本研究聚焦于瘦素信号在颈动脉体（CB）对低氧通气反应（HVR）的影响。我们通过颈动脉体去神经术后的“功能缺失”实验，检测瘦素对HVR的作用；并通过在颈动脉体中过表达瘦素受体的“功能获得”实验，测量HVR的变化。
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本文内容
摘要
摘要
一种由脂肪细胞分泌的激素——瘦素（leptin），是一种强效的呼吸刺激物，可能在肥胖状态下维持呼吸功能中发挥重要作用。颈动脉体（carotid bodies, CB）作为外周低氧敏感性的关键器官，表达瘦素受体的长功能亚型（LepRb）。b但瘦素信号在呼吸调控中的作用尚未完全阐明。我们检测了C57BL/6J小鼠在瘦素输注前后低氧通气反应（HVR）：（1）在基线状态及颈动脉体去神经后的表现；（2）在 LepRb缺陷型肥胖 db/db 小鼠在基线水平及LepR处理后的状态b 在C57BL/6J小鼠中，瘦素可增强低氧通气反应（HVR），而颈动脉体去神经后，瘦素对HVR的作用被消除。 db/db 小鼠，LepRb CB中表达的增强作用提高了低氧通气反应（HVR）。因此，我们得出结论：瘦素在CB中发挥作用以增强对低氧的反应。
引言
脂肪细胞分泌的激素瘦素（leptin）作用于下丘脑，抑制食物摄入并提高代谢率。我们实验室1,2及其他研究者3,4的研究表明，瘦素可增强高碳酸血症通气反应（HVR），从而防止瘦素缺乏性肥胖中的肥胖低通气。然而，大多数肥胖个体血浆瘦素水平升高，却表现出对瘦素代谢和呼吸效应的抵抗5,6,7,8。瘦素抵抗是多因素导致的，其中血脑屏障（BBB）对瘦素通透性受限起着重要作用。我们提出假说：瘦素在血脑屏障以下、外周低氧敏感的关键器官——颈动脉体（CB）中发挥作用，以保护肥胖个体的呼吸功能。颈动脉体表达具有功能活性的长型瘦素受体亚型LepRb，但颈动脉体在瘦素呼吸效应中的作用尚未被充分阐明9,10。
本方法的目的是研究瘦素信号在颈动脉体（CB）中对低氧通气反应（HVR）....
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方案
所有实验方案均已获得机构动物护理和使用委员会（MO18M211）的批准。
1. 瘦素输注
注意：为了研究瘦素对呼吸的影响，我们通过渗透泵将瘦素皮下输注至瘦型C57BL/6J小鼠体内，以提高循环瘦素水平，达到在肥胖小鼠中观察到的水平。
- 渗透泵制备
- 称量空泵重量，以检查所装载溶液的净重。
- 将瘦素（Leptin，5 mg/mL）加入渗透泵中（1 μL/h，持续3天）。使用小注射器（1 mL）填充泵体。填充后，用提供的钝头27号填充管封闭泵体。
注意： 注射器及连接管路中应无气泡。 - 填充完成后，再次称量泵体重量，以核对溶液的净重。
- 将瘦素泵植入肩胛间区皮下。
注意： 若需立即开始输注，请将预填充的泵在37 °C的无菌生理盐水中孵育至少4至6小时（建议过夜）。
2. 低氧通气反应（HVR）
注意：热中性条件可消除由较低环境温度引起的压力因素，并显著改变小鼠的代谢状态。因此，....
