이 연구는 일반적으로 지방 췌장을 특징으로 하는 단순 비만을 나타내는 비만 쥐 모델을 확립하기 위해 재현 가능하고 표준화된 방법을 제공합니다. 또한 췌장 조직 샘플링 및 면역조직화학에 대한 자세한 프로토콜도 포함되어 있습니다.
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이 연구는 일반적으로 지방 췌장을 특징으로 하는 단순 비만을 나타내는 비만 쥐 모델을 확립하기 위해 재현 가능하고 표준화된 방법을 제공합니다. 또한 췌장 조직 샘플링 및 면역조직화학에 대한 자세한 프로토콜도 포함되어 있습니다.
비만은 현재 세계 인구의 거의 절반이 과체중 또는 비만으로 분류되는 지배적인 글로벌 건강 전염병으로 부상했습니다. 비만 개인의 주요 병리학적 특징은 췌장 지방증 또는 지방 췌장이라고 하는 상태인 췌장을 포함한 비지방 조직의 이소성 지질 침착입니다. 고지방 식이(HFD) 유발 설치류 모델에서 췌장 지방증은 지속적으로 간 지방증에 선행하여 지질 축적에 대한 췌장의 특별한 감수성을 강조합니다. 이러한 초기 참여는 췌장을 비만의 대사 조절 장애를 이해하는 데 중요한 기관으로 자리매김합니다. 식이 유발 비만(DIO) 쥐는 인간 질병 진행의 핵심 측면을 요약하지만, 이 췌장 표현형을 안정적으로 나타내는 잘 특성화된 동물 모델은 문헌에서 여전히 부족합니다.
인간 비만을 모델링할 때 중요한 방법론적 고려 사항은 HFD 도입 시기입니다. 많은 기존 모델은 이유 기간 동안 HFD를 시작하며, 이는 주로 발달 후 발달하는 인간의 비만을 완전히 반영하지 않는 교란스러운 발달 대사 프로그래밍 효과를 도입할 수 있습니다. 대조적으로, 본 연구는 이유 후 HFD가 도입되는 표준화된 프로토콜을 확립합니다. 이 접근법은 성인기에 비만이 시작되는 일반적인 인간 궤적을 보다 정확하게 모방하고, 초기 대사 적응을 피하며, 췌장 지방증으로 보다 생리학적으로 관련된 진행을 초래합니다.
이 연구는 두드러진 지방 췌장 병리를 특징으로 하는 비만의 쥐 모델을 생성하기 위한 상세하고 재현 가능한 프레임워크를 제공합니다. 방법론에는 1주간의 순응 단계, 이유 후 시작하는 14주간의 HFD 유도 기간 및 체계적인 조직 채취가 포함됩니다. 분자 분석을 위한 급속 동결(예: 웨스턴 블로팅)과 형태학적 평가를 위한 파라포름알데히드 관류 고정(예: IHC, H&E)의 두 가지 조직 처리 경로가 설명되어 있습니다. 이 모델은 비만 관련 췌장 대사 기능 장애에 대한 기계론적 조사를 위한 강력한 플랫폼을 제공합니다.
단순 비만은 다른 동반 질환 없이 독립적으로 존재하는 비만으로 정의되며, 주로 부적절한 식이 패턴 및 불충분한 신체 활동과 같은 건강에 해로운 생활 방식으로 인한 에너지 불균형에 기인합니다1. 비만은 높은 유병률, 조기 발병 및 다기관 합병증을 특징으로 하는 젊은 인구의 비전염성 질병 발병률 증가에 크게 기여하여 중요한 글로벌 공중 보건 과제로 자리매김하고 있습니다2. 지방 췌장은 대사 조절 장애 동안 이 비지방 기관에 이소성 지질 침착을 특징으로 하는 상태입니다. 지방 췌장은 지방 조직과 췌장 병태생리학 사이의 중요한 상호 작용을 반영합니다. 과도한 췌장 지방 축적은 정상적인 선포 및 섬 조직을 대체하여 외분비 및 내분비 능력 모두에서 이중 기능 장애를 유발합니다 3,4. 이 병리학적 과정은 α/β 세포 비율을 방해하고, 인슐린 분비 기능의 후속 상실과 함께 β 세포 역분화를 촉진하며5,β 세포에 대한 직접적인 지방독성 손상을 매개합니다6. 동시에, α세포 증식과 조절 장애 인슐린 방출은 혈당 불안정성을 악화시켜 제2형 당뇨병(T2DM) 및 관련 합병증으로의 진행을 가속화합니다7.
