本研究提供了一种可重复和标准化的方法,以建立表现出简单肥胖(通常以脂肪胰腺为特征)的肥胖大鼠模型。它还包括胰腺组织取样和免疫组织化学的详细方案。
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本研究提供了一种可重复和标准化的方法,以建立表现出简单肥胖(通常以脂肪胰腺为特征)的肥胖大鼠模型。它还包括胰腺组织取样和免疫组织化学的详细方案。
肥胖已成为一种主要的全球健康流行病,目前世界上近一半的人口被归类为超重或肥胖。肥胖个体的一个关键病理特征是非脂肪组织(包括胰腺)中的异位脂质沉积——这种情况称为胰腺脂肪变性或脂肪胰腺。在高脂肪饮食 (HFD) 诱导的啮齿动物模型中,胰腺脂肪变性始终先于肝脂肪变性,这凸显了胰腺对脂质积累的特殊易感性。这种早期参与使胰腺成为了解肥胖代谢失调的关键器官。尽管饮食诱导的肥胖 (DIO) 大鼠概括了人类疾病进展的核心方面,但可靠地表现出这种胰腺表型的特征明确的动物模型在文献中仍然很少。
模拟人类肥胖的一个重要方法学考虑因素是引入 HFD 的时间。许多现有模型在断奶期间启动 HFD,这可能会引入混杂的发育代谢编程效应,这些影响不能完全反映人类肥胖,而人类肥胖主要在发育后发展。相比之下,本研究建立了一个标准化方案,其中在断奶后引入 HFD。这种方法更准确地模仿了肥胖在成年期发病的常见人类轨迹,避免了生命早期的代谢适应,并导致更生理相关的进展为胰腺脂肪变性。
这项研究为生成以突出的脂肪胰腺病理学为特征的肥胖大鼠模型提供了一个详细且可重复的框架。该方法包括 1 周的适应阶段、断奶后开始的 14 周 HFD 诱导期以及系统组织采集。描述了两种组织处理途径:用于分子分析的速冻(例如,蛋白质印迹)和用于形态学评估的多聚甲醛灌注固定(例如,IHC,H&E)。该模型为肥胖相关胰腺代谢功能障碍的机制研究提供了一个强大的平台。
单纯性肥胖被定义为独立存在且没有其他合并症的肥胖,主要归因于不健康的生活方式导致的能量失衡,例如饮食模式不当和体力活动不足1。肥胖显着导致年轻人群非传染性疾病发病率上升,其特点是患病率高、发病早发和多系统并发症,使其成为一项重要的全球公共卫生挑战2。脂肪胰腺是一种以代谢失调期间异位脂质沉积在这种非脂肪器官中为特征的疾病。脂肪胰腺反映了脂肪组织和胰腺病理生理学之间的关键相互作用。过多的胰腺脂肪堆积会取代正常的腺泡和胰岛组织,导致外分泌和内分泌能力的双重功能损害 3,4。这种病理过程破坏了α/β细胞比率,促进β细胞去分化,随后胰岛素分泌功能丧失5,并介导对β细胞的直接脂毒性损伤6。同时,α细胞增殖和胰岛素释放失调会加剧血糖不稳定,加速进展为 2 型糖尿病 (T2DM) 及其相关并发症7。
研究脂肪胰腺的发病机制揭示了代谢性疾病进展的新机制8.虽然之前的肥胖研究强调肝脂肪变性,但新出现的证据表明胰腺脂质沉积是代谢失调的早期事件9。这种范式转变使得构建单纯性肥胖的双器官病理学模型成为可能,整合胰腺和肝脂肪变性10。研究它们的串扰可能会阐明跨疾病谱的关键途径,包括脂质代谢紊乱、肥胖、胰岛素抵抗和糖尿病,为疾病机制提供新的见解11。在胰腺的病理过程中,最初的表现是胰腺脂肪的显着沉积,并伴有胰腺脂肪细胞的大量扩张。这主要在胰头、颈部和身体区域的腹侧观察到,主要位于腺泡细胞和胰岛细胞之间的间质区域。同时,存在胰腺的慢性低度炎症,而内分泌和外分泌功能在这个阶段基本保持完整12,13。广泛的脂肪浸润通过脂毒性进一步损害胰腺β细胞功能并抑制胰岛素活性。在此阶段,腺泡细胞逐渐被脂肪细胞取代,从而促进 T2DM14,15 的发展。尽管糖尿病不是胰腺癌的独立危险因素,但有急性胰腺炎和糖尿病病史的患者患胰腺癌的风险显着升高16。
宏观解剖分析量化胰腺脂肪变性的严重程度和浸润模式,而微观水平的 IHC 评估表征腺泡细胞形态、核定位、空泡化频率和细胞群动态17。这种多模式方法从大体解剖观察到细胞分辨率 IHC,能够对整个疾病进展的胰腺病理学进行全面分期。本研究详细介绍了一个标准化方案,包括成年大鼠 1 周的适应、14 周的肥胖诱导以及用于形态学分析的优化胰腺组织处理,为研究脂肪变性相关的代谢紊乱建立了强大的框架。
