מחקר זה מציע שיטה ניתנת לשחזור וסטנדרטית על מנת לבסס מודלים של חולדות שמנות המציגים השמנת יתר פשוטה, המאופיינת בדרך כלל בלבלב שומני. הוא כולל גם פרוטוקולים מפורטים לדגימת רקמת הלבלב ואימונוהיסטוכימיה.
Method Article
* These authors contributed equally
מחקר זה מציע שיטה ניתנת לשחזור וסטנדרטית על מנת לבסס מודלים של חולדות שמנות המציגים השמנת יתר פשוטה, המאופיינת בדרך כלל בלבלב שומני. הוא כולל גם פרוטוקולים מפורטים לדגימת רקמת הלבלב ואימונוהיסטוכימיה.
השמנת יתר התגלתה כמגיפה בריאותית עולמית דומיננטית, כאשר כמעט מחצית מאוכלוסיית העולם מסווגת כעת כסובלת מעודף משקל או השמנת יתר. מאפיין פתולוגי מרכזי אצל אנשים שמנים הוא שקיעת שומנים חוץ רחמית ברקמות שאינן שומניות, כולל הלבלב - מצב הנקרא סטיאטוזיס בלבלב או לבלב שומני. במודלים של מכרסמים הנגרמת על ידי תזונה עתירת שומן (HFD), סטיאטוזיס בלבלב מקדים באופן עקבי את סטיאטוזיס בכבד, מה שמדגיש את הרגישות הספציפית של הלבלב להצטברות שומנים. מעורבות מוקדמת זו ממצבת את הלבלב כאיבר קריטי להבנת חוסר ויסות מטבולי בהשמנת יתר. למרות שחולדות שמנות (DIO) הנגרמות על ידי תזונה מסכמות היבטים מרכזיים של התקדמות מחלות אנושיות, מודלים של בעלי חיים מאופיינים היטב המציגים באופן אמין את הפנוטיפ של הלבלב נותרים נדירים בספרות.
שיקול מתודולוגי משמעותי במידול השמנת יתר אנושית הוא העיתוי של הכנסת HFD. מודלים קיימים רבים יוזמים HFD במהלך תקופת הגמילה, מה שעלול להציג השפעות תכנות מטבוליות התפתחותיות מבלבלות שאינן משקפות באופן מלא את השמנת היתר האנושית, המתפתחת בעיקר לאחר התפתחות. לעומת זאת, המחקר הנוכחי קובע פרוטוקול סטנדרטי שבו HFD מוכנס לאחר הגמילה. גישה זו מחקה בצורה מדויקת יותר את המסלול האנושי הנפוץ של הופעת השמנת יתר בבגרות, נמנעת מהסתגלות מטבולית מוקדמת בחיים ומביאה להתקדמות רלוונטית יותר מבחינה פיזיולוגית לקראת סטיאטוזיס בלבלב.
מחקר זה מספק מסגרת מפורטת וניתנת לשחזור ליצירת מודל חולדה של השמנת יתר המאופיין בפתולוגיה בולטת של לבלב שומני. המתודולוגיה כוללת שלב התאקלמות של שבוע, תקופת זירוז HFD של 14 שבועות החל מהגמילה וקצירת רקמות שיטתית. מתוארים שני מסלולי עיבוד רקמות: הקפאת הצמד לאנליזות מולקולריות (למשל, כתמים מערביים) וקיבוע זלוף פרפורמלדהיד להערכות מורפולוגיות (למשל, IHC, H&E). מודל זה מציע פלטפורמה חזקה לחקירות מכניסטיות של תפקוד מטבולי בלבלב הקשור להשמנה.
