여기서는 불건강한 생활 방식을 모방하고 대사 장애와 노화 표현형을 유발하는 생체 리듬 이상과 고지방·고당(HFHS) 식단 마우스 모델을 구축하는 프로토콜을 제시합니다.
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방법 논문
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여기서는 불건강한 생활 방식을 모방하고 대사 장애와 노화 표현형을 유발하는 생체 리듬 이상과 고지방·고당(HFHS) 식단 마우스 모델을 구축하는 프로토콜을 제시합니다.
이 프로토콜의 목표는 현대의 건강하지 않은 생활습관이 유발하는 다요인 손상을 재현하는 표준화된 마우스 모델을 구축하는 것입니다. 이를 위해 무작위 생체 리듬 교란과 고지방 고당(HFHS) 식단을 결합한 새로운 C57BL/6J 모델을 개발했으며, 단일자 HFHS와 일주기 규칙 교란군을 대조군으로 삼았습니다. 대조군과 비교했을 때, 복합 모델은 체중 증가, 공복 혈당 및 지질 수치 상승, 뚜렷한 간지방증, 명백한 인지 및 운동 장애 등 더 심각한 대사 장애를 보였습니다. 복합 모델은 또한 허약 지수와 헤마톡실린 및 이오신(HE) 염색으로 확인된 것처럼 더 유의미한 가속 노화를 보였습니다. 이 통합 모델은 생활습관 관련 대사-인지 기능 저하와 조기 노화를 신뢰성 있게 모방합니다. 이 단계별 재현 가능한 프로토콜은 생활 방식 매개 노화에 대한 기전론적 연구와 표적 치료 전략 평가를 지원합니다.
가속화된 현대 생활 방식은 점점 더 리듬을 방해하는 행동과 비만성 식단에 노출시키며, 이러한 요인들이 전신 기능 저하 및 만성 질환 발병기전과 연관되어 있다는 강력한 증거가 있습니다. 역학 데이터는 눈에 띄는 동반 질환을 보여줍니다: 교대 근무자는 대사 증후군 지표의 유병률이 높고, 고지방과 고당분 식단을 장기간 섭취하면 치매 위험 증가와 강하게 연관되어 있습니다 2,3. 이러한 모욕은 다기관 병리를 촉진하며, 대사 기능 장애는 종종 가속된 인지 저하와 심혈관 재형성과 동시에 나타나며, 말초와 중추 기능 저하 간의 양방향 상호작용을 보여줍니다. 임상 시너지가 인정되었음에도 불구하고, 생활습관 유발 장기 쇠퇴의 통합적 병태생리를 포착한 표준화된 전임상 모델은 아직 미흡합니다.
분자 수준에서 만성 생체 불균형은 시상상핵에서 기원한 병리학적 연쇄 반응을 시작하여 시상부에 가는 글루타마트성 신호를 교란시키고 코르티코트로핀 분비 호르몬인 맥박 기능을 둔화시킵니다. 이로 인해 시상하부-뇌하수체-부신(HPA) 축의 음의 피드백4가 손상되어 글루코코르티코이드 수용체 둔감화와 지속적인 코티솔 상승을 유발합니다. 그 결과 간에서 글루코신생 활성화와 골격근 인슐린 수용체 기질-1 인산화 억제가 결합하여 말초 인슐린 저항성을 촉진하여 고혈당과 지질이상증의 대사적 기초를 마련합니다 5,6. 동시에 식이 포화지방산은 내피 타이트 쵸 언션단백질 7,8의 하향 조절을 통해 손상된 혈액-뇌 장벽을 통과하여 미소교세포 TLR4/NF-κB 신호를 활성화합니다. 이로 인해 TNF-α/IL-1β 매개 신경염증이유발됩니다. 핵심은 이 두 가지 건강하지 않은 생활 습관 요인이 독립적으로 작용하지 않고 시너지 효과를 낸다는 점입니다. 그러나 현재 문헌에서는 이들의 결합 노출에 대한 체계적인 연구가 여전히 크게 부족합니다. 따라서 생체 리듬 교란과 고지방 및 고당 식단을 복합 요인으로 통합한 모델링 연구를 수행하는 것이 의미가 있습니다.