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动物治疗程序已获得南京中医药大学动物伦理委员会(202006A016)的批准,并符合ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南、伦理指南、1986 年《动物(科学程序)法》作指南和相关指南、欧盟指令 2010/63,以保护用于科学目的的动物。所有实验动物在解剖前都按照批准的啮齿动物麻醉程序进行麻醉。该程序分为三个不同的部分。
1.建立肥胖大鼠模型
| 成分 | 含量(克/千克) | 提供的主要营养素 |
| 普通粉状饲料 | 365 | 碳水化合物、植物蛋白、脂肪、维生素复合物、矿物质等的基本营养供应 |
| 猪油 | 310 | 饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸 |
| 酪蛋白 | 250 | 必需氨基酸 |
| 胆固醇 | 10 | 胆固醇 |
| 纤维素和矿物质混合物 | 60 | 纤维、钙、磷、钠等 |
| DL-蛋氨酸蛋氨酸/蛋氨酸氨基酸 | 3 | 必需氨基酸 |
| 酵母 | 1 | B族维生素、β-葡聚糖等 |
| 氯化钠 | 1 | 氯化钠 |
表1:用于在大鼠模型中建立DIO的特殊HFD配方。 该表详细介绍了本研究中使用的模型组 HFD 的具体组成,该模型组从适应期结束到组织收集进行给药。
| 成分 | 内容 | 单位 |
| 湿气 | 12.196 | % |
| 粗蛋白 (CP%) | 18.272 | % |
| 消化能量 (DE) | 3.186 | mcal/公斤 |
| 代谢能 (ME) | 2.939 | mcal/公斤 |
| 净能量 (NE) | 2.228 | mcal/公斤 |
| 醚提取物 (EE%) | 4.417 | % |
| 粗纤维 (CF%) | 3.677 | % |
| 钙 (Ca%) | 0.991 | % |
| Total Phosphorus | 0.681 | % |
| (总 P%) | ||
| Non-Phytate Phosphorus | 0.19 | % |
| 盐 | 0.407 | % |
| 赖氨酸 | 1.118 | % |
| 可消化赖氨酸 | 0.813 | % |
| 蛋氨酸 | 0.53 | % |
| 苏氨酸 | 0.779 | % |
| 色氨酸 | 0.221 | % |
| 铜 (Cu) | 22.06 | 毫克/公斤 |
| 铁(铁) | 173.69 | 毫克/公斤 |
| 锰 (Mn) | 102.1176 | 毫克/公斤 |
| 锌 (Zn) | 60.3687 | 毫克/公斤 |
表2:大鼠标准维持饲料配方。 该表显示了标准维持饲料的配方,该饲料在适应阶段提供给所有大鼠,并在整个研究期间提供给对照组。
2. 组织采集
3.胰腺免疫组化(IHC)染色
4. 蛋白质印迹(WB)分析
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我们描述了一种可重复的方案,用于建立可靠地表现出脂肪胰腺的简单肥胖模型(图1)。从动物喂养和组织采集到随后的分子验证的整个过程,如图1所示总结。记录模型组(n=5)和对照组(n=5)的每周体重变化,喂食HFD前两组体重差异无统计学意义。虽然模型组在喂养HFD后的同一时期体重明显高于对照组,但自第13周以来体重增加超过20%(图2A)。请注意,图 2 中的 W0 表示从适应性喂养结束开始的时间,而 W14 表示不同日粮喂养的 14 周期。如图所示,初始分组后,两组在0W时体重无统计学意义差异(P = 0.7318)。然而,在14W时,模型组的体重明显高于正常组,表现出统计学上的显着差异(P < 0.0001),证实了模型的成功建立(图2B)。我们主要以体重作为评估肥胖水平的标准...