השמנת יתר פשוטה מוגדרת כהשמנת יתר הקיימת באופן עצמאי ללא מחלות נלוות אחרות, המיוחסת בעיקר לחוסר איזון אנרגטי הנובע מאורח חיים לא בריא, כגון דפוסי תזונה לא נכונים ופעילות גופנית לא מספקת1. השמנת יתר תורמת באופן משמעותי לעלייה בשכיחות של מחלות לא מידבקות בקרב אוכלוסיות צעירות, המאופיינת בשיעורי שכיחות גבוהים, הופעה מוקדמת וסיבוכים רב-מערכתיים, מה שממצב אותה כאתגר קריטי לבריאות הציבורהעולמי. לבלב שומני הוא מצב המסומן על ידי שקיעת שומנים חוץ רחמית באיבר שאינו שומני זה במהלך חוסר ויסות מטבולי. לבלב שומני משקף יחסי גומלין קריטיים בין רקמת השומן לפתופיזיולוגיה של הלבלב. הצטברות מוגזמת של שומן בלבלב עוקרת רקמות אצינריות ואיים תקינות, וגורמת לליקויים תפקודיים כפולים הן ביכולות האקסוקריניות והן ביכולות האנדוקריניות 3,4. תהליך פתולוגי זה משבש את יחסי α/β תאים, מקדם דה-דיפרנציאציה של תאי β עם אובדן תפקוד הפרשת אינסוליןלאחר מכן 5, ומתווך נזק ליפוטוקסי ישיר לתאי β6. במקביל, התפשטות תאי α ושחרור אינסולין לא מווסת מחמירים את חוסר היציבות הגליקמית, ומאיצים את ההתקדמות לסוכרת מסוג 2 (T2DM) והסיבוכים הנלווים אליה7.
חקירת פתוגנזה של לבלב שומני חושפת מנגנונים חדשים העומדים בבסיס התקדמות המחלה המטבולית8. בעוד שמחקר קודם על השמנת יתר הדגיש סטיאטוזיס בכבד, ראיות חדשות מזהות שקיעת שומנים בלבלב כאירוע מוקדם יותר בחוסר ויסות מטבולי9. שינוי פרדיגמה זה מאפשר בניית מודל פתולוגיה של איברים כפולים להשמנת יתר פשוטה, המשלב סטיאטוזיס לבלבוכבד 10. חקר הדיבור ההדדי שלהם עשוי להבהיר מסלולים קריטיים על פני ספקטרום המחלה המשתרעים על הפרעת חילוף חומרים של שומנים, השמנת יתר, עמידות לאינסולין וסוכרת, ולהציע תובנות חדשות לגבי מנגנוני המחלה11. בתהליך הפתולוגי של הלבלב, הביטוי הראשוני הוא שקיעה משמעותית של שומן הלבלב, המלווה בהתרחבות משמעותית של אדיפוציטים בלבלב. זה נצפה בעיקר בהיבט הגחוני של אזורי הראש, הצוואר והגוף של הלבלב, והוא ממוקם בעיקר באזורי הביניים בין תאי אצינר לאי. במקביל, קיימת דלקת כרונית בדרגה נמוכה של הלבלב, בעוד שהתפקודים האנדוקריניים והאקסוקריניים נשארים שלמים ברובם בשלב זה12,13. חדירת שומן נרחבת פוגעת עוד יותר בתפקוד תאי β הלבלב באמצעות רעילות ליפוטוקסית ומדכאת את פעילות האינסולין. במהלך שלב זה, תאי אצינאר מוחלפים בהדרגה על ידי אדיפוציטים, ובכך תורמים להתפתחות T2DM14,15. למרות שסוכרת אינה גורם סיכון עצמאי לסרטן הלבלב, חולים עם היסטוריה של דלקת לבלב חריפה וסוכרת מציגים סיכון מוגבר משמעותית לפתח סרטן הלבלב16.
ניתוחים אנטומיים מקרוסקופיים מכמתים את חומרת סטיאטוזיס הלבלב ודפוסי ההסתננות, בעוד שהערכות IHC ברמה המיקרוסקופית מאפיינות מורפולוגיה של תאים אצינאריים, מיקום גרעיני, תדירות ואקואוליזציה ודינמיקה של אוכלוסיית התאים17. גישה רב-מודאלית זו, המשתרעת על פני תצפית אנטומית גסה ועד IHC ברזולוציה תאית, מאפשרת שלב מקיף של פתולוגיה של הלבלב לאורך התקדמות המחלה. המחקר הנוכחי מפרט פרוטוקול סטנדרטי הכולל התאקלמות של שבוע אחד, אינדוקציה של 14 שבועות להשמנת יתר בחולדות בוגרות, ועיבוד אופטימלי של רקמת הלבלב לניתוח מורפולוגי, תוך יצירת מסגרת איתנה לחקירת הפרעות מטבוליות הקשורות לסטיאטוזיס.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הליך הטיפול בבעלי חיים אושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים של אוניברסיטת נאנג'ינג לרפואה סינית מסורתית (202006A016) ועמד בהנחיות ARRIVE (מחקר בבעלי חיים: דיווח על ניסויים In Vivo), הנחיות אתיות, הנחיות לגבי הפעלת חוק בעלי חיים (נהלים מדעיים) 1986 והנחיות נלוות, הנחיית האיחוד האירופי 2010/63 להגנה על בעלי חיים המשמשים למטרות מדעיות. כל חיות הניסוי הורדמו בהתאם להליכי הרדמת מכרסמים מאושרים לפני הנתיחה. ההליך אורגן לשלושה מרכיבים נפרדים.
