טריגליצרידים ליפוליזה באדיפוציטים היא תהליך מטבולי חשוב המביא לשחרור חומצות שומן חופשיות וגליצרול. כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט למדידת ליפוליזה בסיסית ומגורה באדיפוציטים וברקמת שומן ex vivo מעכברים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
טריגליצרידים ליפוליזה באדיפוציטים היא תהליך מטבולי חשוב המביא לשחרור חומצות שומן חופשיות וגליצרול. כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט למדידת ליפוליזה בסיסית ומגורה באדיפוציטים וברקמת שומן ex vivo מעכברים.
אדיפוציטים מאחסנים אנרגיה בצורה של טריגליצרידים בטיפות שומנים. אנרגיה זו יכולה להיות מגויסת באמצעות ליפוליזה, שבה שרשראות הצד של חומצות השומן נבקעות ברצף מעמוד השדרה של הגליצרול, וכתוצאה מכך משחררים חומצות שומן חופשיות וגליצרול. בשל הביטוי הנמוך של גליצרול קינאז באדיפוציטים לבנים, שיעורי הספיגה מחדש של גליצרול זניחים, בעוד ספיגה מחדש של חומצות שומן מוכתבת על ידי יכולת הקישור של חומצות שומן של רכיבי מדיה כגון אלבומין. ניתן לכמת הן גליצרול והן שחרור חומצות שומן למדיה על ידי בדיקות קולורימטריות כדי לקבוע את הקצב הליפוליטי. על ידי מדידת גורמים אלה בנקודות זמן מרובות, ניתן לקבוע את הקצב הליניארי של ליפוליזה בביטחון גבוה. כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט למדידת ליפוליזה במבחנה אדיפוציטים מובחנים ורקמת שומן ex vivo מעכברים. פרוטוקול זה עשוי להיות מותאם גם עבור שורות תאים preadipocyte אחרים או רקמת שומן מאורגניזמים אחרים; שיקולים ופרמטרים אופטימיזציה נדונים. פרוטוקול זה נועד להיות שימושי בקביעה והשוואה של שיעור ליפוליזה אדיפוציט בין מודלים וטיפולים בעכברים.
חומרים מזינים עודפים מאוחסנים ברקמת שומן לבן בצורה של טריגליצרידים בליבת השומנים הניטרלית של טיפות השומנים. מאגרי הטריגליצרידים מגויסים באמצעות ליפוליזה, תהליך שבו שרשראות הצד של חומצות השומן נבקעות ברצף על ידי ליפאז טריגליצרידים ברקמת השומן (ATGL), ליפאז רגיש להורמונים (HSL) ומונוגליצרידים ליפאז (MGL), וכתוצאה מכך משחררים חומצות שומן חופשיות (FFAs) ואת עמוד השדרה של גליצרול 1,2. ליפוליזה מופעלת על ידי איתות קטכולאמין ברקמת השומן. מסופי עצבים סימפתטיים משחררים קטכולאמינים באופן מקומי, הנקשרים לקולטנים β-אדרנרגיים על קרום הפלזמה האדיפוציטית. עם קשירת ליגנד, קולטנים מצומדים אלה של חלבון G (GPCRs) מפעילים ציקלאז אדניליל באמצעות Gαs. הפעלה עוקבת של חלבון קינאז A (PKA) על ידי cAMP גורמת להגברת הרגולציה הן של ATGL והן של HSL. הזרחן של perilipin-1 על ידי PKA גורם לדיסוציאציה של ABHD5 (הידוע גם בשם CGI-58), אשר קושר ומפעיל ATGL3. PKA ישירות phosphorylates HSL, קידום טרנסלוקציה שלה מן cytosol אל טיפת השומנים, שבו אינטראקציה עם phosphorylated perilipin-1 עוד יותר מקדם את פעילות ליפאז שלה 4,5,6,7. נראה כי הליפאז השלישי המעורב בליפוליזה, MGL, אינו מוסדר על ידי איתות קטכולאמין8. חשוב לציין, סינתזת טריגליצרידים באדיפוציטים מתווכת על ידי מסלול סינתזת השומנים גליצרול, שאינו כרוך בהיווצרות מונוגליצרידים כמתווך; במקום זאת, גליצרול-3-פוספט אציל טרנספראזות מזרז את היווצרותה של חומצה ליזופוספטידית, אשר משולבת עם אציל-CoA שומני אחר ליצירת חומצה פוספטידית, ולאחר מכן איזומריזציה לדיגליצרידים לפני הסינתזה הסופית של טריגליצרידים (איור 1)9,10,11.

