Method Article

Het onderzoeken van de functies van vetweefsel

DOI:

10.3791/64957

⸱

March 3rd, 2023

 , 
1Team Cellular and Molecular Pathophysiology of Obesity and Diabetes, C3M, Université Côte d'Azur, Inserm

In This Article

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

BESPREKTE ARTIKELEN:

Cho, D. S., Doles, J. D. Voorbereiding van adipogene voorlopercellen uit epididymale vetweefsels van muizen. Journal of Visualized Experiments. (162), doi: 10.3791/61694 (2020).

Peics, J. et al. Isolatie van adipogene en fibro-inflammatoire stromale celsubpopulaties uit intraintestinale vetdepots van muizen. Journal of Visualized Experiments. (162), doi: 10.3791/61610 (2020).

Estrada-Gutierrez, G. et al. Isolatie van levensvatbare adipocyten en stroma-vasculaire fractie uit menselijk visceraal vetweefsel geschikt voor RNA-analyse en macrofaagfenotypage. Journal of Visualized Experiments. (164), doi: 10.3791/61884 (2020).

Gilleron, J. et al. Onderzoek naar de structuur van vetweefsel door methylsalicylaat klaring en 3D-beeldvorming. Journal of Visualized Experiments. (162), doi: 10.3791/61640 (2020).

Czepielewski, R. S. et al. Analyse van lymfatisch en bloednetwerk tijdens obesitas. Journal of Visualized Experiments. (165), doi: 10.3791/61814 (2020).

Jager, J., Gaudfrin, M., Gilleron, J., Cormont, M., Tanti, J. F. Een adipocytencelcultuurmodel om de impact van eiwit- en micro-RNA-modulatie op de adipocytenfunctie te bestuderen. Journal of Visualized Experiments. (171), doi: 10.3791/61925 (2021).

Poret, J. M., Molina, P. E., Simon, L. Isolatie, proliferatie en differentiatie van adipogene stamcellen afkomstig van rhesusaapjes. Journal of Visualized Experiments. (171), doi: 10.3791/61732 (2021).

Batista Jr., M. L., Meshulam, T., Desevin, K., Rabhi, N., Farmer, S. R. Driedimensionale adipocytencultuur als model om cachexia-geïnduceerde hermodellering van wit vetweefsel te bestuderen. Journal of Visualized Experiments. (167), doi: 10.3791/61853 (2021).

Akbar, N., Pinnick, K. E., Paget, D., Choudhury, R. P. Isolatie en karakterisering van door menselijke adipocyten afgescheiden extracellulaire vesikels met behulp van filtratie en ultracentrifugering. Journal of Visualized Experiments. (170), doi: 10.3791/61979 (2021).

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gekenmerkt door een toename van het adipositiweefsel (AT) en een pro-inflammatoire hermodellering van AT-immuuncellen, is obesitas uitgegroeid tot een groot wereldwijd probleem voor de volksgezondheid, omdat het het risico op het ontwikkelen van hart- en vaatziekten, diabetes type 2 en leverziekten drastisch verhoogt. Daarom is het onderzoek naar de structuur en functie van AT een belangrijke klinische uitdaging geworden. In deze collectie methoden presenteren we verschillende state-of-the-art methoden die zijn ontwikkeld om AT-structuur en functie onder fysiologische en pathologische omstandigheden te onderzoeken.