1. הקמת מודל חולדה שמנה
| מרכיב | תוכן (גרם/ק"ג) | חומרים מזינים עיקריים מסופקים |
| הזנה אבקתית רגילה | 365 | אספקה תזונתית בסיסית של פחמימות, חלבונים צמחיים, שומנים, קומפלקסי ויטמינים, מינרלים וכו' |
| שומן חזיר | 310 | חומצות שומן רוויות, חומצות שומן בלתי רוויות |
| קזאין | 250 | חומצות אמינו חיוניות |
| כולסטרול | 10 | כולסטרול |
| תערובת תאית ומינרלים | 60 | סיבים, סידן, זרחן, נתרן וכו' |
| DL-מתיונין מתיונין/חומצות אמינו מתיונין | 3 | חומצות אמינו חיוניות |
| שמרים | 1 | ויטמינים מקבוצת B, β-גלוקן וכו' |
| NaCl | 1 | NaCl |
טבלה 1: ניסוח HFD מיוחד להקמת DIO במודלים של חולדות. הטבלה מפרטת את ההרכב הספציפי של ה-HFD ששימש במחקר זה עבור קבוצת המודל, אשר ניתן מתום תקופת ההסתגלות ועד לאיסוף הרקמות.
| מרכיב | תוכן | יחידה |
| לחות | 12.196 | % |
| חלבון גולמי (CP%) | 18.272 | % |
| אנרגיה ניתנת לעיכול (DE) | 3.186 | מק"ל/ק"ג |
| אנרגיה מטבולית (ME) | 2.939 | מק"ל/ק"ג |
| אנרגיה נטו (NE) | 2.228 | מק"ל/ק"ג |
| תמצית אתר (EE%) | 4.417 | % |
| סיבים גולמיים (CF%) | 3.677 | % |
| סידן (Ca%) | 0.991 | % |
| סה"כ זרחן | 0.681 | % |
| (סה"כ P%) | ||
| זרחן שאינו פיטאט | 0.19 | % |
| מלח | 0.407 | % |
| ליזין | 1.118 | % |
| ליזין קל לעיכול | 0.813 | % |
| מתיונין | 0.53 | % |
| תראונין | 0.779 | % |
| טריפטופן | 0.221 | % |
| נחושת (Cu) | 22.06 | מ"ג/ק"ג |
| ברזל (Fe) | 173.69 | מ"ג/ק"ג |
| מנגן (Mn) | 102.1176 | מ"ג/ק"ג |
| אבץ (Zn) | 60.3687 | מ"ג/ק"ג |
טבלה 2: נוסחת הזנת תחזוקה סטנדרטית בחולדות. הטבלה מציגה את הניסוח של הזנת התחזוקה הסטנדרטית, שסופקה לכל החולדות בשלב ההתאקלמות ולקבוצת הביקורת לאורך כל תקופת המחקר.
