Dieses Protokoll beschreibt eine anthron-kolorimetrische Methode zur Quantifizierung von Glykogen in Rattenleber und Skelettmuskulatur über verschiedene Stoffwechselzustände hinweg.
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Dieses Protokoll beschreibt eine anthron-kolorimetrische Methode zur Quantifizierung von Glykogen in Rattenleber und Skelettmuskulatur über verschiedene Stoffwechselzustände hinweg.
Glykogen ist eine wichtige intrazelluläre Glukosereserve in Leber- und Skelettmuskulatur und spielt eine grundlegende Rolle im Kohlenhydratstoffwechsel. Leberglykogen ist essenziell für die Erhaltung der systemischen glykämischen Homöostase, während das Skelettmuskelglykogen die körperliche Aktivität und die Leistungsfähigkeit des Trainings unterstützt. Eine genaue Quantifizierung des Gewebes ist daher entscheidend für Studien, in denen der Glykogenstoffwechsel dynamisch reguliert oder pathologisch verändert wird. Hier beschreiben wir eine zuverlässige und sensible kolorimetrische Methode des Anthrones zur Quantifizierung des Glykogengehalts in der Rattenleber- und Skelettmuskulatur. Das Protokoll besteht aus aufeinanderfolgenden Schritten, darunter alkalische Verdauung, Deproteinisierung, Glykogenausfällung, Alkoholwäsche und Farbentwicklung mittels Anthrone-Reagens. Die Anwendbarkeit dieser Methode zeigt sich bei Ratten, die drei physiologisch relevanten Bedingungen ausgesetzt sind: Ad-Libitum-Fütterung , nächtliches Fasten und kurzfristiges Nachfüttern. Diese experimentellen Paradigmen erfassen wichtige metabolische Zustände, die mit der Glykogenspeicherung, -erschöpfung und -resynthese verbunden sind. Die orthogonale Western-Blot-Analyse der wichtigsten Enzyme, der Glykogensynthase und der Glykogenphosphorylase, liefert mechanistische Unterstützung für die beobachteten Stoffwechselveränderungen. Die Anwendbarkeit dieser Methode zeigt sich zudem bei Tieren, die mit Adrenalin behandelt wurden, um den akuten stressbedingten Glykogenabbau zu modellieren. Zusammen bietet diese Methode einen großen dynamischen Bereich und ausreichende Empfindlichkeit, um Gewebeglykogen über deutlich unterschiedliche physiologische Zustände hinweg zu quantifizieren. Es bietet ein zuverlässiges Werkzeug zur Untersuchung des Glykogenstoffwechsels in vivo und kann auch auf In-vitro-Zellkulturmodelle angewendet werden.
Glykogen ist ein stark verzweigtes Polysaccharid, das als wichtiges Energiereservoir in Skelettmuskulatur und Leber von Säugetieren dient und in geringerem Maße auch in anderen Organen wie Gehirn, Niere, Herz und Fettgewebe1. Während der Fütterung durchläuft überschüssige Glukose eine Polymerisation oder de-novo-Lipogenese und wird als Glykogen oder Lipide gespeichert. Während Fasten oder körperlicher Anstrengung wird Glykogen jedoch enzymatisch abgebaut, was eine konstante und schnelle Glukoseversorgung gewährleistet, um den Energiebedarf zu decken. Diese Pufferkapazität des Glykogens ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der glykämischen Homöostase während physiologischer Fasten-Wiederfütterungszyklen2.
Die Glykogensynthese wird durch die Glykogensynthase (GYS) katalysiert, die in zwei säugetierischen Isoformen existiert: GYS1 und GYS2. GYS1 wird überwiegend in der Skelettmuskulatur exprimiert, während GYS2 die Leberisoform ist. Die katalytische Aktivität von GYS wird durch Phosphorylierung an mehreren Stellen, einschließlich Ser641, unter Fastenbedingungen unterdrückt, während ihre Aktivität bei der Dephosphorylierung unter Fütterungsbedingungen stimuliert wird. Der Glykogenabbau wird durch Glykogenphosphorylase katalysiert. Die Leberisoform ist PYGL, und die Muskelisoform ist PYGM. Im Gegensatz zu GYS wird ihre katalytische Aktivität bei der Phosphorylierung bei Ser15 während des Fastens stimuliert und nach der Dephosphorylierung nach derErnährung 3 unterdrückt.