AT is heterogeen weefsel dat bestaat uit verschillende celpopulaties, waaronder volwassen adipocyten, adipose voorlopercellen (APC's), fibro-inflammatoire voorlopercellen (FIP's), endotheelcellen en immuuncellen. Daarom kan single-cell fenotypering worden uitgevoerd om dit weefsel te karakteriseren. In hun artikelen bieden Cho et al. en Peics et al. protocollen om muiswitte AT-residente APC's te isoleren en te karakteriseren door middel van fluorescentie geactiveerde celsortering (FACS)1,2. Deze stap is niet alleen van cruciaal belang bij het tellen van het aantal residente APC's, wat een belangrijke factor is bij het bepalen van de capaciteit van AT-expansie, maar ook bij het verder onderzoeken van de functie van deze cellen op het niveau van één cel. Peics et al. bieden ook een methode om muiswitte AT-residente FIP's2 te isoleren, niet-adipogene collageenproducerende cellen die kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van een pro-inflammatoir fenotype dat bekend staat om een rol te spelen bij AT-disfunctie. Evenzo beschrijven Estrada-Gutierrez et al. een protocol om gelijktijdig levende volwassen adipocyten en stroma-vasculaire fractiecellen te isoleren uit humane viscerale AT-biopsieën3. Al deze protocollen zijn de gouden standaard om een single-cell suspensie te genereren uit menselijk en muis AT, wat de eerste cruciale stap is om de verschillende AT-celsubpopulaties verder te tellen en functioneel te fenotyperen.

De relatie tussen structuur en functie is zeer relevant in AT. Een kenmerk van AT-disfunctie tijdens obesitas is gerelateerd aan de toename van adipocytengrootte en een ingrijpende hermodellering van de AT. Deze hermodellering heeft invloed op niet alleen de adipocyten en de immuuncelpopulaties, maar ook op het lymfatische en bloedvatennetwerk. Om deze veranderingen in het gehele AT te waarderen, ontwikkelen Gilleron et al. een zeer eenvoudige, goedkope en snelle AT-clearing protocol4. Dit eenvoudige protocol visualiseert driedimensionaal de morfologie van het hele muis AT en grote humane AT-biopsieën. Dit omvat de neuronale en vasculaire netwerken, de adipocyten en de ingeboren en adaptieve immuuncelverdeling, wat allemaal belangrijke parameters zijn om te bestuderen in obesitas en de bijbehorende pathologieën. Om de impact van obesitas op AT-lymfatische en bloedvaten te karakteriseren, bieden Czepielewski et al. een in vivo methode om gelijktijdig de lymfatische arborisatie en bloedvaten te kleuren door het injecteren van fluorochroom-geconjugeerde lectines5. Dit protocol biedt een manier om de in vivo morfologie van beide netwerken te analyseren, inclusief hun dichtheid, volume en vertakking. Interessant is dat het combineren van deze labelstrategie met een AT-clearing procedure4 een hoge resolutie mapping van het gehele muis AT in drie dimensies (3D) mogelijk maakt5. Al deze benaderingen kunnen de structuur van AT onder fysiologische en pathofysiologische omstandigheden karakteriseren en inzicht geven in de correlatie tussen AT-structuur en functie.

Vanwege de hoge heterogeniteit en enorme hermodelleringscapaciteit is het analyseren van de functie van adipocyten binnen AT in vivo niet eenvoudig, en daarom zijn er verschillende kweeksystemen ontwikkeld. Het grote voordeel van al deze celkweeksystemen is de hoge mate van controle over de celpopulatie en micro-omgeving. Jager et al. ontwikkelen een eenvoudig protocol om RNA-expressie te manipuleren in 3T3-L1 gedifferentieerde volwassen adipocyten6. Hoewel dit kweeksysteem verre van de ideale fysiologische omstandigheden is, blijven 3T3-L1 adipocyten functioneel met betrekking tot insulinesignalering, glucoseopname, lipogenese en lipolyse. Daarom biedt dit protocol een krachtig hulpmiddel om eiwit- en non-coderend RNA-expressie te manipuleren en hun rol op adipocytenfuncties te bestuderen. Om dichter bij ideale fysiologische omstandigheden te komen, beschrijven Poret et al. een methode om functionele volwassen adipocyten te genereren door gebruik te maken van adipositi-afgeleide stamcellen (ADSC's) verkregen uit rhesusaap AT7. Dit protocol legt uit hoe primaire ADSC's te isoleren en hoe hun proliferatie en differentiatie te induceren. De auteurs suggereren verder dat deze procedure kan worden aangepast aan andere soorten. Hoewel dit kweeksysteem dichter bij ideale fysiologische omstandigheden komt in vergelijking met de 3T3-L1-cellijn, worden de volwassen adipocyten die zijn afgeleid van primaire ADSC's gekweekt in 2D, wat anders is dan in vivo. Om dit probleem aan te pakken, bieden Batista Jr. et al. een efficiënt protocol voor een driedimensionaal printen weefselkweeksysteem8. In dit werk genereren de auteurs adiposporoïden uit muis stroma-vasculaire fractiecellen en ze differentiëren adipocytenvoorlopers rechtstreeks binnen dit 3D-kweeksysteem. Deze benadering komt onherroepelijk dichter bij ideale fysiologische omstandigheden dan de 2D-kweekmethode, maar de afwezigheid van bloedvaten die voedingsstoffen naar de adipocyten in het centrum van de sporoïden kunnen brengen, moet in overweging worden genomen. Het moduleren van eiwit- en non-coderend RNA-expressie, zoals beschreven6, binnen deze kweeksystemen kan leiden tot verdere inzichten in de functionele rol van deze doelwitten in