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作为代谢综合征的主要驱动因素,单纯性肥胖代表了全身脂质代谢失调的初始表现。如果不进行干预,它可能会发展为 T2DM 和严重的糖尿病并发症,这凸显了早期代谢纠正的必要性30。胰腺脂肪变性(脂肪胰腺)是肥胖症异位脂质沉积的早期标志物,它将胰腺重新定义为非经典脂肪器官,挑战了传统的脂肪-肝轴范式。这种转变为器官间代谢串扰提供了重要的见解,这对于阐明能量失衡机制和预防肥胖相关疾病(例如,T2DM、非酒精性脂肪性肝病[NAFLD])至关重要31,32,33。新兴研究提出非酒精性脂肪胰腺疾病 (NAFPD) 是一种新的临床实体,与代谢综合征密切相关34。值得注意的是,儿科 NAFPD 与 NAFLD 加速进展相关,其特征是严重的肝脂肪变性、损伤和纤维化,将 NAFPD 定位为 T2DM、胰腺炎和脂肪肝疾...
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作者没有需要披露的利益冲突。
这项工作得到了第七批国家名中医药专家学术经验传承传承人指导教师项目的支持;国家自然科学基金青年科学基金项目[资助编号82305376];2024年江苏省青年科技人才支持项目[资助编号:JSTJ-2024-380]。
流程图是使用 FigDraw、Biorender 制作的。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| <强>材料<强> | |||
| 1.5毫升微型离心管 | Biosharp生物工程有限公司 | BS-15-M | 华纳兄弟 |
| 2毫升冷冻管 | 实验室选择 | CV-002-200-EX | 华纳兄弟 |
| 2毫升研磨管 | 武汉服务生物科技有限公司 | HT-200-M | 华纳兄弟 |
| 3% H2O2 | 助推电子科技有限公司 | 20A23C | IHC |
| 4% 对甲醛 | Biosharp生物工程有限公司 | BL539A | 灌注胰腺夹层手术 |
| 5% BSA溶液 | Biofroxx | 4240GR100 | IHC |
| 50毫升离心管 | Biosharp生物工程有限公司 | BS-500-M | 组织保存 |
| AccuWest ECL Plus,雷根特A | 南京基因易生物技术有限公司 | Q201220 | 华纳兄弟 |
| AccuWest ECL Plus,雷根特B | 南京基因易生物技术有限公司 | Q201220 | 华纳兄弟 |
| 无水乙醇 | 上海SCR-生物技术有限公司 | 10009257 | IHC |
| 抗兔IgG,HRP连接抗体 | 细胞信号技术公司, | 7074 | 华纳兄弟 |
| 全蛋白酶抑制剂鸡尾酒 | 霍夫曼-拉罗什有限公司及nbsp; | 82256300 | 华纳兄弟 |
| 封面单 | CITOTEST 实验室制造有限公司 | 10212450C | IHC |
| DAB染色剂溶液 | 助推电子科技有限公司 | AR2017-1 | IHC |
| 产钳 | 深圳后驱生命科学有限公司 | SP0007-M | SD鼠的解剖 |
| 玻璃幻灯片及nbsp; | CITOTEST 实验室制造有限公司 | 188105 | IHC |
| 玻璃染色罐 | 上海碧昂泰姆生物技术有限公司 | FG010 | IHC |
| 血液素 | 上海碧昂泰姆生物技术有限公司 | ST2067-20g | IHC |
| 高脂饮食 | 苏州双石实验动物饲料技术有限公司 | 表1 | 以实验动物为食 |
| 盐酸醇 | 上海碧昂泰姆生物技术有限公司 | C0163M | IHC |
| 异氟醚 | 深圳后驱生命科学有限公司 | R510-22-10 | 麻醉老鼠 |
| 甲醇 | Biofroxx | 67-56-1 | 华纳兄弟 |