Die ordnungsgemäße Regulation des Glykogenstoffwechsels ist grundlegend für zahlreiche biologische Prozesse, und der dysregulierte Glykogenstoffwechsel wurde als ursächlicher Faktor bei vielen Krankheiten identifiziert. Konkret ist der veränderte Leberglykogenstoffwechsel mit verschiedenen Stoffwechselstörungen assoziiert, darunter Glykogenspeichererkrankungen4, Typ-2-Diabetes5, metabolische Dysfunktion assoziierte steatotische Lebererkrankung 6,7 und eine beeinträchtigte Gegenregulationsreaktion auf Hypoglykämie8. Darüber hinaus ist Gehirnglykogen für die Bildung des Langzeitgedächtnissesunerlässlich 9, während das Skelettmuskelglykogen ein wichtiger Regulator der Ausdauerkapazitätist. Daher ist eine genaue Quantifizierung des Gewebeglykogens entscheidend für Studien, bei denen der Glykogenstoffwechsel dynamisch reguliert oder pathologisch verändert wird, was die Untersuchung von Krankheitsmechanismen und die Bewertung glykogenmodulierender Interventionen ermöglicht.
Mehrere Methoden zur Glykogenquantifizierung wurden berichtet, darunter die Anthrone-Methode11,12, die Amyloglucosidase-Methode13, die Phenol-Schwefelsäure-Methode14 und die nicht-invasive Kernspinresonanzspektroskopie (MRS)-Methode15, wobei jede Methode bestimmte Vorteile und Einschränkungen aufweist. Hier beschreiben wir ein detailliertes Protokoll für die kolorimetrische Anthrone-Methode zur Quantifizierung von Glykogen in Rattenleber- und Skelettmuskulatur (Abbildung 1). Dieses Protokoll umfasst aufeinanderfolgende Schritte der alkalischen Verdauung, Deproteinisierung, Glykogenfällung, Alkoholwäsche und Farbentwicklung mit Anthrone-Reagenz. Diese Methode ist einfach, wirtschaftlich und erfordert nur minimale spezialisierte Instrumentierung. Um ihre Sensitivität und Reproduzierbarkeit zu demonstrieren, berechneten wir den Nachweisgrenzwert (LOD), den Quantifizierungsgrenzwert (LOQ) sowie den Intraassay- und Interassay-Variationskoeffizienten (CV%) anhand einer Reihe von Glykogenstandards. Um ihre Anwendbarkeit zu demonstrieren, wurden die Glykogenwerte in Leber- und Skelettmuskulatur unter drei physiologisch relevanten Bedingungen bewertet: ad libitum-Ernährung, 16-stündiges Übernachtfasten und kurzfristiges Nachfüttern. Darüber hinaus wurde die Methode unter Verwendung von mit Adrenalin behandelten Tieren demonstriert, um den durch Stress verursachten Glykogenabbau zu modellieren. Eine orthogonale West-Blot-Analyse wichtiger Enzyme, die am Glykogenstoffwechsel beteiligt sind, wurde durchgeführt, um die beobachteten metabolischen Veränderungen zu bestätigen.

Abbildung 1: Überblick über den Workflow zur Glykogenquantifizierung. Schematische Darstellung des experimentellen Arbeitsablaufs zur Glykogenquantifizierung in Leber- und Skelettmuskulatur. Das Verfahren umfasst Gewebesammlung, alkalische Verdauung, Proteinfällung, Glykogenisolierung und anthronbasierte kolorimetrische Erkennung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
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Alle Tierprotokolle wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC; #1905019) der Nanjing Medical University genehmigt.
1. Herstellung von Reagenzien
2. Tierbehandlung
3. Gewebeentnahme

Abbildung 2: Gewebedissektionsverfahren für Leber- und Skelettmuskulatur. (A) Fortlaufende Schritte zur Freilegung der Bauchhöhle und zur Entnahme von Lebergewebe, einschließlich Hautschnitt, Erweiterung des Schnitts, Trennung der Haut vom darunterliegenden Muskel und transversale Laparatomie. (B) Fortlaufende Schritte zur Isolierung des Muskels gastrocnemius, einschließlich Längschnitt, Reflexion der darüberliegenden Muskeln, Identifikation anatomischer Strukturen und Exzision des Muskels. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
4. Glykogen-Kolorimetrische Analyse

Abbildung 3: Glykogenisolierung und Quantifizierung unter verschiedenen Ernährungszuständen. (A) Repräsentatives Bild von ausgefällten Glykogenpellets aus Leberproben unter gefütterten, nüchternden und reservierten Bedingungen. (B) Repräsentatives Bild von ausgefällten Glykogenpellets aus Skelettmuskelproben unter gefütterten, nütternden und refierten Bedingungen. (C) Standardkurve, die aus Glukosestandards generiert wird und die lineare Beziehung zwischen Absorption bei 620 nm und Glukosekonzentration zeigt. (D) Blutzuckerwerte unter gefütterten, nüchternden und refedierten Bedingungen. (E) Leberglykogengehalt unter gefütterten, nütternden und refedierten Bedingungen. (F) Glykogengehalt der Skelettmuskulatur unter gefütterten, nütternden und refedierten Bedingungen. Die Daten werden als Mittelwert ± SEM präsentiert (n = 6 pro Gruppe). Die statistische Analyse wurde mittels gewöhnlicher Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt, wobei mehrere Vergleiche mit der Benjamini–Hochberg-Methode korrigiert wurden. **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001, ns: nicht signifikant. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
| Reagenzien | 0 mg/mL | 0,01 mg/mL | 0,02 mg/mL | 0,05 mg/mL | 0,1 mg/mL | 0,2 mg/mL | 0,5 mg/mL | 1 mg/mL | Blank | Unbekannte Probe |
| Glukosestandardlösung | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | – | – |
| Destilliertes Wasser (H₂O) | – | – | – | – | – | – | – | – | 50 μL | – |
| Glykogenprobe | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 50 μL |
| Anthronreaktionslösung | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL |
Tabelle 1: Reaktionsaufbau für den glykogenkolorimetrischen Test. Reaktionsaufbau für Glukosestandards, Blank- und unbekannte Glykogenproben, die im kolorimetrischen Anthrone-Test verwendet werden. Definierte Volumina von Glukosestandards, destilliertem Wasser oder Glykogenproben wurden vor Inkubation und Absorptionsmessung mit einer Anthronreaktionslösung kombiniert.