איור 1: מסלולי סינתזת ליפוליזה וגליצרול. למעלה: מסלול ליפוליטי; אנזימים המוצגים באדום: טריגליצרידים ליפאז מרקמת השומן (ATGL), ליפאז רגיש להורמונים (HSL) ומונוגליצריד ליפאז (MGL). למטה: מסלול סינתזת שומנים גליצרול; אנזימים המוצגים בירוק: דיגליצריד אצילטרנספראז (DGAT), חומצה פוספטידית פוספטאז (PAP), חומצה ליזופוספטידית אצילטרנספראז (LPAT, הידוע גם בשם LPAATs) וגליצרול-3-פוספט אצילטרנספראז (GPAT). שומנים: טריגליצרידים (TG), דיגליצרידים (DG), מונוגליצרידים (MG), חומצת שומן חופשית (FFA), אציל-CoA שומני (FA-CoA), חומצה ליזופוספטידית (LPA) וחומצה פוספטידית (PA). מטבוליטים אחרים: פוספט אנאורגני (Pi) וגליצרול 3-פוספט (G3P). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
אדנוזין חוץ-תאי הוא וסת חשוב נוסף של ליפוליזה, הפועל באמצעות GPCRs מצומדים Gs ו-Gi כדי להשפיע על פעילות ציקלז אדניל. קולטן האדנוזין השולט באדיפוציטים, ADORA1, מעכב ציקלז אדניליל, ובכך ליפוליזה באמצעות הפעלת Gi12. ADORA2A, המתבטא ברמות נמוכות יותר, ובעיקר באדיפוציטים חומים, מפעיל ליפוליזה באמצעות איתות Gs 13. ADORA1 משפיע הן על ליפוליזה בסיסית והן על התגובה לאגוניסטים אדרנרגיים. ההשפעה של אדנוזין על ליפוליזה יכולה להיות נשלטת על ידי הוספת אדנוזין deaminase כדי לנטרל אדנוזין, כמו גם אגוניסט ספציפי ADORA1 phenylisopropyladenosine14,15. הפעלה הורמונלית של GPCRs מצומדים ל-Gq יכולה להשפיע גם על ליפוליזה באמצעות הפעלה של פוספוליפאז C וחלבון קינאז C16,17,18,19. אותות דלקתיים משפיעים גם על שיעורים ליפוליטיים. הפעלת TLR4 על ידי LPS (ואנדוטוקסינים אחרים) מגבירה את הקצב הליפוליטי על ידי הפעלת ERK, אשר פוספורילטים perilipin-1 ו- HSL20. TNF-α גם מפעיל ליפוליזה באמצעות הפעלת ERK ו- NF-κB, כמו גם הפחתת שעתוק של פוספודיאסטראז PDE-3B ו- CIDEC21,22,23. IL-6 נקשר גם לליפוליזה מוגברת של אדיפוציטים, במיוחד ברקמת שומן מזנטרית, ששחרור FFA שלה משפיע על סטאטוזיס בכבד וגלוקונאוגנזה24,25,26.