지방 췌장 병인을 조사하면 대사 질환 진행의 기저가 되는 새로운 메커니즘이 밝혀집니다8. 이전의 비만 연구에서는 간 지방증이 강조되었지만, 새로운 증거는 췌장 지질 침착이 대사 조절 장애의 초기 사건임을 확인했습니다9. 이러한 패러다임 전환은 췌장 및 간 지방증을 통합하는 단순 비만에 대한 이중 장기 병리학 모델을 구축할 수 있게 합니다10. 이들의 누화를 연구하면 지질 대사 장애, 비만, 인슐린 저항성 및 당뇨병에 걸친 질병 스펙트럼 전반에 걸쳐 중요한 경로를 밝혀 질병 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다11. 췌장의 병리학적 과정에서 초기 증상은 췌장 지방세포의 상당한 확장을 동반한 췌장 지방의 상당한 침착입니다. 이것은 주로 췌장 머리, 목 및 신체 부위의 복부 측면에서 관찰되며 주로 선포 세포와 섬 세포 사이의 간질 영역 내에 위치합니다. 동시에, 췌장의 만성 저등급 염증이 존재하는 반면, 내분비 및 외분비 기능은 모두 이 단계에서 거의 손상되지 않은 상태로 유지됩니다12,13. 광범위한 지방 침윤은 지방독성을 통해 췌장 β세포 기능을 더욱 손상시키고 인슐린 활성을 억제합니다. 이 단계에서 선포 세포는 점진적으로 지방세포로 대체되어 T2DM의 발달에 기여합니다14,15. 당뇨병이 췌장암의 독립적인 위험 인자는 아니지만 급성 췌장염 및 당뇨병 병력이 있는 환자는 췌장암 발병 위험이 상당히 높습니다16.
거시적 해부학적 분석은 췌장 지방증의 중증도 및 침윤 패턴을 정량화하는 반면, 현미경적 수준의 IHC 평가는 선포 세포 형태, 핵 위치, 공포화 빈도 및 세포 집단 역학을 특성화합니다17. 육안적 해부학적 관찰에서 세포 분해능 IHC에 이르는 이 다중 모드 접근 방식은 질병 진행 전반에 걸쳐 췌장 병리의 포괄적인 병기 결정을 가능하게 합니다. 본 연구는 성체 쥐의 1주간 순응, 14주 비만 유도, 형태학적 분석을 위한 최적화된 췌장 조직 처리를 포함하는 표준화된 프로토콜을 자세히 설명하여 지방증 관련 대사 장애를 조사하기 위한 강력한 프레임워크를 구축합니다.
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동물 치료 절차는 난징 중의학 대학의 동물 윤리 위원회(202006A016)의 승인을 받았으며 ARRIVE(동물 연구: 생체 내 실험 보고) 지침, 윤리 지침, 1986년 동물(과학적 절차)법 및 관련 지침의 운영에 대한 지침, 과학적 목적으로 사용되는 동물 보호를 위한 EU 지침 2010/63. 모든 실험 동물은 해부 전에 승인된 설치류 마취 절차에 따라 마취되었습니다. 절차는 세 가지 구성 요소로 구성되었습니다.
1. 비만 쥐 모델 구축
| 성분 | 함량(g/kg) | 주요 영양소 제공 |
| 일반 분말 사료 | 365 | 탄수화물, 식물성 단백질, 지방, 비타민 복합체, 미네랄 등의 기본 영양 공급 |
| 라드 | 310 | 포화 지방산, 불포화 지방산 |
| 카제인 | 250 | 필수 아미노산 |
| 콜레스테롤 | 10 | 콜레스테롤 |
| 셀룰로오스와 미네랄 혼합물 | 60 | 섬유질, 칼슘, 인, 나트륨 등 |
| DL-메티오닌 메티오닌/메티오닌 아미노산 | 3 | 필수 아미노산 |
| 효모 | 1 | 비타민 B, β글루칸 등 |
| 나크롬 | 1 | 나크롬 |
표 1: 쥐 모델에서 DIO를 확립하기 위한 특수 HFD 제형. 이 표는 적응 기간이 끝날 때부터 조직 수집까지 투여된 모델 그룹에 대해 본 연구에 사용된 HFD의 구체적인 구성을 자세히 설명합니다.
| 성분 | 콘텐츠 | 단위 |
| 습기 | 12.196 | % |
| 조단백질(CP%) | 18.272 | % |
| 소화 에너지(DE) | 3.186 | 맥칼/kg |
| 대사 에너지(ME) | 2.939 | 맥칼/kg |
| 순 에너지(NE) | 2.228 | 맥칼/kg |
| 에테르 추출물(EE%) | 4.417 | % |
| 조섬유(CF%) | 3.677 | % |
| 칼슘(Ca%) | 0.991 | % |
| 총 인 | 0.681 | % |
| (총 P%) | ||
| 비피테이트 인 | 0.19 | % |
| 소금 | 0.407 | % |
| 라이신 | 1.118 | % |
| 소화 가능한 라이신 | 0.813 | % |
| 메티오닌 | 0.53 | % |
| 트레오닌 | 0.779 | % |
| 트립토판 | 0.221 | % |
| 구리(Cu) | 22.06 | mg/kg |
| 철(Fe) | 173.69 | mg/kg |
| 망간(Mn) | 102.1176 | mg/kg |
| 아연(Zn) | 60.3687 | mg/kg |
표 2: 쥐의 표준 유지 사료 공식. 이 표는 순응 단계 동안 모든 쥐와 전체 연구 기간 동안 대조군에게 제공된 표준 유지 사료의 제형을 나타냅니다.