| MOPS 运行缓冲液 20 & 次; | 南京Genscript生物技术有限公司及nbsp; | C36842504 | 华纳兄弟 |
| 中性香脂 | 北京太阳生物科学与科技有限公司 | G8590 | IHC |
| 中性树脂 | 上海SCR-生物技术有限公司 | G8590 | IHC |
| PBS解决方案 | 江苏科根生物技术有限公司 | KGL2206-500 | 组织保存 |
| 皮尔斯BCA蛋白检测试剂盒 | 美国沃尔瑟姆的Thermo Fisher Scientific Inc。 | ZB382867 | |
| 皮尔斯BCA蛋白检测试剂盒 | Hermo Fisher Scientific Inc,美国沃尔瑟姆 | ZB382867 | 华纳兄弟 |
| 蛋白酶抑制剂组合 | 霍夫曼-拉罗什有限公司及nbsp; | 82256300 | |
| PVDF膜(Immobilon-P转移膜,Milllipore,0000380346) | 默克米利波尔 | 0000380346 | 华纳兄弟 |
| RIPA裂解缓冲液 | Biosharp生物工程有限公司 | BL504A,70096436 | 华纳兄弟 |
| 南非广播公司 | 助推电子科技有限公司 | 20C03A | IHC |
| 生理盐水 | 山西生高动物制药有限公司及nbsp; | 270071460 | 组织保存 |
| SD雄性老鼠 | 江苏宝石药业有限公司及nbsp; | D000017 | 老鼠 |
| 柠檬酸钠 | 默克生命科学 | S1804 | IHC |
| 标准维护供电 | 苏州双石实验动物饲料技术有限公司 | 表2 | 以实验动物为食 |
| 平衡浓缩液 eBlot L2 5& 倍; | 南京Genscript生物技术有限公司及nbsp; | C97212410 | 华纳兄弟 |
| 转移浓缩物eBlot L2 5× | 南京Genscript生物技术有限公司及nbsp; | C97211504 | 华纳兄弟 |
| Tris缓冲盐水、粉末及nbsp; | Biosharp生物工程有限公司 | BL602A | 华纳兄弟 |
| 二十岁以上 | Biofroxx | EZ681A3EA8 | 华纳兄弟 |
| 聚氨酯 | 西格玛-奥尔德里奇有限公司 | U2500-100G | 麻醉老鼠 |
| 长生素多克隆抗体 | 蛋白质技术集团, | 26520-1-AP | 华纳兄弟 |
| 二甲苯 | 南京试剂公司 | C0430530223 | IHC |
| 年轻的佩奇,比斯-提尔斯,10×8 | 南京Genscript生物技术有限公司及nbsp; | C33152505 | 华纳兄弟 |
| <强壮>装备 | |||
| 麻醉机 | 深圳后驱生命科学有限公司 | R5805型号 | 麻醉老鼠 |
| 球磨机与NBSP; | Retsch Technology GmbH - Microtrac | MM400 | 华纳兄弟 |
| 离心机 | 埃彭多夫东南 | 5418R | 华纳兄弟 |
| 计算机化生物组织干燥机 | 浙江金华克迪仪器公司 | SC2013-G-KIT | IHC |
| 增强型化学发光(ECL)试剂及nbsp; | 维尔伯生物成像 | 00170961 | 华纳兄弟 |
| 切片机 | 美国沃尔瑟姆的Thermo Fisher Scientific Inc。 | HM325 | IHC |
| 微波炉 | 上海博勋实业有限公司及nbsp; | 97000 | IHC |
| 迷你变形四元星系统 | 生物辐射实验室公司 | 1658004 | 华纳兄弟 |
| 烤箱 | 上海景宏科学有限公司 | DNP-9082 | IHC |
| 纯净水 | 四川UPT超纯技术有限公司 | 乌鲁普-特兹 | IHC |
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