Określanie podstawowego wydatku energetycznego i zdolności adipocytów termogenicznych do wydatkowania energii u otyłych myszy

Protokół ten pozwala badaczowi określić, czy istnieją różnice w równowadze energetycznej myszy, co może pomóc w identyfikacji procesów fizjologicznych odpowiedzialnych za zmianę masy ciała. Można go również wykorzystać do określenia zdolności brunatnego tłuszczu do wydatkowania energii. Technika ta określa ilościowo ilość zużytego tlenu i CO2 wytwarzanego przez pojedynczą mysz w kontrolowanym środowisku.

Pozwala użytkownikom obliczyć wydatek energetyczny u tej pojedynczej myszy i określić, czy różne zabiegi lub manipulacje genetyczne mogą zmienić wydatek energetyczny. Aby rozpocząć, otwórz oprogramowanie sterujące obudową i przepływem powietrza i pozwól oprogramowaniu przetestować komunikację komputera ze sprzętem. Po nawiązaniu komunikacji kliknij plik, a następnie otwórz konfigurację eksperymentu i wybierz konfigurację eksperymentu wstępnie zaprojektowaną przez dostawcę lub skonfigurowaną na podstawie poprzedniego testu.

Następnie kliknij eksperyment, a następnie kliknij właściwości, aby otworzyć okno właściwości eksperymentu. W oknie właściwości ustaw parametry obudowy środowiskowej, w tym temperaturę otoczenia i 12-godzinne cykle świetlne. Następnie kliknij eksperyment, a następnie setup, aby otworzyć okno ustawień eksperymentu, w którym zdefiniowane są parametry każdej klatki metabolicznej.

Następnie dodaj wstępnie zważoną ilość pokarmu do karmników w klatkach metabolicznych, w których znajdują się ośmiotygodniowe samice myszy. Umieść również butelki z wodą i sprawdź, czy butelki są prawidłowo zamknięte i nie przeciekają. Po 24 godzinach zważ pokarm pozostały w klatkach i zważ myszy.

Dwa do trzech dni po umieszczeniu myszy w systemie rozpocznij kalorymetrię pośrednią i pomiary aktywności. Najpierw należy skalibrować detektor tlenu i dwutlenku węgla na bazie tlenku cyrkonu w systemach CLAMS przy użyciu gazu kalibracyjnego o znanym składzie. Po włączeniu i upewnieniu się, że ciśnienie wyjściowe w zbiorniku wynosi od 5 do 10 funtów na cal kwadratowy, otwórz oprogramowanie narzędzia do kalibracji w celu kalibracji i przetestowania czujników gazu.

Kliknij eksperyment, a następnie skalibruj i naciśnij start. Poczekaj, aż czujniki zostaną przetestowane i oprogramowanie poprosi użytkownika o przekręcenie pokręteł czujnika gazu, aż wartość tożsamości tlenu będzie równa jeden. Kliknij przycisk Dalej po zakończeniu kroku.

Po zmierzeniu masy ciała i składu myszy rozpocznij pomiary tlenu, dwutlenku węgla i aktywności, klikając eksperyment i uruchom. Po upływie co najmniej 48 godzin przerwij eksperyment, klikając Eksperyment, a następnie zatrzymaj go. Aby wyeksportować dane, kliknij plik, a następnie wyeksportuj i wyeksportuj wszystkie tematy jako plik CSV.

Podczas ciemnej fazy myszy mają większe zużycie tlenu i produkcję dwutlenku węgla, a tym samym mają wyższy wydatek energetyczny. Myszy na regularnej diecie i w stanie odżywienia, w którym spożycie pokarmu zachodzi w ciemnym cyklu, charakteryzują się wartościami współczynnika wymiany oddechowej bliskimi jeden, co wskazuje na preferencję stosowania węglowodanów. Podczas cyklu świetlnego, kiedy myszy głównie śpią, a więc szybko, następuje przejście do utleniania tłuszczu, przy czym wartości RER są bliższe 0,7.

W związku z tym aktywność fizyczna mierzona liczbą przerw wiązki laserowej XYZ wzrasta w fazie ciemnej i maleje w fazie światła. Żywienie dietą wysokotłuszczową zwiększa masę ciała i masę tłuszczową bez zmiany beztłuszczowej masy. Myszy karmione dietą wysokotłuszczową spożywały więcej kilokalorii dziennie, głównie ze względu na wyższą gęstość kaloryczną na gram pokarmu.

Jednak aktywność fizyczna jest podobna między myszami karmionymi dietą o wysokiej zawartości tłuszczu, nawet w ciemnym okresie. Niższe wartości współczynnika oddychalności myszy karmionych dietą wysokotłuszczową wskazują na preferencję stosowania tłuszczu jako głównego substratu do utleniania. Zużycie tlenu, ale nie produkcja dwutlenku węgla, wzrasta u myszy karmionych dietą wysokotłuszczową, co powoduje znaczny wzrost wydatku energetycznego na mysz.

Wydatek energetyczny zwiększa wstrzyknięcie agonisty receptora beta-3, głównie w wyniku adrenergicznej aktywacji adipocytów termogenicznych, co zwiększa zużycie tlenu, produkcję dwutlenku węgla, a co za tym idzie sam wydatek energetyczny. Aby zmierzyć wydatek energetyczny za pomocą CLAMS, należy przeprowadzić kalibrację i zmierzyć masę ciała w celu przeprowadzenia analizy ANCOVA. Ponadto spożycie pokarmu musi być mierzone zarówno w okresie adaptacji, jak i podczas pomiarów.

Okres adaptacji kończy się, gdy myszy odzyskują początkowe spożycie pokarmu i masę ciała. Procedura ta może być również stosowana do testowania ostrego wpływu leków na aktywność i zachowanie myszy. Używamy również tego systemu we wspólnym badaniu, które wykazało, która populacja neuronów kontrolowana Ta technika jest niezbędna do badania chorób związanych z przyrostem masy ciała i identyfikacji procesów kontrolujących preferencje składników odżywczych, a także aktywność fizyczną, termogenezę i bilans energetyczny.