본 연구는 마우스 피하 지방 조직에서 유래한 기질 혈관 분획을 데크사메타손으로 처리하여 인슐린 저항성을 시뮬레이션하는 실험 프로토콜을 제시합니다. 지방 조직의 복잡성을 유지함으로써 기전 연구를 위한 생리학적으로 신뢰할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.
방법 논문
본 연구는 마우스 피하 지방 조직에서 유래한 기질 혈관 분획을 데크사메타손으로 처리하여 인슐린 저항성을 시뮬레이션하는 실험 프로토콜을 제시합니다. 지방 조직의 복잡성을 유지함으로써 기전 연구를 위한 생리학적으로 신뢰할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.
지방 조직에서의 인슐린 저항성은 제2형 당뇨병과 같은 대사 질환의 중심 특징이지만, 많은 시험관 내 모델은 토착 지방 조직의 세포 복잡성을 완전히 반영하지 못하는 불멸화된 세포주에 의존합니다. 이 프로토콜의 목표는 마우스 피하 지방 조직의 기질 혈관 분획(SVF)에서 유래한 1차 지방세포를 사용하여 지방세포 인슐린 저항성을 재현 가능하고 실험적으로 접근 가능한 방법을 확립하는 것입니다. 프로토콜은 효소 소화를 통해 SVF 세포를 분리하고, 지방생성 분화를 지질 함유 성숙 지방세포로 분화하며, 이후 덱사메타손을 이용해 인슐린 저항성을 유도하는 과정을 설명합니다. 인슐린 저항성은 기능적 및 분자적 측정 결과를 통해 조작적으로 정의되고 검증되며, 여기에는 인슐린 자극 포도당 흡수 및 소비 감소, PI3K-AKT 경로에서 주요 인슐린 신호 단백질의 인산화 감소가 포함됩니다. SVF 유래 세포 이질성을 유지함으로써, 이 접근법은 기존 세포주보다 지방 조직 생리학에 더 가깝게 근접한 조건에서 지방세포 인슐린 신호 전달 연구를 지원하는 1차 세포 기반 시스템을 제공합니다. 이 프로토콜은 지방세포 인슐린 저항성 기전을 연구하거나 대사 개입을 평가할 표준화된 플랫폼을 찾는 연구자들을 위한 것이며, 측정값이 정제된 지방세포 집단이 아닌 혼합 SVF 유래 배양 배양의 반응을 반영한다는 점을 인정합니다.
제2형 당뇨병(T2DM)은 전 세계적으로 가장 빠르게 증가하는 비전염성 대사 질환 중 하나가 되었으며, 총 환자 수는 현재 5억 3,700만 명을 넘었으며 2045년까지 7억 8,300만 명을 넘을 것으로 예상됩니다. 이 질환의 핵심 병태생리적 특징은 말초 조직 인슐린 저항성(IR)과 진행성 β세포 기능 장애로 나타납니다. IR의 핵심은 표적 장기 내 생리학적으로 농축된 인슐린에 의해 유발되는 생물학적 효과가 현저히 감소하여 포도당 흡수 감소, 간 포도당 배출 증가, 지방 분해 억제 저하로 이어진다는 점에 있습니다. 지방 조직은 인슐린의 가장 중요한 표적 기관 중 하나입니다. 비만은 지방 세포가 인슐린에 둔감해지게 하여 포도당 흡수를 감소시키고 중성지방 합성을 억제하며, 동시에 지방 해리를 증가시키고 더 많은 자유 지방산을 방출하여 전신 인슐린 저항성을 악화시킵니다 4,5.
생리학적 조건에서 인슐린은 PI3K-AKT 경로를 활성화하여 포도당 수송체 4(GLUT4)를 세포막으로 옮기고, 지방세포의 포도당 흡수와 중성지방 합성을 촉진합니다. 동시에 인슐린은 지질 방울 표면에서 지방 중성지방 리파아제(ATGL)와 호르몬 감응성 리파아제(HSL)의 활성을 억제하여 지방 용해를 차단합니다. IR이 발생하면 인슐린 신호 전달 저하가 지방 분해 억제를 약화시켜 혈류로 자유 지방산(FFA)이 대량으로 방출됩니다. 이로 인해 FFA가 대량으로 혈류로 방출되어 간, 골격근, 췌장 등 장기에서 자궁외 중성지방 침착이 발생합니다. 이로 인해 입술 독성과 만성 염증이 유발되어 궁극적으로 T2DM7의 발병과 진행에 기여합니다. 따라서 생체 내 IR 특성을 재현하는 성숙한 지방세포 모델을 구축하는 것은 IR의 분자 기전을 밝히고 새로운 개입 전략을 개발하는 데 매우 중요합니다.
