この研究は、一般的に脂肪膵臓を特徴とする単純な肥満を示す肥満ラットモデルを確立するために、再現性のある標準化された方法を提供します。また、膵臓組織のサンプリングと免疫組織化学のための詳細なプロトコルも含まれています。
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この研究は、一般的に脂肪膵臓を特徴とする単純な肥満を示す肥満ラットモデルを確立するために、再現性のある標準化された方法を提供します。また、膵臓組織のサンプリングと免疫組織化学のための詳細なプロトコルも含まれています。
肥満は世界的な健康の蔓延として浮上しており、現在、世界人口のほぼ半数が過体重または肥満に分類されています。肥満の人の重要な病理学的特徴は、膵臓を含む非脂肪組織への異所性脂質沈着であり、膵臓脂肪症または脂肪膵臓と呼ばれる状態です。高脂肪食 (HFD) 誘発げっ歯類モデルでは、脂肪肝は一貫して脂肪肝に先行し、脂質蓄積に対する膵臓の特定の感受性を強調しています。この早期の関与により、膵臓は肥満における代謝調節不全を理解するための重要な器官として位置づけられます。食事誘発性肥満(DIO)ラットはヒトの疾患進行の中核的な側面を要約していますが、この膵臓表現型を確実に示す十分に特徴付けられた動物モデルは文献に残っています。
ヒトの肥満をモデル化する際の重要な方法論的考慮事項は、HFD 導入のタイミングです。既存のモデルの多くは離乳期にHFDを開始するため、主に発達後に発症するヒトの肥満を完全には反映しない交絡する発達代謝プログラミング効果が生じる可能性があります。対照的に、本研究では、離乳後に HFD を導入する標準化されたプロトコルを確立しています。このアプローチは、成人期に発症する肥満の一般的な人間の軌跡をより正確に模倣し、幼少期の代謝適応を回避し、膵臓脂肪症へのより生理学的に関連する進行をもたらします。
この研究は、顕著な脂肪膵臓の病理を特徴とする肥満のラットモデルを生成するための詳細で再現性のあるフレームワークを提供します。この方法論には、1 週間の順応段階、離乳後から始まる 14 週間の HFD 導入期間、および体系的な組織採取が含まれます。分子分析のためのスナップ凍結(ウェスタンブロッティングなど)と形態学的評価のためのパラホルムアルデヒド灌流固定(IHC、H&Eなど)の2つの組織処理経路が説明されています。このモデルは、肥満に関連する膵臓代謝機能障害の機構調査のための堅牢なプラットフォームを提供します。
単純肥満は、主に不適切な食事パターンや不十分な身体活動など、不健康なライフスタイルに起因するエネルギーの不均衡に起因する、他の併存疾患なしに独立して存在する肥満として定義されます1。肥満は、高い有病率、早期発症、多系統合併症を特徴とする若年層の非感染性疾患の発生率の増加に大きく寄与しており、肥満は世界的な公衆衛生上の重大な課題として位置づけられています2。脂肪膵臓は、代謝調節不全中にこの非脂肪器官に異所性脂質沈着を特徴とする状態です。脂肪膵臓は、脂肪組織と膵臓の病態生理学の間の重要な相互作用を反映しています。過剰な膵臓脂肪の蓄積は、正常な腺房組織と膵島組織を置換し、外分泌能力と内分泌能力の両方に二重の機能障害を誘発します3,4。この病理学的プロセスは、α/β細胞比を混乱させ、その後のインスリン分泌機能の喪失を伴うβ細胞の脱分化を促進し5、β細胞への直接的な脂肪毒性損傷を媒介します6。同時に、α細胞増殖とインスリン放出の調節不全は血糖の不安定性を悪化させ、2 型糖尿病 (T2DM) およびそれに関連する合併症への進行を加速します7。
脂肪膵臓の病因を調査すると、代謝性疾患の進行の根底にある新しいメカニズムが明らかになります8。以前の肥満研究では脂肪肝が強調されていましたが、新たな証拠により、膵臓の脂質沈着が代謝調節不全の初期のイベントであることが特定されています9。このパラダイムシフトにより、膵臓と肝臓の脂肪症を統合した単純な肥満の二臓器病理学モデルの構築が可能になります10。それらのクロストークを研究することで、脂質代謝障害、肥満、インスリン抵抗性、糖尿病にまたがる疾患スペクトル全体の重要な経路が解明され、疾患メカニズムに関する新たな洞察が得られる可能性があります11。膵臓の病理学的過程において、最初の症状は膵臓脂肪の有意な沈着であり、膵臓脂肪細胞の実質的な拡大を伴う。これは主に膵臓の頭頸部、および体領域の腹側で観察され、主に腺房細胞と膵島細胞の間の間質領域内に位置します。同時に、膵臓の慢性的な軽度の炎症が存在しますが、内分泌機能と外分泌機能の両方がこの段階でほぼ無傷のままです12,13。広範な脂肪浸潤は、脂肪毒性を通じて膵臓のβ細胞機能をさらに損ない、インスリン活性を抑制します。この段階では、腺房細胞は徐々に脂肪細胞に置き換わり、それによって T2DM14,15 の発生に寄与します。糖尿病は膵臓がんの独立した危険因子ではありませんが、急性膵炎および糖尿病の既往歴のある患者は、膵臓がんを発症するリスクが有意に高いことを示します16。