2. 조직 채취
3. 췌장의 면역조직화학(IHC) 염색
4. 웨스턴 블로팅(WB) 분석
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우리는 지방 췌장을 안정적으로 나타내는 간단한 비만 모델을 확립하기 위한 재현 가능한 프로토콜을 설명합니다(그림 1). 동물 사료 공급 및 조직 수집에서 후속 분자 검증에 이르기까지 전체 프로세스가 그림 1에 개략적으로 요약되어 있습니다. 모델군(n=5)과 대조군(n=5)의 주간 체중 변화를 기록하였고, HFD를 먹이기 전 두 그룹의 체중에는 유의한 차이가 없었다. HFD를 먹인 후 같은 기간 동안 모델군의 체중은 대조군보다 유의하게 높았지만, 체중 증가는 13주차 이후 20% 이상이었습니다(그림 2A). 그림 2의 W0은 적응 급식이 끝난 후의 시간을 나타내고 W14는 다양한 식단으로 수유하는 14주 기간을 나타냅니다. 도시된 바와 같이, 초기 그룹화 후 ...
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대사 증후군의 주요 동인인 단순 비만은 전신 지질 대사 조절 장애의 초기 징후를 나타냅니다. 개입하지 않으면 T2DM 및 심각한 당뇨병 합병증으로 진행될 수 있으므로 조기 대사 교정의 필요성이 강조됩니다30. 비만에서 이소성 지질 침착의 초기 지표인 췌장 지방증(지방 췌장)은 췌장을 비고전적 지방 기관으로 재정의하여 기존의 지방-간 축 패러다임에 도전합니다. 이러한 변화는 에너지 불균형 메커니즘을 밝히고 비만 관련 장애(예: T2DM, 비알코올성 지방간 질환[NAFLD])를 예방하는 데 핵심적인 기관 간 대사 누화에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다31,32,33. 새로운 연구는 비알코올성 지방 췌장 질환(NAFPD)을 대사 증후군과 밀접하게 관련된 새로운 임상 ...
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저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 작업은 제7차 전국 유명 한의학 전문가의 학업 경험 계승을 위한 상속자 및 강사 프로젝트의 지원을 받았습니다. 중국 국가자연과학재단, 젊은 과학자 기금 프로젝트 [보조금 번호 82305376]; 2024년 장쑤성 젊은 과학기술 인재 지원 프로젝트 [보조금 번호 JSTJ-2024-380].
순서도는 FigDraw, Biorender를 사용하여 생성되었습니다.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| <강>물질 | |||
| 1.5 mL 마이크로 원심분리기 튜브 | 바이오샤프 생명공학 주식회사 | BS-15-M | WB |
| 2ml 냉동 튜브 | 랩셀렉트 | CV-002-200-EX | WB |
| 2ml 연마관 | 우한 서비스바이오 테크놀로지 유한회사 | HT-200-M | WB |
| 3% H2O2 | 부스터 전자기술주식회사 | 20A23C | IHC |
| 4% 파라포름알데히드 | 바이오샤프 생명공학 주식회사 | BL539A | 관류 췌장 박리 수술 |
| 5% BSA 솔루션 | 바이오프록스 | 4240GR100 | IHC |
| 50 mL 원심분리기 튜브 & nbsp; | 바이오샤프 생명공학 주식회사 | BS-500-M | 조직 보존 |
| AccuWest ECL Plus, 레이젠트 A | 난징 진 이지 바이오테크놀로지 유한회사. | Q201220 | WB |
| AccuWest ECL Plus, 레이젠트 B | 난징 진 이지 바이오테크놀로지 유한회사. | Q201220 | WB |
| 무수 에탄올 | 상하이 SCR-바이오텍 유한회사. | 10009257 | IHC |
| 항토끼 IgG, HRP 연결 항체 | 셀 시그널링 테크놀로지.Inc., | 7074 | WB |
| 종합 프로테아제 억제 칵테일 | 호프만-라로슈 주식회사; | 82256300 | WB |
| 커버슬립 | 시토테스트 랩웨어 제조 주식회사 | 10212450C | IHC |
| DAB 염색 생성 용액 | 부스터 전자기술주식회사 | AR2017-1 | IHC |
| 겸자 | 선전 RWD 생명과학 유한회사. | SP0007-M | SD 쥐 해부 |