현재 3T3-L1 마우스 배아 섬유아세포주는 짧은 유도 주기와 우수한 재현성 8,9 덕분에 지방세포 IR의 시험관 내 연구에서 고전적인 도구로 자리 잡고 있습니다. 그러나 3T3-L1 세포의 배아 기원, 균일한 유전적 배경, 장기 배출 후 표현형 변동에 대한 감수성은 성체 내 제자리 지방세포와 비교해 대사 행동에서 유의미한 차이를 일으켜 번역 의학적 가치를 제한한다10,11. 반면, 설치류 피하 지방 조직에서 분리된 기질 혈관 분획(SVF)은 다능성 지방 줄기세포(ASC)가 풍부합니다. 이 ASCs에서 분화된 성숙한 지방세포는 널리 사용되는 3T3-L1 세포주보다 토착 백인 지방세포와 더 유사한 형태학적, 기능적, 전사적 특성을 보입니다. 이로 인해 SVF 유래 지방세포는 1차 조직복잡성을 더 잘 근사하는 맥락에서 인슐린 신호 전달과 저항성을 연구하는 보완적 모델이 됩니다.
이 프로토콜은 불멸화된 세포주보다 조직 이질성을 더 많이 유지하는 1차 지방세포 모델에서 인슐린 작용을 연구하려는 연구자들에게 가장 적합합니다. 하지만 사용자는 SVF가 내피세포와 면역 세포를 포함하는 혼합 집단임을 유의해야 합니다; 따라서 읽기는 지방세포가 주요 구성 요소이지만 배타적이지 않은 문화의 행동을 반영합니다. 이 모델은 순수하고 동기화된 지방세포 집단이 필요한 연구에는 덜 적합할 수 있습니다.
본 연구는 SVF에서 유래한 성숙한 지방세포를 사용하여 인슐린 저항성 세포 모델을 구축하는 프로토콜을 제안합니다. 프로토콜은 SVF 분리, 배양, 분화 및 인슐린 저항성 유도 전 과정을 상세히 다루며, 생체 내 지방세포의 인슐린 저항성 상태를 성공적으로 모방합니다. 모델 평가는 포도당 섭취, 세포 형태, 분자 메커니즘 수준에서 수행될 것입니다. 이는 지방세포에서 인슐린 저항성의 분자 기전을 조사하는 기술적 기반을 제공합니다.
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모든 동물 실험은 신장 의과대학 동물실험윤리위원회(윤리 승인 번호: IAGUC-20240228-41)의 승인을 받았습니다.
1. SVF 절연
2. 타입 II 콜라겐제 작업 용액의 준비
3. 인슐린 저항성 모델 확립
4. 배양 상정액에서 잔류 포도당 검출
5. 서부 얼룩
6. 포도당 흡수 염색 분석법
7. 오일 레드 O 염색
8. 몸
9. 통계 분석
10. 안전 및 폐기물 처리
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C57BL/6J 마우스의 iWAT에서 분리된 SVF 세포는 배양 배양 접시에서 초기 씨앗 시 점점부탁(punctate suspension)을 보였습니다. 약 40%의 세포가 18시간 후 1차 부착을 완료했으며; 씨앗 후 5일째에는 세포가 완전히 퍼져 합류율이 95%에 달했습니다(그림 1A, B). 세포들이 합류하여 특징적인 소용돌이 같은 배열을 보일 때, 분화 배지를 교체했습니다. 유도 4일째에는 세포 내에 다수의 굴절성 지질 방울이 관찰되었으며, 성숙한 지방세포가 전체 집단의 약 1/3을 차지했습니다(그림 1C,D).