ליפוליזה מדוכאת במהלך מצב ההזנה על ידי אינסולין. AKT פוספורילטים ומפעיל PDE-3B כדי לדכא איתות cAMP ולמנוע הפעלת PKA27. אינסולין גם משעתק למטה ATGL28. השמנת יתר מקדמת עמידות לקטכולאמין באמצעות מגוון מנגנונים, כולל הפחתת ויסות של קולטני β-אדרנרגי באדיפוציטים 29,30,31,32,33. אדיפוציטים מבטאים את כל שלושת הקולטנים β-אדרנרגיים (β-1, β-2 ו-β-3). בעוד קולטנים אדרנרגיים β-1 ו-β-2 מתבטאים בכל מקום, הקולטן האדרנרגי β-3 מתבטא בעיקר באדיפוציטים בעכברים34,35. ביטוי Adrb3 מושרה על ידי C/EBPα במהלך אדיפוגנזה36. הקולטן האדרנרגי β-3 מתבטא מאוד באדיפוציטים בוגרים. ההפעלה של קולטנים אדרנרגיים β-1 ו-β-2 מגבילה את עצמה עקב עיכוב משוב על ידי β-arrestin37. עיכוב משוב של הקולטן האדרנרגי β-3 מתווך על ידי מסלולי איתות אחרים, המפחיתים את ביטוי Adrb3 33,38,39.
תרכובות רבות ניתן להשתמש כדי להפעיל ליפוליזה אדיפוציט. קטכולאמינים הם מפעילים פיזיולוגיים עיקריים של ליפוליזה. נוראפינפרין (או נוראדרנלין) ואפינפרין (או אדרנלין) מפעילים את כל שלושת קולטני β-אדרנרגי40. נוראפינפרין ואפינפרין משפיעים גם על ליפוליזה באמצעות הפעלת איתות קולטן α-אדרנרגי41. אגוניסטים נפוצים לקולטן β-אדרנרגי כוללים איזופרוטרנול, שהוא אגוניסט קולטן β-אדרנרגי לא סלקטיבי, ואגוניסטים לקולטן β-3 אדרנרגי CL-316,243 ומירבגרון42. בהתחשב בכך שהאדיפוציטים מבטאים בעיקר את הקולטן האדרנרגי β-3, אנו משתמשים ב-CL-316,243 כדוגמה כאן. הספציפיות שלו לקולטן האדרנרגי β-3 הופכת אותו גם למפעיל ספציפי יחסית של איתות קטכולאמין אדיפוציט, שניתן להשתמש בו בבטחה גם in vivo. שימו לב שהריכוז הנפוץ של 10 מיקרומטר CL-316,243 בתרבית תאים גבוה בסדרי גודל מהמינון ~0.1 מיקרומטר הנדרש להשגת תגובה מקסימלית33. פורסקולין עוקף את הקולטן האדרנרגי, מפעיל ישירות ציקלז אדניליל ואיתות ליפוליטי במורד הזרם. ישנם הרבה יותר activators, כמו גם מדכאים של ליפוליזה. בעת בחירת תרכובת לגירוי ליפוליזה, יש לשקול בזהירות את ספציפיות הקולטן ואת מסלולי האיתות במורד הזרם במסגרת תכנון הניסוי.
שיעור הליפוליזה ברקמת השומן הלבנה הוא גורם מטבולי חשוב המשפיע על סבילות לקור וזמינות חומרים מזינים במהלך צום או פעילות גופנית43,44,45,46. מטרת פרוטוקול זה היא למדוד את קצב הליפוליזה באדיפוציטים וברקמת השומן, מה שיקל על הבנת חילוף החומרים של האדיפוציט וכיצד הוא עשוי להשפיע על הפנוטיפ המטבולי של מודלים שונים של מורין. כדי לכמת את השיעור הליפוליטי, אנו מודדים את הופעתם של מוצרים ליפוליטיים בתקשורת (כלומר, FFAs וגליצרול). השיטה מסתמכת על שחרור מוצרים ליפוליטיים מהאדיפוציט לתקשורת. מכיוון שאדיפוציטים לבנים מבטאים רמות נמוכות של גליצרול קינאז, שיעורי ספיגה חוזרת של גליצרול נמוכים47. לעומת זאת, יש לשקול גם את הייצור של FFAs וגליצרול על ידי מסלולים מטבוליים שאינם ליפוליזה. נראה כי אדיפוציטים מבטאים פוספטאז עם פעילות נגד גליצרול-3 פוספט, מה שמאפשר ייצור גליצרול