巨視的解剖学的分析は、膵臓脂肪症の重症度と浸潤パターンを定量化し、顕微鏡レベルでのIHC評価は、腺房細胞の形態、核の位置、空胞化頻度、および細胞集団の動態を特徴付けます17。肉眼的解剖学的観察から細胞分解能 IHC にまたがるこのマルチモーダル アプローチにより、疾患の進行全体にわたる膵臓病理の包括的な病期分類が可能になります。本研究では、成体ラットの 1 週間の順応、14 週間の肥満導入、形態学的分析のための最適化された膵臓組織処理を含む標準化されたプロトコルを詳述し、脂肪症に関連する代謝障害を調査するための堅牢なフレームワークを確立します。
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動物治療手順は、南京中医薬大学動物倫理委員会 (202006A016) によって承認され、ARRIVE (動物研究: in vivo 実験の報告) ガイドライン、倫理ガイドライン、1986 年動物 (科学的手順) 法および関連ガイドラインの運用に関するガイダンス、科学目的で使用される動物の保護に関する EU 指令 2010/63 に準拠しています。すべての実験動物は、解剖前に承認されたげっ歯類麻酔手順に従って麻酔されました。手順は 3 つの異なるコンポーネントに編成されました。
1.肥満ラットモデルを確立する
| 成分 | 含有量(g / kg) | 提供される主な栄養素 |
| 普通の粉飼料 | 365 | 炭水化物、植物性タンパク質、脂肪、ビタミン複合体、ミネラルなどの基本的な栄養供給 |
| ラード | 310 | 飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸 |
| カゼイン | 250 | 必須アミノ酸 |
| コレステロール | 10 | コレステロール |
| セルロースとミネラルの混合物 | 60 | 繊維、カルシウム、リン、ナトリウムなど |
| DL-メチオニンメチオニン/メチオニンアミノ酸 | 3 | 必須アミノ酸 |
| 酵母 | 1 | ビタミンB群、β-グルカンなど |
| NaCl | 1 | NaCl |
表1:ラットモデルでDIOを確立するための特別なHFD製剤。 この表は、順応期間の終わりから組織採取まで投与されたモデル群について、この研究で使用された HFD の具体的な組成を詳述しています。
| 成分 | コンテンツ | 単位 |
| 湿気 | 12.196 | % |
| 粗タンパク質(CP%) | 18.272 | % |
| 消化エネルギー (DE) | 3.186 | Mcal/kg |
| 代謝エネルギー(ME) | 2.939 | Mcal/kg |
| 正味エネルギー(NE) | 2.228 | Mcal/kg |
| エーテルエキス(EE%) | 4.417 | % |
| 粗繊維(CF%) | 3.677 | % |
| カルシウム(Ca%) | 0.991 | % |
| 総リン | 0.681 | % |
| (合計P%) | ||
| 非フィチン酸リン | 0.19 | % |
| 塩 | 0.407 | % |
| リジン | 1.118 | % |
| 消化性リジン | 0.813 | % |
| メチオニン | 0.53 | % |
| トレオニン | 0.779 | % |
| トリプトファン | 0.221 | % |
| 銅(Cu) | 22.06 | mg/kg |
| 鉄(Fe) | 173.69 | mg/kg |
| マンガン(Mn) | 102.1176 | mg/kg |
| 亜鉛(Zn) | 60.3687 | mg/kg |
表2:ラットの標準的な維持飼料の配合。 この表は、順応段階ですべてのラットに提供され、研究期間全体を通じて対照群に提供された標準維持飼料の製剤を示しています。
2. 組織採取
3. 膵臓の免疫組織化学 (IHC) 染色
4. ウェスタンブロッティング(WB)分析
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脂肪膵臓を確実に示す単純な肥満モデルを確立するための再現性のあるプロトコルについて説明します(図1)。動物の給餌と組織の採取からその後の分子検証までのプロセス全体を図1に概略的にまとめます。モデル群 (n = 5) と対照群 (n = 5) の週ごとの体重変化が記録され、HFD を投与する前の 2 つのグループの体重に有意差はありませんでした。HFDを投与した後の同時期にモデル群の体重は対照群よりも有意に高かったが、体重増加は13週目以降20%以上であった(図2A)。図2のW0は適応給餌の終了からの時間を表し、W14は異なる食事での給餌の14週間の期間を示すことに注意してください。示されているように、最初のグループ化後の 0W で 2 つのグループ間で体重に統計的に有意な差は観察されませんでした (P = 0.7318)。しかし、14...
