح هذا النموذج الفأر خارج الجسم لالتهاب الترتيل الحساس المشابه لحمض الدم العالي التحقيق في موت الخلايا الدهنية، والمراقبة المباشرة في الموقع لسلوك الخلية، والتلاعبات الدوائية أو الجينية ذات الصلة بمناعة التربينات (الشكل 1).

الشكل 1: ملخص رسومي لسير العمل. يتم عزل النسيج الدهني الحشوي (AT) من الفئران، وقطعه إلى نباتات صغيرة خارجية، وزراعة لمدة 7–10 أيام. خلال فترة الزراعة، تطور النباتات المستخرجة نمطا التهابيا، مما يمكن من دراسة التهاب الأنسجة الدهنية تحت ظروف خارج الجسم الخاضع للتحكم بها. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أجريت تجارب على الحيوانات وفقا للإرشادات المؤسسية والوطنية وتمت الموافقة عليها من قبل السلطات التنظيمية المختصة. تم استخدام فئران الطماطم Csf1r-eGFP-Adipoq-ERT2-Cre-CAG-tdفئران الطماطم ("MacFat"، RRID: Csf1r-eGFP: RRID:IMSR_JAX:018549، Adipoq-iCreERT2: RRID:IMSR_JAX:025124، CAG-tdTomato: RRID:IMSR_JAX:007914)27,28 لتجارب المجهر التمثيلية. يتيح هذا الخط الإعلامي تصور البلاعم من خلال تعبير GFP والخلايا الدهنية عبر تعبير tdTomato (tdTomato Expression). نظرا لأن تعبير tdTomato يفقد بعد موت الخلايا الدهنية، يمكن مراقبة فعالية الخلايا الدهنية أثناء الزراعة. تم استخدام فئران تقرير Csf1r-eGFP ("ماكغرين"، RRID:IMSR_JAX:018549)28 لتصوير البلاعم وتحليل تدفق الخلية. تم استخدام فئران C57BL/6J (RRID:IMSR_JAX:000664) في تجارب غير تصويرية، بما في ذلك تحليلات scRNA-seq وqPCR. تم الحفاظ على جميع الخطوط المعدلة وراثيا كفئران متغايرة الزيجوت على خلفية C57BL/6J.
اتبعت التجارب الحيوانية 'مبادئ رعاية الحيوانات المختبرية' (منشور NIH رقم 85e23، معدل 1985) والقوانين الوطنية المحددة وتمت الموافقة عليها من قبل السلطات المحلية في ولاية ساكسونيا: إدارة الأراضي في لايبزيغ، ألمانيا (تطبيق تجريبي على الحيوانات: TV11-21-MEZ). وفقا للسلطات المحلية، فإن التجارب الموصوفة لا تشكل اختبارا على الحيوانات، حيث ينص "إذا قتل فقاريات فقط لغرض استخدام أعضائها أو أنسجتها لأغراض علمية، فإن ذلك لا يعتبر اختبارا على الحيوانات بموجب المادة 7(2) من قانون رعاية الحيوان (TierSchG)، بل يعتبر القتل بموجب المادة 4(3) من قانون رعاية الحيوان (TierSchG)." يجب الإبلاغ عن قتل الحيوانات في 'تقرير الحيوانات'. هذا التقرير مدرج في طلب التجارب على الحيوانات. كما وافقت لجنة الأخلاقيات في كلية الطب بجامعة لايبزيغ على مشاريع البحث. وفقا لإرشادات التطبيق التجريبي الحيواني TV11-21-MEZ، يتم القتل الرحيم للفئران بجرعة زائدة من الإيزوفلوران المخدر الاستنشاقي. يتم توصيل تركيز غاز فعال (5٪ في غاز الحامل للأكسجين) عبر جهاز تبخير إيزوفلوران. يكتمل إجراء القتل الرحيم عند تأكيد توقف الدورة الدموية النهائي (غياب التنفس [اختبار الريش] ونبض القلب [تحسس]).
تم إيواء الفئران في منشأة محددة خالية من مسببات الأمراض (22 ± 2 درجة مئوية) في جامعة لايبزيغ ضمن مجموعات شقيقة من 3 إلى 5 حيوانات تحت دورة ضوء/ظلام مدتها 12 ساعة. كان لدى الحيوانات إمكانية الوصول إلى الماء ونظام غذائي قياسي للطعام (9٪ دهون سعرية حرارية؛ Sniff GmbH، ألمانيا). أجريت تجارب تمثيلية باستخدام فئران ذكور وإناث. المواد الكيميائية والمواد الكيميائية والمجموعات المستخدمة في البروتوكول مدرجة في جدول المواد.