Oil Red O와 BODIPY 실험은 SVF 세포가 유도된 지방생성 분화 4일째에 풍부한 지질 방울을 축적하기 시작함을 보여주었습니다(그림 2A,B
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광범위한 연구에 따르면 SVF 세포 기반 모델은 지방 조직의 병리학적 특징을 시뮬레이션하는 데 독특한 가치를 제공합니다. 그러나 이러한 모델의 긴 구축 주기는 보통 약 14일이 조직 분리, 1차 배양, 유도 분화, Dex 처리에 소요되어 있어 실험적 연속성과 세포 상태 안정성에 도전이 됩니다. 이러한 도전 과제를 해결하기 위해 본 연구는 다음과 같은 주요 지표를 중심으로 한 실험 워크플로우를 채택하고 최적화했습니다: (1) 약 10g 무게의 3-4주 된 건강한 유생 마우스를 SVF 세포원으로 선정하여 매우 활발한 전지세포를 얻는 것. (2) 조직 처리 과정에서 지방 조직을 약 1 mm³ 크기의 작은 조각으로 곱게 다져서 효소 소화를 위한 표면적을 늘립니다. (3) 신선하게 준비(보관≤3개월) II 콜라게나제를 37°C(pH 7.4)에서 10분 소화로 최적의 세포 수량을 위해 사용한다. (4) 분화 및 덱스 처리 단계에서는 배치별 변이를 방지하기 위해 유도제나 덱스를 완...
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저자들은 이 작업에 이해 상충이 없음을 선언한다.
이 연구는 중국국가자연과학기금(82260177)과 중앙아시아 고발생병 질병 병태원, 예방 및 치료 국가중점연구소(SKL-HIDCA-2023-20)의 지원을 받았습니다. 자금 지원 기관은 이 연구의 설계, 실행, 해석에 어떠한 영향도 미치지 못했습니다. 이 자금 지원 기관은 이 원고의 집필이나 출판 제출에 참여하지 않았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 0.22 & mu; M 필터 | 바이오샤프 | BSF-XS-0232-01 | |
| 2-NBDG | 비요타임 | S0561M | |
| 3-아이소부틸-1-메틸크산틴 | 시그마 | 15879 | |
| 4% 폴리포름알데히드 | 바이오샤프 | BL1278A | |
| 70 & mu; M 세포 체감기 | 바이오샤프 | BS-70-CS | |
| 반 AKT | 단백질 기술 | 10175 | |
| 안티-C/EBP&알파; | 아클론 | AB40764 | |
| 반-FABP4 | 세포 신호 전달 기술 | 2120년대 | |
| 안티-pAKT (Ser473) | 단백질 기술 | 28731 | |
| 안티-PI3K | 바이오스 | 10657R | |
| 안티-pPI3K (p10쪽) | 바이오스 | 6417R | |
| 항-&베타; -액틴 | 단백질 기술 | 60008 | |
| BCA 단백질 분석 키트 | 써모피셔 | 23225 | |
| 보디피 493/503 | 인비트로젠 | D3922 | |
| BSA와 EMSP; | 시그마 | A7030 | |
| 세포 상승 절단 Biosharp와 nbsp; | 바이오샤프 | BS-14-RC | |
| 세포 배양 접시, 100mm x 20mm | 코닝 | 430167 | |
| 세포 배양 접시, 35mm x 10mm | 코닝 | 430165 | |
| DAPI 솔루션 | 솔라비오 | 28718-90-3 | |
| 덱사메타손 | 시그마 | D2915 | |
| DMEM/F-12 | 깁코 | C11330500BT | |
| 둘벡코 s PBS | 시티바 | SH30264.02 | |
| 에펜도르프 튜브 | 코닝 | MCT-175-C | |
| FBS | 라이프-아이랩 | AC03L0555 | |
| 형광 현미경 | 라이카 | DMi8 | |
| 포도당 산화효소-과산화효소 | 난징 건청 | F006-1-1 | |
| 염소 항생쥐 IgG-HRP | 베이징 중산 진차오 | ZB-2305 | |
| 염소 항토끼 IgG-HRP | 베이징 중산 진차오 | ZB-2301 | |
| 그래프패드 프리즘 | 버전 10.0.0 | / | |
| 헤페스 | 바이오프록스 | 1112GR025 | |
| 호체스트 | 바이오샤프 | BL803A | |
| 이미지J | 버전 1.54p | / | |
| 인슐린 | 솔라비오 | 18040 | |
| 레이저 주사 공초점 현미경 | 니콘 | 티-이 | |
| 마운팅 미디엄 안티페이딩 | 솔라비오 | S2100 | |
| 오일 레드 O 염색 용액 | 시그마 | O0625-25G | |
| 페니실린-스트렙토마이신 | 하이클론 | SV30010 | |
| RIPA 버퍼 | 써모피셔 | 89901 | |
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| 스킴 밀크 파우더 | 바이오프록스 | 1132GR500 | |
| TBS 버퍼 | 솔라비오 | T1060 | |
| 제2형 콜라게나제 | 시그마 | C6885 |
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