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メタボリックシンドロームの主な原因として、合併症のない肥満は、全身性脂質代謝調節不全の最初の症状を表します。介入を行わないと、T2DM や重度の糖尿病合併症に進行する可能性があり、早期の代謝矯正の必要性が強調されています30。肥満における異所性脂質沈着の初期マーカーである膵臓脂肪症(脂肪膵臓)は、膵臓を非古典的な脂肪器官として再定義し、従来の脂肪肝軸パラダイムに挑戦します。この変化は、エネルギー不均衡メカニズムの解明と肥満関連疾患(T2DM、非アルコール性脂肪肝疾患[NAFLD]など)の予防の中心となる臓器間代謝クロストークに関する重要な洞察を提供します31,32,33。新たな研究では、非アルコール性脂肪膵臓疾患 (NAFPD) がメタボリック シンドロームと強く関連している新しい臨床実体として提案されています
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著者には開示すべき利益相反はありません。
この作業は、全国著名漢方薬専門家の第7期の学術経験継承のための継承者およびインストラクターのプロジェクトによって支援されました。中国国家自然科学基金、若手科学者基金プロジェクト [助成金番号 82305376];2024年江蘇省若手科学技術人材支援事業[助成番号:JSTJ-2024-380]。
フローチャートは、BiorenderのFigDrawを使用して作成されました。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| <ストロング>マテリアル<ストロング> | |||
| 1.5 mL マイクロ遠心分離機チューブ | バイオシャープ・バイオエンジニアリング株式会社 | BS-15-M | WB |
| 2ml冷凍チューブ | ラボセレクト | CV-002-200-EX | WB |
| 2mlの研削チューブ | 武漢サービスバイオテクノロジー株式会社 | HT-200-M | WB |
| 3% H2O2 | ブースター・エレクトロニクス・テクノロジー株式会社 | 20A23C | IHC |
| 4% パラホルムアルデヒド | バイオシャープ・バイオエンジニアリング株式会社 | BL539A | 灌流膵臓解離手術 |
| 5%BSA溶液 | バイオフロックス | 4240GR100 | IHC |
| 50 mL遠心分離機チューブ | バイオシャープ・バイオエンジニアリング株式会社 | BS-500-M | 組織保存 |
| アクウエストECL Plus、レージェントA | 南京ジーンイージーバイオテクノロジー有限公司 | Q201220 | WB |
| アクウエストECLプラス、レージェントB | 南京ジーンイージーバイオテクノロジー有限公司 | Q201220 | WB |
| 無水エタノール | 上海SCR-バイオテック有限公司 | 10009257 | IHC |
| 抗ウサギIgG、HRP結合抗体 | セル・シグナル・テクノロジー株式会社、 | 7074 | WB |
| コンプレテプロテアーゼ阻害カクテル | ホフマン・ラ・ロッシュ社および | 82256300 | WB |
| カバースリップ | シトテスト・ラボウェア製造株式会社 | 10212450C | IHC |
| DAB染色生成溶液 | ブースター・エレクトロニクス・テクノロジー株式会社 | AR2017-1 | IHC |
| 鉗子 | 深圳RWDライフサイエンス有限公司 | SP0007-M | SDラットの解剖 |
| ガラススライド | シトテスト・ラボウェア製造株式会社 | 188105 | IHC |
| ガラスの染色壺 | 上海ビヨタイムバイオテクノロジー有限公司 | FG010 | IHC |
| ヘマトキシリン | 上海ビヨタイムバイオテクノロジー有限公司 | ST2067-20g | IHC |
| 高脂肪食 | 蘇州双石実験飼料技術有限公司 | 表1 | 実験動物の餌を食べること |
| 塩酸アルコール | 上海ビヨタイムバイオテクノロジー有限公司 | C0163M | IHC |
| イソフルラン | 深圳RWDライフサイエンス有限公司 | R510-22-10 | 麻酔ラット |