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结果
持续输注瘦素使瘦型C57BL/6J小鼠的低氧通气反应（HVR）显著从0.23升高至0.31 mL/min/g/ΔFiO2（P < 0.001，图2）11。化学性颈动脉体去神经支配（CSND）消除了瘦素诱导的HVR升高（图2），而在假手术组中，输注瘦素后未观察到CSND对HVR产生减弱作用。
在瘦素受体（LepRb）缺陷的肥胖 db/db 小鼠颈动脉体（CB）中表达 LepRb，可使低氧通气反应（HVR）显著升高，从 0.05 增加至 0.06 mL/min/g/ΔSpO2（图 3）。而在颈动脉体转染对照病毒 Ad-LacZ 的动物中，HVR 未发生改变。
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讨论
本研究的主要目的是探讨瘦素信号在颈动脉体（CB）中的呼吸效应。已有多种实验方案被开发用于系统性地评估瘦素的作用。首先，通过精确量化低氧暴露最初2分钟内的低氧通气反应（HVR），分析CB对HVR的特异性贡献。其次，采用两种互补的方法来检验CB在瘦素介导的呼吸控制上调中的作用。在瘦素水平较低的瘦型野生型小鼠中，分别在基线状态以及持续输注瘦素后测定HVR；随后在CB去神经支配后重复该实验。在LepRb缺陷型db/db小鼠中，分别在基线状态以及在CB中恢复LepRb表达后测定HVR。
已有多种方案用于测量啮齿类动物在低氧气体暴露下的低氧通气反应（HVR）。我们开发了一种HVR方案，用于研究颈动脉体（CB）在周围化学反射中的作用，以及瘦素（leptin）在CB中对呼吸调控的影响。CB化学反射的时间范围相对较短。在低氧暴露的最初1-2分钟内，通气反应表现为急性增强，随后在颈动脉窦神经刺激2分钟后逐渐恢复至基础通气水平16,
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披露
作者无任何利益冲突或披露事项。
致谢
R01HL138932, RO1HL133100, RO1HL128970, AHACDA34700025
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 1 mL 胰岛素注射器 | BD Biosciences | 309311 | |
| 1× PBS（pH 7.4） | Gibco | 10010-023 | 500 ml |
| Ad-Lacz | Christopher Rhodes 博士（芝加哥大学） | 1 × 1010 pfu/mL | |
| Ad-LepRb-GFP | Vector Biolabs | ADV-263380 | 2–5 × 1010 pfu/mL |
| 麻醉车 | Atlantic Biomedical | ||
| 聚维酮碘 | Purdue Products Ltd. | 12496-0757-5 | |
| 丁丙诺啡（Buprenex） | Reckitt Benckiser Healthcare Ltd. | 12496-0757-5 | 0.3 mg/mL |
| C57Bl/6J | Jackson Laboratory | 000664 | 小鼠品系 |
| 棉质纱布海绵 | Fisherbrand | 22-362-178 | |
| db/db | Jackson Laboratory | 000697 | 小鼠品系 |
| 乙醇 | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
| 异氟烷 | Vetone | 502017 | |
| Lab Chart | Data Science International (DSI) | 软件 | |
| Matrigel 基质 | BD Biosciences | 356234 | |
| 微型弹簧剪刀 | World Precision Instruments (WPI) | 14124 | |
| Mouse Ox Plus | STARR Life Sciences Corp. | 软件 | |
| Mouse Ox Plus 项圈传感器 | STARR Life Sciences Corp. | 015022-2 | 中号项圈夹，特制 7” |
| 小鼠全身体积描记室 | Data Science International (DSI) | PLY3211 | |
| Ohio Care Plus 恒温箱 | Ohmeda | HCHD000173 | |
| 手术剪刀 | World Precision Instruments (WPI) | 501753-G | 直型 |
| 渗透压泵 | Alzet | 1003D | 1 μL/h，3 天 |
| 苯酚 | Sigma-Aldrich | P4557 | |
| 重组小鼠瘦素蛋白 | R&D Systems | 498-OB-05M | 5 mg |
| 生理盐水 | RICCA Chemical | 7210-16 | 0.9% 氯化钠 |
| 无菌外科缝合线 | DemeTech | DT-639-1 | 丝线，6-0 规格 |
| 体温计 | Innovative Calibration Solutions (INNOCAL) | EW 20250-91 |
参考文献
- O'donnell, C. P., et al. Leptin prevents respiratory depression in obesity. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 159, 1477-1484 (1999).
- Polotsky, V. Y., et al.
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重印与许可