1. التحضيرات
2. عزل الأنسجة الدهنية (الشكل 2)

الشكل 2: عزل وزراعة إزالة الأنسجة الدهنية الحشوية. (A,B) فتح تجويف البطن وكشف الأنسجة الدهنية الحشوية. (C, D) عزل نسيج دهني البربخ من الفئران الذكورية، حيث ترتبط الدهون بالبربخ (الدوائر الحمراء) والخصية (الدوائر الزرقاء). (E, F) عزل نسيج الدهون الغددية التناسلية عن إناث الفئران، ويتم تثبيت الدهون على قرن الرحم (دوائر خضراء) والمبايض. (G, H) تحضير وتقليم فتحات الأنسجة الدهنية. (I, J) نقل النباتات المستخرجة إلى آبار الزراعة ووضع إدخالات زراعة الخلايا. (ك، ل) صور تمثيلية للنباتات الخارجة أثناء الزراعة في صفائح ذات 6 آبار. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
3. تحضير النباتات وزراعتها
4. تحليلات لاحقة
5. التحليل الإحصائي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم الحفاظ على صلاحية الأنسجة العامة طوال فترة الزراعة وتمت مراقبتها باستخدام عدة طرق تكميلية. يمكن تقييم بقاء الأنسجة بواسطة المجهر الكونفوكالي باستخدام أصباغ القابلية للحياة مثل كالسين25، أو صبغ الأجسام المضادة ضد بيريليبين لتقييم سلامة غشاء الخلايا الدهنية17،26، أو تعبير البروتين المصحفي المعدل وراثيا في الخلايا الدهنية. تم الحفاظ على حيوية وسلامة الأنسجة لمدة تصل إلى 14 يوما في الزرعة، رغم أن فترات الزر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
نظرا لتزايد انتشار الأمراض الأيضية والسكري على مستوى العالم، يظل فهم الآليات الكامنة وراء التهاب الأنسجة الدهنية (AT) هدفا بحثيا مهما. لتلبية هذه الحاجة، تم تطوير نظام زراعة خارج الجسم الحي ، مما يتيح تحفيز وتحليل التهاب التربيث المضاد تحت ظروف تجريبية مضبوطة.
من المتطلبات الأساسية لهذه الطريقة الحفاظ على صلاحية الأنسجة طوال فترة الزراعة. باستخدام عدة أساليب تكميلية، ثبت أن نزاهة الزراعة المبكرة تحافظ على ما يصل إلى 14 يوما في الثقافة. بالمقارنة، تظهر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود مصالح متنافسة.
يشكر المؤلفان كونستانس هوبوش وفلوريان كيرمز على المساعدة الفنية الممتازة. تم إجراء تحليلات التدفق الخلوي في تقنيات الفلورة الأساسية بجامعة لايبزيغ، بدعم فني من كاثرين ييغر وبيا غلوكنر. وقد دعم هذا العمل المؤسسة الألمانية للأبحاث الألمانية (Deutsche Forschungsgemeinschaft)، رقم المشروع 209933838 – SFB 1052 (مشروع B09).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| BD OptEIA Mouse TNF ELISA Kit | BD Biosciences | 560478 | |
| Bodipy 558/568 C12 | Flow cytometry: 1:10000; Staining: 1:2000 | Invitrogen | D3835 |
| Bovine Serum Albumin | 3% | Sigma | A9647 |
| CD107a (LAMP1) – AF647 | Staining: 1:100; Flow cytometry: 1:200 | BioLegend | 121610 |
| CD11c – BV605 | Flow cytometry: 1:100 | BioLegend | 117334 |
| CD16/32 | Flow cytometry: 1:100 | Invitrogen | 14-0161-82 |
| CD301 – AF647 | Flow cytometry: 1:50 | Bio-Rad | MCA2392A647 |
| CD36 – PE | Flow cytometry: 1:400 | BioLegend | 102606 |
| CD45 – PE | Flow cytometry: 1:100 | BD Pharmingen | 555483 |
| Click-iT Plus EdU Alexa Fluor 350 Flow Cytometry Assay Kit | EdU: 5 µM | Invitrogen | C10632 |
| Clodronate Liposomes | 500 µg/ml clodronate | Liposoma | |
| Collagenase Type 2 | 1 mg/ml, 315 U/mg | Worthington | LS004176 |
| CyQUANT LDH Cytotoxicity Assay Kit | Invitrogen | C20301 | |
| DAPI | Flow cytometry: 0.2 µg/ml | Thermo Fisher | 62248 |
| Ethanol | 70% | Carl Roth | T913.1 |
| F4/80 – AF647 | Flow cytometry: 1:100 | Invitrogen | MF48021 |
| F4/80 – PE-Cy7 | Flow cytometry: 1:200 | Invitrogen | 25-4801-82 |
| Fetal Calf Serum | 1.10 | Gibco | 10270106 |
| Fetal Calf Serum | 1.20 | Gibco | 10270106 |
| HBSS (-Mg, -Ca) | Gibco | 14170138 | |
| HEPES | 13 mM | Roth | HN77.2 |
| Hoechst 33342 | 1:10,000 | Life Technologies | H3570 |
| LysoTracker – AF647 | Flow cytometry: 1:20000; Staining: 1:10000 | Invitrogen | H34477 |
| MAC-2 | Staining: 1:1000 | Cedarlane | CL8942AP |
| Millicell Cell Culture Insert, 30 mm, hydrophilic PTFE, 0.4 µm | Merck Millipore | PICM0RG50 | |
| PBS (-Mg, -Ca) | Gibco | 14190169 | |
| PBS (-Mg, -Ca) | Gibco | 14190169 | |
| Penicillin/Streptomycin (10,000 U/ml) | 0.111111111 | Gibco | 11548876 |
| Penicillin/Streptomycin (10,000 U/ml) | 0.111111111 | Gibco | 11548876 |
| Perilipin | 2 µg/ml | Abcam | ab3526 |
| Plexxicon 5622 | 40 µM | Plexxicon Inc. | HY-114153 |
| RPMI-Media 1640 | with 11 mM glucose | Sigma Aldrich | R8758 |
| RPMI-Media 1640 | Sigma | R8758 | |
| TC-Insert for 6-well plates | Sarstedt | 83.3930.040 | |
| TPP tissue culture test plate 6 | TPP | 92006 | |
| Triton X-100 | 1% | Carl Roth | 3051.2 |
| Zinc chloride | 0.8 mM | Sigma | Z0152 |
| Zinc formaline | Polyscience | 21516-3.75 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.