| メタノール | バイオフロックス | 67-56-1 | WB |
| MOPS ランニングバッファー液体20回以上; | 南京元電生物技術有限公司およびnbsp; | C36842504 | WB |
| ニュートラルバルサム | 北京ソーラービオ科学・科学テクノロジー株式会社 | G8590 | IHC |
| ニュートラル樹脂 | 上海SCR-バイオテック有限公司 | G8590 | IHC |
| PBSソリューション | 江蘇凱根バイオテック株式会社 | KGL2206-500 | 組織保存 |
| ピアースBCAプロテインアッセイキット | サーモ・フィッシャー・サイエンティフィック社、ウォルサム、アメリカ合衆国。 | ZB382867 | |
| ピアースBCAプロテインアッセイキット | ハーモ・フィッシャー・サイエンティフィック社、ウォルサム、アメリカ | ZB382867 | WB |
| プロテアーゼ阻害カクテル | ホフマン・ラ・ロッシュ社および | 82256300 | |
| PVDF膜(Immobilon-Pトランスファー膜、ミリポア、0000380346) | メルク・ミリポール | 0000380346 | WB |
| RIPA溶解バッファー | バイオシャープ・バイオエンジニアリング株式会社 | BL504A、70096436 | WB |
| SABC | ブースター・エレクトロニクス・テクノロジー株式会社 | 20C03A | IHC |
| 生理食塩水 | 山西聖高動物製薬株式会社、 | 270071460 | 組織保存 |
| SDオスのラット | 江蘇宝石ファーマテック有限公司およびnbsp; | D000017 | ネズミ |
| クエン酸ナトリウム | メルク・ライフサイエンス | S1804 | IHC |
| 標準メンテナンスフィード | 蘇州双石実験飼料技術有限公司 | 表2 | 実験動物の餌を食べること |
| バランス濃縮eBlot L2 5× | 南京元電生物技術有限公司およびnbsp; | C97212410 | WB |
| 転移濃縮物eBlot L2 5× | 南京元電生物技術有限公司およびnbsp; | C97211504 | WB |
| トリス・バッファード生理食塩水、粉末 | バイオシャープ・バイオエンジニアリング株式会社 | BL602A | WB |
| トゥイーン20 | バイオフロックス | EZ681A3EA8 | WB |
| ウレタン | シグマ・オルドリッチ社 | U2500-100G | 麻酔ラット |
| ビンキュリン・ポリクローナル抗体 | プロテテック・グループ株式会社 | 26520-1-AP | WB |
| キシレン | 南京試薬株式会社 | C0430530223 | IHC |
| ヤング・ペイジ、ビス・ティルス、10×8 | 南京元電生物技術有限公司およびnbsp; | C33152505 | WB |
| <ストロング>装備 | |||
| 麻酔機 | 深圳RWDライフサイエンス有限公司 | モデルR5805 | 麻酔ラット |
| ボールミル&NBSP; | レッチ・テクノロジー GmbH - マイクロトラック | MM400 | WB |
| 遠心分離機 | エッペンドルフSE | 5418R | WB |
| コンピュータ化された生物組織乾燥機 | 浙江金華科帝計器有限公司 | SC2013-G-KIT | IHC |
| 増強化学発光(ECL)試薬およびnbsp; | ビルバー・バイオ・イメージング | 00170961 | WB |
| ミクロトーム | サーモ・フィッシャー・サイエンティフィック社、ウォルサム、アメリカ合衆国。 | HM325 | IHC |
| マイクロ波 | 上海博到工業有限公司 | 97000 | IHC |
| ミニプロテアンテトラシステム | バイオ・ラッド・ラボラトリーズ社 | 1658004 | WB |
| オーブン | 上海景宏科学有限公司 | DNP-9082 | IHC |
| 純粋な水 | 四川UPT超純技術有限公司 | ウルプ・テズ | IHC |
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