| 글라스 슬라이드 | 시토테스트 랩웨어 제조 주식회사 | 188105 | IHC |
| 유리 스테인링 항아 | 상하이 비요타임 바이오테크놀로지 유한회사. | FG010 | IHC |
| 헤마톡실린 | 상하이 비요타임 바이오테크놀로지 유한회사. | ST2067-20g | IHC |
| 고지방 식단 | 쑤저우쌍시 실험동물사료기술유한회사. | 표1 | 실험동물을 먹이로 삼기 |
| 염산 알코올 | 상하이 비요타임 바이오테크놀로지 유한회사. | C0163M | IHC |
| 이소플루란 | 선전 RWD 생명과학 유한회사. | R510-22-10 | 마취된 쥐 |
| 메탄올 | 바이오프록스 | 67-56-1 | WB |
| MOPS 러닝 버퍼 액체 20× | 난징 겐스크립트 생명공학 유한회사, nbsp; | C36842504 | WB |
| 중성 발삼 | 베이징 솔라비오 과학 및 테크놀로지 주식회사 | G8590 | IHC |
| 중성 수지 | 상하이 SCR-바이오텍 유한회사. | G8590 | IHC |
| PBS 솔루션 | 장쑤 케이겐 바이오테크 주식회사 | KGL2206-500 | 조직 보존 |
| 피어스 BCA 단백질 분석 키트 | 서모 피셔 사이언티픽, 미국 월섬. | ZB382867 | |
| 피어스 BCA 단백질 분석 키트 | 허모 피셔 사이언티픽 주식회사, 월섬, 미국 | ZB382867 | WB |
| 프로테아제 억제제 칵테일 | 호프만-라로슈 주식회사; | 82256300 | |
| PVDF 막(Immobilon-P 전이막, 밀리포어, 0000380346) | 메르크 밀리포어 | 0000380346 | WB |
| RIPA 용해 완충제 | 바이오샤프 생명공학 주식회사 | BL504A, 70096436 | WB |
| SABC | 부스터 전자기술주식회사 | 20C03A | IHC |
| 식염수 | 산시 셴가오 동물 제약회사, 유한회사; | 270071460 | 조직 보존 |
| SD 수컷 랫츠 | 장쑤 젬파마테크 유한회사, nbsp; | D000017 | 쥐들 |
| 시트레이트 나트륨 | 머크 생명과학 | S1804 | IHC |
| 표준 유지보수 공급 | 쑤저우쌍시 실험동물사료기술유한회사. | 표2 | 실험동물을 먹이로 삼기 |
| 균형 농축액 eBlot L2 5&time; | 난징 겐스크립트 생명공학 유한회사, nbsp; | C97212410 | WB |
| 전이 농축액 eBlot L2 5× | 난징 겐스크립트 생명공학 유한회사, nbsp; | C97211504 | WB |
| 트리스 완충 식염수, 분말 및 nbsp; | 바이오샤프 생명공학 주식회사 | BL602A | WB |
| 트윈 20세 | 바이오프록스 | EZ681A3EA8 | WB |
| 우레탄 | 시그마-올드리치 주식회사 | U2500-100G | 마취된 쥐 |
| 빈쿨린 폴리클론 항체 | 프로틴테크 그룹, Inc. | 26520-1-AP | WB |
| 자일렌 | 난징 시약 주식회사 | C0430530223 | IHC |
| 영 페이지, 비스-티르스, 10× 8 | 난징 겐스크립트 생명공학 유한회사, nbsp; | C33152505 | WB |
| <스트롱>장비 | |||
| 마취기 | 선전 RWD 생명과학 유한회사. | 모델 R5805 | 마취된 쥐 |
| 볼 밀 & NBSP; | 레치 테크놀로지 GmbH - 마이크로트랙 | MM400 | WB |
| 원심분리기 | 에펜도르프 SE | 5418R | WB |
| 컴퓨터화된 생물학적 조직 건조기 | 저장성 진화커디 기기 주식회사 | SC2013-G-KIT | IHC |
| 증강 화학발광(ECL) 시약 및 nbsp; | 빌버 바이오 이미징 | 00170961 | WB |
| 미세토름 | 서모 피셔 사이언티픽, 미국 월섬. | HM325 | IHC |
| 전자레인지 | 상하이 복순 공업 유한회사 등; | 97000 | IHC |
| 미니 프로티안 테트라 시스템 | 바이오-래드 연구소 주식회사 | 1658004 | WB |
| 오븐 | 상하이 징홍 과학 유한회사. | DNP-9082 | IHC |
| 순수한 물 | 쓰촨 UPT 울트라퓨어 테크놀로지 유한회사. | 울룹-테즈 | IHC |
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