고립된 노화 메커니즘 연구에 유용함에도 불구하고, 현재의 마우스 모델은 생활습관 유발 악화의 통합된 병태생리를 재현하지 못하고 있습니다. 자연 노화는 개체 간 변동성이 뚜렷하며, 실험 효율성과 양립할 수 없는 긴 일정이 필요합니다. 독소루비신과 같은 약리학적 약물은 주로 DNA 손상과 급성 노화를 유발하지만, 만성 대사 조절 이상을 복제하지 않습니다10. 유전자 변형 모델은 전신 신경내분비-대사 교차 반응을 무시하고 단일 분자 경로를 표적으로 합니다11,12. D-갈락토스 투여는 산화 스트레스를 유발하지만, 일주기 규칙 교란이 글루코코르티코이드 리듬이나 식이 지질 매개 신경염증에 미치는 영향을 충분히 모방하지 못한다13. 중요한 점은, 단일 요인 중재만으로는 임상적으로 관찰되는 시너지 작용적 다기관 감소 패턴을 포착할 수 없다는 점입니다. 이러한 번역 격차는 만성 일주기 격차와 비만성 식이 스트레스를 동시에 통합하여 상호 의존적인 신경퇴행, 심장 기능 장애, 대사 장애를 충실히 가속화하는 첨단 조합 플랫폼을 필요로 합니다.
이 문제를 해결하기 위해 우리는 확률적 생체 규칙 교란과 고지방 및 고당분 식단을 결합하여 시너지 효과를 가진 현대 생활 습관 모욕을 재현하는 C57BL/6J 마우스 모델을 개발했습니다. 쥐를 순환 조명 스케줄에 노출시키고 지속적인 비만성 먹이를 제공하면, 비탈 증가, 공복 고혈당, 지질이상증 등 대사 이상이 크게 악화되었습니다. 인지 평가에서는 공간 및 인식 기억에 뚜렷한 결함이 있었고, 운동 검사에서는 지구력이 감소하는 것으로 나타났습니다. 특히 허약 지수의 종단 정량화는 연령 관련 결핍의 가속화된 축적을 보여주었습니다. 우리의 이중 도전 패러다임은 다면적이고 가속화된 노화를 견고하게 재현하며, 라이프스타일 주도 병태생리를 연구할 검증된 새로운 플랫폼을 제공합니다.
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모든 실험 절차는 허베이 이링 제약연구소 동물 연구 윤리 위원회(승인 번호: N2024043)의 승인을 받았습니다. 8개월 된 수컷 C57BL/6J 쥐 32마리(재료 표 참조)가 허베이이링제약연구소 신약평가센터 산하 특정 병원체가 없는 동물 시설에 수용되었습니다. 사육 환경은 표준화된 조건 하에 유지되었으며, 주변 온도는 20–26°C 범위였고, 상대습도는 40%에서 70%로 조절되었으며, 12시간 빛/12시간 어둠 주기가 시행되었습니다. 쥐들은 표준 실험실 설치류 사료와 멸균된 식수를 무료로 이용할 수 있었습니다.
1. 생체 조절 교란과 식이 스트레스의 조합 마우스 모델 구축(그림 1)
참고: 실험 중 갑작스럽게 사망했거나, 심각한 체중 감소를 보였거나, 모델링 절차를 완료하지 못한 동물은 최종 분석에서 제외되었습니다. 초기 개체 수는 그룹당 8마리였고, 최종 유효 표본 크기는 그룹당 5마리였습니다.
2. 새로운 물체 인식
3. 악력 검사
4. 허약 지수 (FI)
참고: 테스트 전에 모든 장비 매개변수를 표준화된 설정으로 보정하세요. 피로로 인한 표현형 변화를 피하기 위해 각 마우스의 총 평가 시간을 30분 이내로 제한하세요. 모든 검사는 정해진 아침 시간대(오전 9시–정오) 내에 실시하여 생체 리듬의 영향을 최소화하세요.
5. 공복 혈당 측정
참고: 급성 섭식 관련 혈당 영향을 최소화하기 위해 12시간 동안 물을 자유롭게 사용할 수 있는 단식을 하세요. 오전 9시부터 오후 12시까지 측정을 수행하여 생체 변동을 줄이세요. 실험 전 표준 포도당 용액으로 혈당계를 보정하여 배치 간 일관성을 확인하세요.
