2014年12月4日
由于肥胖与其他共病之间存在显著且负面的关联,研究脂肪组织在疾病和整体健康中的作用具有重要意义。本文介绍了一种分离和切除脂肪组织库的实验方案,可用于通过原位(in situ)和体外(in vitro)方法对脂肪组织进行研究。
本实验的总体目标是演示如何识别并切除脂肪组织,以分析不同因素对脂肪组织及其自身产生的影响。该过程首先暴露成年小鼠的内脏器官和脂肪库;第二步,去除器官及多余组织,以更清晰地暴露脂肪库,从而能够在相应解剖位置上准确识别各个脂肪库。
在最后一步中,需特别小心地提取脂肪组织,以避免污染。最终,这些脂肪库的分离与切除可为组织学分析、蛋白质表达、酶活性及基因表达分析,以及体外研究提供组织样本。该特定方案相较于现有方法的主要优势在于,它能够在最小化解剖操作和最小化污染的情况下,实现多个脂肪库的分离。
因此,该操作流程有助于回答有关肥胖领域的各种问题,例如脂肪组织对人类疾病的有害甚至有益作用。要分离棕色脂肪组织,首先将一只经乙醇消毒并已实施安乐死的成年小鼠仰卧放置,使其背部紧贴实验台。
然后用镊子提起横膈膜下方的皮肤,并用剪刀切开皮肤。横向环绕小鼠躯干一周剪开皮肤,以暴露腹膜。接着,用一只手握住小鼠的后肢和腹部,另一只手将皮肤向上拉向头部,从而剥离上半身的皮肤,暴露出呈蝴蝶状的棕色脂肪组织库,即棕色脂肪组织(bat)。
接下来,定位肩胛部(肩胛区)和相应的肩胛间脂肪组织。然后使用解剖显微镜仔细去除蝴蝶状结构表面的白色脂肪组织,并解剖肩胛间区域的棕色脂肪组织,注意避免损伤相关的肌肉组织。为分离皮下或腹股沟皮下脂肪组织,用一只手固定上肢和胸部,另一只手将皮肤向下肢方向牵拉,使小鼠下半身脱套,从而暴露三角形的腹股沟皮下脂肪沉积区域。
然后将小鼠恢复仰卧位,仔细分离皮下脂肪的三角区域,以游离出腹腔内的性腺脂肪。使用剪刀在膈肌正下方横向剪开腹膜,接着从膈肌沿正中冠状面剪至直肠,以暴露腹腔器官,并仔细分离附着在睾丸附膜及输精管周围的两侧附睾脂肪垫。
为分离血管周围脂肪组织,将动物保持仰卧位,并将上下肢向外伸展。接着,用镊子提起剑突,使身体上部产生张力,然后横向剪开膈肌,暴露胸腔下部。沿胸骨两侧向上剪开肋骨,接近头部方向,随后在锁骨下方夹起肋骨。
沿锁骨下缘向腋窝方向双向切开。此时胸腔及其内容物应清晰可见。清除区域内的液体后,切断支气管及相连的血管,取出肺脏以暴露心脏。
确定胃和食管后,在胃食管交界处剪断食管以游离胃。接着,辨认肠道及其周围的肠系膜。在肠系膜表面浅切一刀,然后尽可能靠近直肠处剪断结肠,以游离胃、小肠、结肠、胰腺和脾脏。
当器官取出后,剪断肝静脉及相连的肠系膜,移除肝脏的所有叶。剥离包裹在肾脏周围的脏层腹膜和脂肪组织,保留肾脏与主动脉的连接,以便在体内作为主动脉不同节段的解剖定位标志。随后,当肾脏周围区域清理干净后,使用显微剪刀和显微镊子将主动脉从其背侧与脊柱的附着处以及腹侧与食管的附着处分离开来。
在胸腔内,沿主动脉从其起始处(心脏)至髂区的分叉处进行游离并分离。为分离主动脉周围脂肪组织,此时可辨认锁骨下血管。从颈部向主动脉根部游离这些血管,以更清晰地暴露心脏内的主动脉连接处及主动脉根部。
然后取出胸腺,并切断头臂干、左颈总动脉和左锁骨下动脉,以方便心脏移动。最后,使用解剖显微镜观察围绕主动脉的血管周围脂肪组织(perivascular adipose tissue,PVAT)层。接着用显微镊子轻轻将该组织从主动脉上分离,并使用显微剪刀从膈肌所在位置上方的胸段开始,轻轻剪断PVAT与主动脉之间的连接。
然后使用显微镊子轻轻将组织从主动脉上剥离,并使用显微剪刀从膈肌所在位置上方的胸段开始,轻轻剪断血管周围脂肪组织(PVAT)与主动脉之间的连接。重复此操作,沿主动脉全长进行,直至完成位于髂动脉分叉上方、肾动脉分支下方的肾下主动脉区域。通过苏木精和伊红(H&E)染色的组织学分析,可区分不同样本,并结合皮下脂肪细胞及血管周围组织的原代细胞系进行鉴定。
随后可将前脂肪细胞培养并分化为脂肪细胞,用于微阵列分析。例如,在这些代表性图像中,通过油红O染色确认了培养的前脂肪细胞向脂肪细胞的转化。采用该方法分离、培养并分化得到的脂肪细胞可用于进一步的体外分析。在此项代表性实验中,与未经处理的对照组相比,经实验处理后,分离得到的血管周围脂肪细胞中MMP2的酶活性被观察到有所降低。
在进行该操作时,重要的是要记住频繁更换手套并清洁仪器,以尽量减少污染。因此,在采集这些组织后,可对其进行多种处理,例如细胞培养、组织学分析、蛋白质测定,甚至基因表达分析。
然后可以利用这些结果来帮助理解不同库之间的关系以及相似性和差异性。
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本方案概述了从成年小鼠中鉴定并切除脂肪组织库以进行后续分析的步骤。该方法可实现最小化解剖和污染,有助于开展多种脂肪组织相关研究。
本方案可实现小鼠脂肪组织库的精确分离,支持对与肥胖相关的通路及特定脂肪库代谢表型的机制研究。通过为分子和功能检测提供无污染的组织样本,该方法增强了脂肪生物学中靶点验证的可靠性,并提高了代谢性疾病临床前模型的预测准确性。该技术实现了按脂肪库区分的分析,对于降低肥胖及其相关共病治疗假设的风险至关重要。
该方法通过提供可区分脂肪组织库的脂肪组织样本,用于假设验证、检测方法开发和临床前验证,从而将基础生物学与转化代谢研究相衔接。