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs zijn dankbaar aan Jean-Francois Tanti en Mireille Cormont voor hun wetenschappelijke ondersteuning en input. Dit werk werd ondersteund door INSERM, Université Côte d'Azur, en door subsidies van de Franse Nationale Onderzoeksagentschap (ANR) via de Investeringen voor de Toekomst Labex SIGNALIFE (ANR-11-LABX-0028-01), het programma UCA JEDI (ANR-15-IDEX-01), en het Young Investigator Program aan J.G. (ANR18-CE14-0035-01-GILLERON) en aan J.J. (ANR-20-CE14-0010-01).

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Cho, D. S., Doles, J. D. Preparation of adipose progenitor cells from mouse epididymal adipose tissues. Journal of Visualized Experiments. (162), e61694(2020).
  2. Peics, J., et al. Isolation of adipogenic and fibro-inflammatory stromal cell subpopulations from murine intra-abdominal adipose depots. Journal of Visualized Experiments. (162), e61610(2020).
  3. Estrada-Gutierrez, G., et al. Isolation of viable adipocytes and stromal vascular fraction from human visceral adipose tissue suitable for RNA analysis and macrophage phenotyping. Journal of Visualized Experiments. (164), e61884(2020).
  4. Gilleron, J., et al. Exploring adipose tissue structure by methylsalicylate clearing and 3D imaging. Journal of Visualized Experiments. (162), e61640(2020).
  5. Czepielewski, R. S., et al. Lymphatic and blood network analysis during obesity. Journal of Visualized Experiments. (165), e61814(2020).
  6. Jager, J., Gaudfrin, M., Gilleron, J., Cormont, M., Tanti, J. F. An adipocyte cell culture model to study the impact of protein and micro-RNA modulation on adipocyte function. Journal of Visualized Experiments. (171), e61925(2021).
  7. Poret, J. M., Molina, P. E., Simon, L. Isolation, proliferation and differentiation of rhesus macaque adipose-derived stem cells. Journal of Visualized Experiments. (171), e61732(2021).
  8. Batista, M. L., Meshulam, T., Desevin, K., Rabhi, N., Farmer, S. R. Three-dimensional adipocyte culture as a model to study cachexia-induced white adipose tissue remodeling. Journal of Visualized Experiments. (167), e61853(2021).
  9. Akbar, N., Pinnick, K. E., Paget, D., Choudhury, R. P. Isolation and characterization of human adipocyte-derived extracellular vesicles using filtration and ultracentrifugation. Journal of Visualized Experiments. (170), e61979(2021).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Adipose TissueAdipose Progenitor CellsMurine Adipose DepotsViable AdipocytesStromal Vascular FractionObesity AnalysisAdipocyte FunctionExtracellular VesiclesAdipocyte Culture ModelRNA AnalysisMacrophage Phenotyping3D Imaging

Related Articles