6. 혈중 지질 검사에 총 콜레스테롤(TC)이 포함됨
참고: 심한 용혈 또는 탁도가 있는 샘플은 분석에서 제외하십시오. 삼중 계수가 10%인 반복 측정>.
7. 헤마톡실린-에오신 염색(HE 염색)
8. 오일 레드 O 염색
9. 통계 분석
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이중 노출 코호트에서 대사 병리의 시너지 악화
종단적 체중 모니터링은 코호트 간 뚜렷한 성장 경로를 보여주었습니다. 모델 그룹과 HFHS 그룹은 대조군과 CR 그룹 모두에 비해 체중 증가가 가속화되었습니다. 특히, CR 그룹은 대조군에 비해 다소 가속을 보였습니다(그림 3A). 대사 기능 장애에 대한 추가 증거는 모델 그룹과 HFHS 그룹에서 공복 혈당 및 혈중 지질 수치가 대조군과 CR 그룹보다 유의하게 높았다는 관찰에서 제공되었습니다: 공복 혈당 수치는 모델 9.26 ± 0.67 mmol/L, HFHS± 8.46 0.62 mmol/L, 대조군 5.60 ± 0.69 mmol/L, CR 5.50 ± 0.71 mmol/L(모델 대조군 P < 0.05였습니다. HFHS와 통제 < 0.05); 총 콜레스테롤 수치는 모델 기준 5.12 ± 0.29 mmol/L, HFHS 기준 10.1...
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현대 연구들은 일주기 조절 교란과 고지방·고당분 식단이 유기체의 전신 기능 저하를 독립적으로 유발한다는 사실을 명확히 확인했습니다. 우리의 데이터는 이 두 요인이 결합되어 유발하는 병리학적 손상이 어느 하나만의 단순한 덧셈 효과보다 훨씬 심각함을 보여줍니다. 단일 요인 중재군과 비교했을 때, 복합 모델 그룹은 HFHS 그룹에 비해 지방 형성에 유의미한 차이가 없었으나, CR 그룹과 비교했을 때는 뚜렷한 상승을 보였습니다. 공복 혈당 수치는 모델 코호트에서 가장 높았습니다. 혈청 총콜레스테롤(TC) 농도는 모델 그룹과 HFHS 그룹 모두에서 유의하게 증가하였습니다. 간 조직의 오일 레드 O 염색은 모델 그룹에서 가장 두드러진 지질 축적과 공포화를 드러냈습니다. 한편, 모델 쥐들은 새로운 물체 인식 테스트에서 인지 결함을 보였습니다. 특히 HFHS 그룹과 CR 그룹도 인지 기능 저하 경향을 보였으나, 모델 그룹보다 경미한 수준으로, 이는 악화된 신경염증에 의해 유발된 AM...
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저자들은 공개할 것이 없습니다.
이 연구는 허베이 과학기술프로그램 프로젝트(246W2501D, 252W7716D), 허베이성 과학기술 프로그램 (24462501D), 연자오 골든 플랫폼(A20240022)의 지원을 받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| ANY-maze | Science | SA225 | |
| Accu-Chek Active 혈당 모니터 | 스위스, Roche Diagnostics | accu check active | |
| C75BL/6J 마우스 | 베이징 HFK 바이오사이언스 유한공사 | No.110324241101250228 | |
| 그립 강도 측정기 | 미국, Columbus Instruments | 1027CSM-E54 | |
| 고지방 및 고당 식단 | 중국, Xietong 생명공학 유한공사 | XT303 | |
| HistoCore MULTICUT - 반자동 회전 마이크로토믹 | 독일, 라이카 | RM2245 | |
| 오일 레드 O 용액 | 중국, 우한 서비스바이오 기술 유한공사 | G1260 | |
| 최적의 절단 온도 화합물 | 일본, 사쿠라 | 4583 | |
| 프로그래밍 가능 타이머 소켓 | 중국, GONEO | GND-1 | |
| Tissue Tech Prisma Plus | 일본, 사쿠라 | 20B2X00014000034 | |
| Tissue-Tek TEC 6 임베딩 모듈 | 일본, 사쿠라 | M01-021E-02 | |
| 전체 콜레스테롤 (TC) 분석 키트 | 중국, 쑤저우 그레이스 생명공학 유한공사 | G0909W |
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