5. Berechnung des Gewebeglykogengehalts
HINWEIS: Normalisiere das gemessene Glykogen entweder auf das Gewebefeuchtgewicht oder die Gesamtproteinmasse.


6. Westlicher Blot wichtiger Enzyme, die den Glykogenstoffwechsel katalysieren
7. Sensibilität und Reproduzierbarkeit der Methode




den Mittelwert der vier Runs am ersten Tag.

als den Mittelwert von CV1, CV2, CV3 und CV4.Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Leber- und Skelettmuskel-Glykogenwerte unter unterschiedlichen Nährzuständen
Nächtliches Fasten senkte signifikant den Blutzuckerspiegel (mittlerer ± Standardfehler des mittleren [SEM]) von 7,9 ± 0,4 mM bei ad libitum gefütterten Ratten auf 5,4 ± 0,3 mM. Der Blutzuckerspiegel wurde nach 2 Stunden Wiederernährung auf 8,3 ± 0,1 mM wiederhergestellt (Abbildung 3D). Im Einklang mit diesen Veränderungen lagen die Leberglykogenwerte (mittlerer ...
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In diesem Artikel beschreiben wir eine modifizierte anthrone-kolorimetrische Methode zur Quantifizierung von Glykogen in tierischen Geweben. Zusätzlich zu den konventionellen sequentiellen Schritten wie Gewebeernte, alkalischer Verdauung, Glykogenfällung, Alkoholwäsche und anthronbasierter Farbentwicklung haben wir einen Deproteinisierungsschritt integriert, um Hintergrundinterferenz zu reduzieren (Abbildung 1). Anschließend wandten wir diese Methode an, um ...
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Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte.
Diese Arbeit wurde vom National Key R&D Program Chinas (2022YFA0806103) und der National Natural Science Foundation of China (82270871) unterstützt.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL Mikrozentrifugenröhrchen | LABGIC | BS-15-M | Verwendet für Probenverarbeitung und Reaktionseinrichtung |
| 15 mL Mikrozentrifugenröhrchen | LABGIC | BS-150-M-S | Verwendet für Lysathandhabung und Präzipitationsschritte |
| 20X TBST | Solarbio Life Sciences | T1082 | Puffer für Membranwäsche im Western Blot |
| 37 oC Inkubator | Shanghai Jinghong Instrument | HWS-150 | BCA-Assay-Platteninkubation |
| 50 mL Zentrifugenrohre | LABGIC | CT-112-50A | Verwendet für Gewebeverdauung und Extraktion |
| 96-Well-Platte | LABGIC | BS-MP-96W-CL | Plattenbasierte Absorptionsmessung |
| Analytische Waage | Changzhou Xingyun | FA2204N | Chemische Pulver wiegen |
| Anthrone | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | A108571 | Reagenz für die kolorimetrische Glykogen-Erkennung |
| Anti-GYS1-Antikörper | Proteintech | 10566-1-AP | Erkennung von Glykogensynthase 1 |
| Anti-GYS2-Antikörper | Proteintech | 22371-1-AP | Erkennung von Glykogensynthase 2 |
| Anti-phospho-GYS1/2 (Ser641)-Antikörper | Cell Signaling Technology | 47043S | Erkennung von phosphoryliertem GYS |
| Anti-phospho-PYGL (Ser15)-Antikörper | Abcam | ab227043 | Erkennung von phosphorylierter Glykogen-Phosphorylase |
| Anti-PYGL-Antikörper | Proteintech | 15851-1-AP | Erkennung von leber-Glykogen-Phosphorylase |
| Anti-PYGM-Antikörper | Novus Biologicals | NBP2-16689 | Erkennung von Muskel-Glykogen-Phosphorylase |
| BCA-Assay-Kit | Beyotime | P0012 | Proteinquantifizierung |
| Benzoesäure | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | B116255 | Zubereitung der gesättigten Lösung für Standards |