2. קצירת רקמות
3. צביעת לבלב אימונוהיסטוכימיה (IHC)
4. ניתוח Western Blotting (WB)
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
אנו מתארים פרוטוקול שניתן לשחזר לביסוס מודל השמנת יתר פשוט שמציג באופן אמין לבלב שומני (איור 1). התהליך כולו, מהאכלת בעלי החיים ואיסוף הרקמות ועד לאימות המולקולרי שלאחר מכן, מסוכם באופן סכמטי באיור 1. השינויים השבועיים במשקל של קבוצת המודל (n = 5) וקבוצת הביקורת (n = 5) נרשמו, ולא היה הבדל משמעותי במשקל של שתי הקבוצות לפני האכלה ב-HFD. בעוד שמשקל קבוצת המודל היה גבוה משמעותית מזה של קבוצת הביקורת באותה תקופה לאחר האכלה ב-HFD, הע...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
כמניע העיקרי לתסמונת מטבולית, השמנת יתר לא מסובכת מייצגת את הביטוי הראשוני של חוסר ויסות בחילוף החומרים של השומנים המערכתיים. ללא התערבות, הוא עלול להתקדם לסוכרת מסוג 2 ולסיבוכי סוכרת חמורים, מה שמדגיש את הצורך בתיקון מטבולי מוקדם30. סטיאטוזיס לבלב (לבלב שומני), סמן מוקדם של שקיעת שומנים חוץ רחמית בהשמנת יתר, מגדיר מחדש את הלבלב כאיבר שומן לא קלאסי, ומאתגר את פרדיגמת ציר השומן הקונבנציונלית. שינוי זה מספק תובנות קריטיות לגבי הצלבה מטבולית בין איברים, מרכזית להבהרת...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט היורשים והמדריכים לירושת החוויה האקדמית של הקבוצה השביעית של מומחים לאומיים בעלי שם ברפואה סינית מסורתית; הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, פרויקט קרן המדענים הצעירים [מענק מספר 82305376]; פרויקט תמיכה בכישרונות צעירים במדע וטכנולוגיה במחוז ג'יאנגסו בשנת 2024 [מספר מענק JSTJ-2024-380].
תרשימי הזרימה הופקו באמצעות FigDraw, Biorender.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| <חזק>חומרי | |||
| צינור מיקרו-צנטריפוגה 1.5 מ"ל | ביושארפ ביוהנדסה בע"מ | BS-15-M | WB |
| צינור הקפאה של 2 מ"ל | LABSELECT | CV-002-200-EX | WB |
| צינור השחזה של 2 מ"ל | חברת ווהאן סרוויסביו טקנטג'י, בע"מ | HT-200-M | WB |
| 3% H2O2 | בוסטר אלקטרוניקס טכנולוגיה בע"מ | 20A23C | IHC |
| 4% פאראפורמלדהיד | ביושארפ ביוהנדסה בע"מ | BL539A | ניתוח ניתוח פרפוזיה של הלבלב |
| פתרון BSA של 5% | Biofroxx | 4240GR100 | IHC |
| צינור צנטריפוגה 50 מ"ל | ביושארפ ביוהנדסה בע"מ | BS-500-M | שימור רקמות |
| AccuWest ECL Plus, רייג'נט A | נאנג'ינג ג'ין איזי ביוטכנולוגיה בע"מ | Q201220 | WB |
| AccuWest ECL Plus, רייג'נט B | נאנג'ינג ג'ין איזי ביוטכנולוגיה בע"מ | Q201220 | WB |
| אתנול חסר מים | Shanghai SCR-Biotech Co., Ltd. | 10009257 | IHC |
| IgG אנטי-ארנב, נוגדן הקשור ל-HRP | Cell Signaling Technology.Inc, | 7074 | WB |
| קוקטייל מעכב פרוטאז קומפלט | הופמן-לה רוש בע"מ | 82256300 | WB |
| קוברסליפ | CITOTEST LABWARE MANUFACTURING Co., LTD | 10212450C | IHC |
| תמיסת DAB כרומוגנית | בוסטר אלקטרוניקס טכנולוגיה בע"מ | AR2017-1 | IHC |
| מלקחיים | חברת שנזן RWD Life Science בע"מ | SP0007-M | ניתוח של חולדת SD |
| שקופיות זכוכית | CITOTEST LABWARE MANUFACTURING Co., LTD | 188105 | IHC |
| צנצנת צבע מזכוכית | שנגחאי ביוטיים ביוטכנולוגיה בע"מ | FG010 | IHC |
