Pomiar wychwytu glukozy stymulowanego insuliną i skurczem w izolowanych i inkubowanych dojrzałych mięśniach szkieletowych myszy

Rasmus Kjøbsted; Kohei Kido; Jeppe  K. Larsen; Nicolas  O. Jørgensen; Jesper B. Birk; Ylva Hellsten; Jørgen  F. P. Wojtaszewski

doi:10.3791/61398

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Pomiar wychwytu glukozy stymulowanego insuliną i skurczem w izolowanych i inkubowanych dojrzałych mięśniach szkieletowych myszy

6.2K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/61398

⸱

16 maja 2021

Rasmus Kjøbsted¹ , Kohei Kido¹ , Jeppe K. Larsen¹ , Nicolas O. Jørgensen¹ , Jesper B. Birk¹ , Ylva Hellsten² , Jørgen F. P. Wojtaszewski¹

¹Section of Molecular Physiology, Department of Nutrition, Exercise and Sports, University of Copenhagen, ²Section of Integrative Physiology, Department of Nutrition, Exercise and Sports, University of Copenhagen

W tym artykule

Podsumowanie

Nienaruszona regulacja wychwytu glukozy w mięśniach jest ważna dla utrzymania homeostazy glukozy w całym organizmie. Protokół ten przedstawia ocenę wychwytu glukozy stymulowanego insuliną i skurczem w izolowanych i inkubowanych dojrzałych mięśniach szkieletowych przy jednoczesnym określeniu wpływu różnych interwencji fizjologicznych na metabolizm glukozy w całym organizmie.

Streszczenie

Mięsień szkieletowy jest tkanką reagującą na insulinę i zazwyczaj pobiera większość glukozy, która dostaje się do krwi po posiłku. Ponadto doniesiono, że mięśnie szkieletowe mogą zwiększyć ekstrakcję glukozy z krwi nawet 50-krotnie podczas ćwiczeń w porównaniu z warunkami spoczynku. Wzrost wychwytu glukozy przez mięśnie podczas wysiłku fizycznego i stymulacji insuliną jest zależny od translokacji transportera glukozy 4 (GLUT4) z przedziałów wewnątrzkomórkowych do błony powierzchniowej komórek mięśniowych, a także fosforylacji glukozy do glukozo-6-fosforanu przez heksokinazę II. Izolacja i inkubacja mięśni myszy, takich jak m. soleus i m. extensor digitorum longus (EDL), jest odpowiednim modelem ex vivo do badania wpływu insuliny i skurczu indukowanego elektrycznie (model ćwiczeń) na wychwyt glukozy w dojrzałych mięśniach szkieletowych. W ten sposób model ex vivo pozwala na ocenę wrażliwości mięśni na insulinę i umożliwia dopasowanie produkcji siły mięśniowej podczas skurczu, zapewniając równomierną rekrutację włókien mięśniowych podczas pomiarów wychwytu glukozy przez mięśnie. Co więcej, opisany model nadaje się do badania związków farmakologicznych, które mogą mieć wpływ na wrażliwość mięśni na insulinę lub mogą być pomocne przy próbie określenia złożoności regulacyjnej wychwytu glukozy w mięśniach szkieletowych.

Tutaj opisujemy i udostępniamy szczegółowy protokół, jak mierzyć pobór glukozy stymulowany insuliną i skurczem w izolowanych i inkubowanych preparatach mięśni płaszczkowatych i EDL od myszy przy użyciu radioznakowanej [³H]2-deoksy-D-glukozy i [¹⁴C]mannitolu jako markera zewnątrzkomórkowego. Pozwala to na dokładną ocenę wychwytu glukozy w dojrzałych mięśniach szkieletowych przy braku czynników zakłócających, które mogą zakłócać nienaruszony model zwierzęcy. Ponadto dostarczamy informacji na temat żywotności metabolicznej inkubowanych mięśni szkieletowych myszy, co sugeruje, że zastosowana metoda ma pewne zastrzeżenia w pewnych warunkach podczas badania metabolizmu energii mięśniowej.

Wprowadzenie

Mięśnie szkieletowe posiadają zdolność do wydobywania dużych ilości glukozy z przestrzeni zewnątrzkomórkowej w odpowiedzi na insulinę i ćwiczenia. Pomaga to w utrzymaniu homeostazy glukozy w całym organizmie i zabezpiecza podaż glukozy w okresach dużego zapotrzebowania na energię. Ponieważ wykazano, że nienaruszona regulacja wychwytu glukozy w mięśniach szkieletowych jest ważna dla ogólnego stanu zdrowia i sprawności fizycznej¹^,², pomiary wychwytu glukozy przez mięśnie w różnych warunkach spotkały się z dużym zainteresowaniem. U ludzi i zwierząt klamra hiperinsulinemiczno-euglikemiczna jest stosowana jako złot....