מגליצרול-3-פוספט המופק מגלוקוז48,49,50. גליקוליזה היא מקור לגליצרול-3-פוספט המשמש לאסטריפיקציה מחדש של FFA באדיפוציטים לבנים. כאשר רמות הגלוקוז מוגבלות, גליצרונוגנזה דורשת מקורות אחרים של 3 פחמן, כגון לקטט ופירובט51. התקשור של FFAs המשוחררים על ידי ליפוליזה בתוך התא וגורלם המטבולי אינו מובן היטב; FFAs המשוחררים על ידי ליפוליזה חייבים להיות מומרים לאציל-CoA שומני, לפני שהם עוברים אסטריפיקציה מחדש או עוברים חמצון β. נראה כי FFAs המשוחררים על ידי ליפוליזה ככל הנראה יוצאים מהתא לפני שהם נלקחים בחזרה ומומרים לשומן acyl-CoA 52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62 . FFAs יכולים להיות מבודדים מחוץ לתא על ידי אלבומין. חשוב לציין, FFAs ארוכי שרשרת ידועים כמעכבים ליפוליזה אם הם אינם מוחזקים על ידי אלבומין 63,64,65,66,67. לכן, אופטימיזציה של יכולת האגירה FFA של התקשורת במהלך בדיקת ליפוליזה היא קריטית. ההליך המתואר כאן דומה לשיטות שפורסמו בעבר למדידת השיעור הליפוליטי באדיפוציטים וברקמת שומן ex vivo מעכברים ובני אדם 15,68,69,70,71. פרוטוקול זה שונה באמצעות שימוש בדגימה סדרתית; על ידי ביצוע דגימה סדרתית, אנו יכולים לאמת פנימית שליפוליזה נמדדת בפאזה ליניארית ולהשתמש במדידות מרובות כדי לחשב את קצב הליפוליזה, ובכך להפחית את טעות המדידה כדי להגביר את הביטחון בערך המחושב הסופי. החיסרון של דגימה סדרתית הוא כי הבדיקה דורשת יותר זמן ריאגנטים; עם זאת, מסגרת הזמן הארוכה יותר מפחיתה את השפעת טעות המדידה על שגיאת התקן של אומדני הקצב. בנוסף, פרוטוקול זה מודד הן FFA והן שחרור גליצרול, ומשקלל את היחס בין שחרור FFA:גליצרול במטרה להשיג יחס של 3:1, כפי שניתן היה לצפות מליפוליזה מלאה ושחרור מוצרים ליפוליטיים למדיה72.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השימוש בכל בעלי החיים אושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) בקולג' הרפואי וייל קורנל באוניברסיטת קורנל.
1. הכנת חוצצים וצלחות איסוף
2. הכנת מדגם
3. בדיקת ליפוליזה
4. בדיקת FFA colorimetric
5. בדיקת גליצרול קולורימטרי
6. חישוב שיעור ליפוליטי

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מדדנו את הקצב הליפוליטי הבסיסי והמגורה של אדיפוציטים ממוינים במבחנה. קדם-אדיפוציטים ראשוניים מרקמת השומן הלבן המפשעה התמינו לאדיפוציטים על ידי טיפול בתאים מתמזגים עם 5 מיקרומטר דקסמתזון, 0.5 מילימטר IBMX, 1 מיקרוגרם / מ"ל אינסולין ו -1 מיקרומטר טרוגליטזון במשך 4 ימים, ולאחר מכן טיפול נוסף של 3 ימים עם 1 מיקרוגרם / מ"ל אינסולין. התאים הודגרו במדיה ללא אינסולין במשך 24 שעות לפני בדיקת הליפוליזה. בזמן = 0h, התאים נשטפו פעם אחת עם PBS, ואז DMEM ללא פנול אדום עם 2% BSA, המכיל 10 מיקרומטר CL-316,243 או בקרת רכב, נוסף ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן, אנו מספקים פרוטוקול בסיסי למדידת שיעור הליפוליזה באדיפוציטים וברקמת השומן ex vivo . כדי לכמת ליפוליזה, חשוב למדוד את הקצב הליפוליטי בשלב הלינארי. אנו משתמשים בטכניקת דגימה סדרתית, שבה חלק גדול מהמדיה נאסף ומוחלף במדיה טרייה במרווחי זמן קבועים. שיטה שמרנית למחצה זו מאפשרת תוספת של BSA טרי עם יכולת אגירה FFA ומעכבת עיכוב משוב, מה שמאריך את משך הליפוליזה הליניארית. תכנון ניסיוני זה מנסה לשחזר את כלי הדם של רקמת השומן in vivo, אשר מספק אלבומין טרי כדי לקשור FFAs75 ששוחררו. פרוטו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק R01DK126944 של המכונים הלאומיים לבריאות בארה"ב ל- S.M.R.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צלחת מטופלת בתרבית רקמות 24 באר | Corning Inc | 3527 | חייבת להיות מטופלת בתרבית רקמות להבדלת אדיפוציטים |
| 48-צלחת תחתונה שטוחה היטב עם מכסה | Corning Inc | 353078 | ניתן לטפל בתרבית רקמות |
| צלחת תחתונה שטוחה 6 בארות עם מכסה | Corning Inc | 353046 | ניתן לטפל בתרבית רקמות |
| 96-Well PCR Plate | USA sceintific | 1402-9100 | כל צלחת PCR חרוטית של 0.2 מ"ל תהיה נוחה |
| סרום בקר אלבומין | סיגמא אולדריץ' | A9418 | BSA ללא FFA כגון A8806, נפוץ גם הוא. ל-BSA לא צריך להיות FFA ניתן לזיהוי, גם הרבה וריאציות ב-BSA יכולות להשפיע על השיעור הנצפה של ליפוליזה |
| CL-316,243 | Sigma Aldrich | C5976 | CAS #: 138908-40-4 זמין מספקים אחרים |
| חממת CO2 | PHCBI | MCO-170AICUVH | CO2 צריך להיות מוגדר באופן אידיאלי ל-10% עבור רקמת שומן, אולם 5% CO2 יעבוד גם |
| DMEM, גלוקוז נמוך, ללא פנול אדום | Thermofischer | 11054020 | כל מדיה נטולת פנול אדום אמורה לעבוד, DMEM/F12, RPMI, אך צריכה להכיל יכולת חציצה נדיפה, כלומר |
| אלבומין סרום בקר נטול FFA | ביוקרבונט Equitech-Bio, Inc, | BAH66 | |
| סיגמא אולדריץ' | F6428 | ||
| גליצרול פתרון סטנדרטי | סיגמא אולדריץ' | G7793 | ניתן לעשות זאת גם על ידי דילול גליצרול לריכוז הרצוי |
| פתרון סטנדרטי NEFA סדרת HR | Fujifilm | 276-76491 | |
| סדרת HR NEFA-HR (2) מגיב צבע A | Fujifilm | 999-34691 | |
| סדרת HR NEFA-HR (2) מגיב צבע B | Fujifilm | 991-34891 | |
| סדרת HR NEFA-HR (2) ממס A | Fujifilm | 995-34791 | |
| HR סדרת NEFA-HR (2) ממס B | Fujifilm | 993-35191 | |
| חממה מיקרוביולוגית | Fischer Scientific | S28668 | ניתן להשתמש בכל חממה ב-37C Nunc |
| MicroWell 96-Well | Plates Thermo Scientific | 269620 | ניתן להשתמש גם בצלחת 96 בארות שקופה אופטית, תחתונה שטוחה 96 בארות |
| מחצלת שולחן מעבדת סיליקון | VWR | 76045-300 | צלחת זכוכית. משטחים סופגים אינם מומלצים |
| ספקטרופוטומטר/קורא מיקרו-פלטות | מכשירים מולקולריים | SpectraMax i3x | כל קורא צלחות שיכול לקרוא ב 540, 550 ו -660 מ"מ יעבוד |
| V אלבומין סרום בקר | סיגמא-אולדריץ' | 810531 | |
| מגבי WypAll X70 | קימברלי-קלארק | 41200 | כל מגבת נייר באיכות גבוהה תעבוד |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.