| המטוקסילין | שנגחאי ביוטיים ביוטכנולוגיה בע"מ | ST2067-20g | IHC |
| דיאטה עתירת שומן | מעבדת סוז'ואו שואנגשי טכנולוגיית מזון לבעלי חיים בע"מ. | טבלה 1 | ניזונה מבעלי חיים ניסיוניים |
| אלכוהול חומצה כלורית | שנגחאי ביוטיים ביוטכנולוגיה בע"מ | C0163M | IHC |
| איזופלוראן | חברת שנזן RWD Life Science בע"מ | R510-22-10 | עכברים מונדים |
| מתנול | Biofroxx | 67-56-1 | WB |
| נוזל בופר פועל MOPS 20 פעמים; | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | C36842504 | WB |
| בלסם ניטרלי | מדעי הסולארביולוגיה של בייג'ינג חברת טכנולוגיה בע"מ. | G8590 | IHC |
| שרף נייטרלי | Shanghai SCR-Biotech Co., Ltd. | G8590 | IHC |
| פתרון PBS | ג'יאנגסו קייגן ביוטכנולוגיה בע"מ | KGL2206-500 | שימור רקמות |
| ערכת בדיקת חלבון Pierce BCA | תרמו פישר סיינטיפיק בע"מ, וולטהם, ארה"ב. | ZB382867 | |
| ערכת בדיקת חלבון Pierce BCA | הרמו פישר סיינטיפיק בע"מ, וולת'ם, ארה"ב | ZB382867 | WB |
| קוקטייל מעכב פרוטאז | הופמן-לה רוש בע"מ | 82256300 | |
| ממברנת PVDF (ממברנת העברת Immobilon-P, מיליפור, 0000380346) | מרק מיליפור | 0000380346 | WB |
| מאגר ניתוק RIPA | ביושארפ ביוהנדסה בע"מ | BL504A, 70096436 | WB |
| SABC | בוסטר אלקטרוניקס טכנולוגיה בע"מ | 20C03A | IHC |
| סליין | SHANXI SHENGAO ANIMAL PHARMACEUTICAL CO.,LTD. | 270071460 | שימור רקמות |
| חולדות זכר SD | Jiangsu GemPharmatech Co., Ltd. | D000017 | עכברים |
| נתרן ציטראט | מרק לייף סיינס | S1804 | IHC |
| הזנה סטנדרטית לתחזוקה | מעבדת סוז'ואו שואנגשי טכנולוגיית מזון לבעלי חיים בע"מ. | טבלה 2 | ניזונה מבעלי חיים ניסיוניים |
| האיזון מרוכז ב-eBlot L2 5&f; | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | C97212410 | WB |
| ריכוז ההעברה eBlot L2 5&; | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | C97211504 | WB |
| תמיסת מלח עם בופר, אבקה | ביושארפ ביוהנדסה בע"מ | BL602A | WB |
| גיל 20 | Biofroxx | EZ681A3EA8 | WB |
| יורתן | סיגמא-אלדריץ' בע"מ. | U2500-100G | עכברים מונדים |
| נוגדן וינקולין פוליקלונלי | קבוצת פרויטטק, בע"מ, | 26520-1-AP | WB |
| קסילן | תאגיד נאנג'ינג ריג'נט | C0430530223 | IHC |
| Young PAGE, ביס-טירס, 10× 8 | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | C33152505 | WB |
| <חזק>ציוד | |||
| מכונת הרדמה | חברת שנזן RWD Life Science בע"מ | דגם R5805 | עכברים מונדים |
| בול מיל | Retsch Technology GmbH - Microtrac | MM400 | WB |
| צנטריפוגות | אפנדורף SE | 5418R | WB |
| מייבש רקמות ביולוגי ממוחשב | חברת הכלים ג'ג'ג'יאנג ג'ינחואה קדי | SC2013-G-KIT | IHC |
| תגובות כימילומינסנציה משופרת (ECL) | הדמיה ביולוגית של וילבר | 00170961 | WB |
| מיקרוטום | תרמו פישר סיינטיפיק בע"מ, וולטהם, ארה"ב. | HM325 | IHC |
| מיקרוגל | שנגחאי בוקסון אינדסטרי בע"מ; | 97000 | IHC |
| מערכת טטרה מיני-פרוטיאן | Bio-Rad Laboratories, Inc. | 1658004 | WB |
| תנור | חברת שנגחאי ג'ינגהונג המדעית בע"מ. | DNP-9082 | IHC |
| מים טהורים | סצ'ואן UPT אולטרה-פיור טכנולוגיה בע"מ. | אולופ-טז | IHC |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission