Biała tkanka tłuszczowa (WAT) stanowi główne miejsce magazynowania energii u ssaków. W tej tkance adipocyty, czyli "komórki tłuszczowe", przechowują nadmiar kalorii w postaci trójglicerydów, upakowanych w duże jednopunktowe kropelki lipidów. Co więcej, adipocyty wydzielają wiele czynników, które regulują różne aspekty homeostazy energetycznej1,2,3. Adipocyty stanowią większość objętości WAT; jednak adipocyty stanowią tylko mniej niż 50% wszystkich komórek znalezionych w WAT4,5. Przedział nieadipocytowy WAT, czyli frakcji zrębu-naczyniowej (SVF), jest dość niejednorodny i zawiera komórki śródbłonka naczyniowego, komórki odpornościowe rezydujące w tkankach, fibroblasty i populacje komórek prekursorowych adipocytów (APC).
WAT jest wyjątkowy w swojej niezwykłej zdolności do zwiększania rozmiaru wraz ze wzrostem zapotrzebowania na magazynowanie energii. Utrzymanie tej plastyczności tkanek jest niezbędne, ponieważ odpowiednie magazynowanie lipidów w WAT chroni przed szkodliwym ektopowym odkładaniem się lipidów do tkanek nietłuszczowych6. Sposób, w jaki poszczególne magazyny WAT przechodzą tę ekspansję w odpowiedzi na nadmiar kalorii, jest krytycznym wyznacznikiem wrażliwości na insulinę w warunkach otyłości7. Patologiczna ekspansja WAT, obserwowana u osób otyłych z zespołem metabolicznym, charakteryzuje się preferencyjną ekspansją trzewnych magazynów WAT kosztem korzystnej metabolicznie podskórnej tkanki tłuszczowej. Co więcej, insulinooporność w otyłości wiąże się z patologicznym przebudową WAT. Charakteryzuje się to przerostowym wzrostem istniejących adipocytów (wzrost rozmiaru), nieodpowiednią angiogenezą, przewlekłym zapaleniem metabolicznym, akumulacją składników macierzy zewnątrzkomórkowej (zwłóknienie) i niedotlenieniem tkanek8,9. Te fenotypy otyłości WAT są związane ze stłuszczeniem wątroby i insulinoopornością, podobnie jak w przypadku lipodystrofii (brak funkcjonalnego WAT). W przeciwieństwie do tego, zdrowa ekspansja WAT jest obserwowana w metabolicznie zdrowej populacji otyłych i charakteryzuje się preferencyjnym rozszerzeniem ochronnego podskórnego WAT i ekspansją depot poprzez hiperplazję adipocytów10. W rekrutacji nowych adipocytów pośredniczy różnicowanie adipocytów de novo z komórek prekursorowych adipocytów (APC) (określane jako "adipogeneza"). Przerost adipocytów zbiega się ze stosunkowo niższymi stopniami zwłóknienia WAT i metabolicznego stanu zapalnego6,11. Mnogość typów komórek w mikrośrodowisku WAT bezpośrednio wpływa na zdrowie i zdolność do rozszerzania się WAT w otyłości12. W związku z tym zdefiniowanie funkcji różnych typów komórek obecnych w WAT pozostaje wysokim priorytetem dla tej dziedziny.
W ciągu ostatniej dekady zastosowano kilka strategii do definiowania i izolowania natywnych APC od ludzkich i mysich WAT SVF13. Takie strategie izolują APC w oparciu o ekspresję na powierzchni komórki powszechnych mezenchymalnych markerów komórek macierzystych/progenitorowych przy użyciu technik separacji komórek opartych na przeciwciałach. Podejścia te obejmują sortowanie komórek aktywowane fluorescencją (FACS), przy użyciu przeciwciał znakowanych fluoroforem lub immunomagnetyczną separację kulek (tj. Przeciwciała modyfikowane chemicznie). Białka powierzchniowe komórek przeznaczone do izolacji APC obejmują PDGFRα, PDGFRβ, CD34 i SCA-1. Podejścia te przyczyniły się do wzbogacenia oferty transporterów opancerzonych. Jednak populacje komórek wyizolowane na podstawie tych markerów są dość niejednorodne. Niedawne badania sekwencjonowania RNA pojedynczej komórki (scRNA-seq) podkreśliły molekularną i funkcjonalną heterogeniczność komórek zrębu w izolowanej frakcji zrębu naczyniowej (SVF) mysiego WAT14,15,16,17. Na podstawie naszych własnych analiz sekwencyjnych scRNA i funkcjonalnych zidentyfikowaliśmy i scharakteryzowaliśmy funkcjonalnie odrębne subpopulacje komórek okołonaczyniowych PDGFRβ + modulujące immunologicznie i adipogenne w przedziale zrębowym wewnątrzbrzusznego WAT u dorosłych myszy15. Prekursory włóknisto-zapalne lub FIP reprezentują znaczącą subpopulację komórek PDGFRβ + i mogą być izolowane na podstawie ekspresji LY6C (komórki LY6C + PDGFRβ +) 15. FIPy nie mają zdolności adipogennych, wywierają silną odpowiedź prozapalną na różne bodźce, produkują kolagen i wydzielają czynniki antyadipogenne15. Prozapalna i fibrogenna aktywność tych komórek wzrasta w związku z otyłością u myszy, co sugeruje, że komórki te są regulatorami przebudowy WAT. Subpopulacja LY6C-CD9-PDGFRβ+ reprezentuje komórki prekursorowe adipocytów (APC). Te APC są wzbogacone w ekspresję Pparg i innych genów pro-adipogennych i łatwo różnicują się w dojrzałe adipocyty in vitro i in vivo15. W tym miejscu przedstawiamy szczegółowy protokół izolacji tych odrębnych populacji komórek z wewnątrzbrzusznych magazynów WAT dorosłych myszy przy użyciu FACS oraz separacji kulek immunomagnetycznych za pomocą przeciwciał biotynylowanych. Protokół ten może być wykorzystany do wyizolowania funkcjonalnie odrębnych subpopulacji progenitorów tkanki tłuszczowej z wielu wewnątrzbrzusznych magazynów WAT dorosłych samców i samic myszy15. Badanie tych funkcjonalnie odrębnych populacji komórek w izolacji może znacznie przyczynić się do naszego obecnego zrozumienia mechanizmów molekularnych, które regulują adipogenezę i przebudowę tkanki tłuszczowej w jamie brzusznej w zdrowiu i chorobie.
Poniższy protokół szczegółowo opisuje izolację komórek progenitorowych tkanki tłuszczowej z mysiego najądrza WAT; jednak ta sama procedura może być użyta do wyizolowania odpowiednich komórek z krezkowych i zaotrzewnowych magazynów WAT zarówno samców, jak i samic myszy15. Szczegółowy protokół identyfikacji i izolowania tych magazynów u myszy można znaleźć w Bagchi et al.18. Protokół ten został zoptymalizowany pod kątem myszy w wieku 6-8 tygodni. Częstość występowania i zdolność różnicowania APC może ulec zmniejszeniu wraz ze starzeniem się.