| Gummizangenzangen | Shanghai Jinzhong | J42010 | Zehenquetsch; Gewebesektion |
| BSA Fraktion V | Beyotime | ST023 | Blockierungsmittel im Western Blot |
| Chemilumineszenz-Imager | Tanon | Tanon 5200 Multi | Erkennung von Western-Blot-Signalen |
| Chemilumineszenz-Substrat (ECL) | Beyotime | P0018S | Signalentwicklung im Western Blot |
| Destilliertes Wasser | Beyotime | ST872 | Lösungsmittel für Reagenzienzubereitung |
| Epinephrinhydrochlorid | Sigma-Aldrich | E4642 | Induktion des Glykogenabbaus in vivo |
| Ethanol | Macklin | E809065 | Glykogenpräzipitation und -wäsche |
| Feinschneidescheren | Shanghai Jinzhong | JA2601 | Gewebesektion |
| Fresco 17 Zentrifuge | Thermo Fisher Scientific | 75002402 | Probenzentrifugation |
| Glukosimeter | i-SENS | CareSens N | Messung des Blutzuckers |
| Glukosimeter | i-SENS | CareSens N | Messung des Blutzuckerspiegels in der Schwanzvene |
| Glukosimeter-Streifen | i-SENS | CareSens N Streifen | Messung des Blutzuckerspiegels in der Schwanzvene |
| Glukose | Macklin | G6172 | Zubereitung der Standardkurve |
| Glykogenvorrat | Beyotime | D0812 | Zubereitung einer Reihe von Glykogenstandards |
| Ziegen-Anti-Kaninchen-IgG-Sekundärantikörper | Thermo Fisher Scientific | 31462 | Erkennung von Primärantikörpern |
| Handhomogenisator | GreenPrima | PB100 | Gewebehomogenisierung |
| Tusche | Sigma-Aldrich | 198285 | Totalprotein-Färbung zur Normalisierung |
| Isofluran | RWD Life Science | R510-22-10 | Euthanasie von Tieren |
| Laborheizblock | Changzhou Guowang | GWJ300-1 | Probenheizung während der Assays |
| Lithiumchlorid | Macklin | 767397 | Verbesserung der Glykogenpräzipitation |
| Methanol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | M116115 | Glykogen-Wäscheschritt |
| Mikroplatten-Reader | BioTek | ELx800 | Messung der Absorption bei 620 nm |
| Nitrocellulose-Membran | Millipore | HATF04700 | Proteintransfermembran |
| Orbitalschüttler | DLAB SCIENTIFIC CO.,LTD | SK-O180-S | Inkubation des Chemilumineszenz-Substrats |
| P1000 Pipettierer | Thermo Fisher Scientific | 4641100N | Übertragungslösung |
| P200 Pipettierer | Thermo Fisher Scientific | 4641080N | Entfernung von Restflüssigkeit |
| Phosphatasehemmer (PhosSTOP) | Roche | 4906845001 | Erhaltung der Proteinphosphorylierung |
| Kunststoffbehälter (zur Gewebelagerung) | Thermo Fisher Scientific | 6A0008 | Lagerung von geernteten Geweben |
| Proteasehemmer-Cocktail | MCE | HY-K0011 | Verhinderung der Proteindegradation |
| RIPA-Lysispuffer | Beyotime | P0013B | Proteinextraktion |
| SDS-PAGE-Gelkit | Beyotime | P0012A | Proteintrennung |
| SDS-PAGE-Laufpuffer (6X) | Beyotime | P0015F | Mischen mit Proteinproben vor dem Einlegen in die SDS-PAGE-Gel-Kugeln |
| SDS-PAGE-Laufpuffer (5x) | Beyotime | P0014D | SDS-PAGE-Elektrophorese |
| Kleintier-Narkosemaschine | RWD Life Science | R500 | Euthanasie von Tieren |
| Natriumhydroxid | Macklin | S817977 | Gewebeverdauung und Glykogenextraktion |
| Sprague-Dawley-Ratten | Charles River Laboratories | Crl: CD(SD) | Experimentelles Tiermodell |
| Sprühflasche | Beyotime | TB6310 | Auftragen von 75% Ethanol auf Tierfell zum Benetzen und Desinfizieren |
| Standardfutter | Jiangsu-Xietong, Inc. | XTI01ZJ-009 | Nahrung für Nagetiere |
| Chirurgische Scheren | Shanghai Jinzhong | J22010 | Gewebesektion |
| Sp |
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