Name: Abordagem experimental para examinar a sinalização de leptina nos corpos carótidas e seus efeitos sobre o controle da respiração (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-25T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: Explore a sinalização de leptina nos corpos carótidos e seus efeitos sobre o controle da respiração em modelos murinos. Este método utiliza pletismografia de corpo inteiro e técnicas de denervação para investigar respostas ventilatórias à hipóxia.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

R01HL138932, RO1HL133100, RO1HL128970, AHACDA34700025

Todos os protocolos experimentais foram aprovados pelo Institutional Animal Care and Use Committee (MO18M211).
1. Infusão de Leptina
Nota: A fim de examinar o efeito da leptina na respiração, infundimos leptina subcutâneamente em camundongos C57BL/6J magros por uma bomba osmótica para elevar os níveis de leptina circulante para aqueles observados em camundongos obesos.
<ol><li>
Preparação da bomba osmótica
	<ol>
<li>Pese a bomba vazia para verificar o peso líquido da solução carregada.</li>
		<li>Adicione leptina (5 mg/mL) à bomba osmótica (1 μL/h por 3 dias). Encha a bomba com uma seringa pequena (1 mL). Após o enchimento, feche a bomba com o tubo de enchimento de 27 de ponta sem corte fornecido. Nota: A seringa e o tubo anexado devem estar livres de bolhas de ar.</li>
		<li>Após o enchimento, pese a bomba outra vez para verific o peso líquido da solução.</li>
		<li>
Insira a bomba de leptina subcutâneamente na área do interscapular. NOTA: Se você quiser iniciar a infusão imediatamente, incubar a bomba pré-cheia no soro fisiológico estéril em 37 °C por pelo menos 4 a 6 h (de preferência durante a noite).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Resposta ventilatória hipóxida (HVR)
Nota: Condições termoneutras eliminam fatores estressantes impostos pela temperatura ambiente fria e modificam significativamente o metabolismo em camundongos. Portanto, todas as medidas respiratórias devem ser realizadas nas condições termoneutras (t = 30 °C) utilizando uma incubadora neonatal12 (Figura 1A). A câmara de plethysmoography do corpo inteiro (WBP) foi usada para todas as medidas. Todos os animais devem ser aclimatados à câmara de plethysmography barométrica e a um colar de garganta do sham para a gravação subseqüente da oximetria do pulso por 3-5 dias antes das medidas de HVR. HVR é registrado entre 10:00 e 17:00 HVR é suprimido durante o sono, portanto, pode ser medido separadamente durante o sono e vigília tranquila13. Para garantir a fase específica de sono-vigília do animal durante a medição de HVR, os eletrodos EEG/EMG devem ser implantados como um headmount EEG/EMG, como descrito anteriormente14. Os animais devem ser autorizados a recuperar por pelo menos 72 h após o headmount. A encenação do sono deve ser executada em 5 s épocas. O sono NREM é reconhecido pela atividade de EEG de ondas lentas que ocupa mais de 50% da época. Vigília silenciosa é manifestada pela atividade alfa EEG na ausência de movimentos. O sono REM é identificado pela atividade predominante de alfa e EEG na presença de tom muscular reduzido na EMG. Normalmente, o sono REM não é observado durante os desafios do gás HVR.
<ol><li>O protocolo de gravação hvr
	<ol>
<li>Use a câmara WBP do tamanho seguinte: diâmetro interno de 80 mm, altura de 50,5 mm e volume de 0,4 L. A câmara WBP é composta por duas câmaras, câmaras seladas e de referência, e uma plataforma circular para colocar o mouse14 (Figura 1B). A entrada e a saída dentro da câmara são controladas por fontes de pressão positivas e negativas que mantêm a pressão atmosférica. Esse controle cria um fluxo de viés constante na câmara e impede a retenção de CO2. Para mais detalhes sobre a configuração WBP, ver Hernandez e colegas15.</li>
		<li>Medir a temperatura dentro da câmara e a umidade relativa na sala antes de colocar o mouse no WBP.</li>
		<li>Medir o peso corporal e temperatura retal.</li>
		<li>Coloque o colar oximômetro ao redor do pescoço do mouse (a área deve ser raspada anteriormente).</li>
		<li>Coloque o mouse dentro do WBP e certifique-se que a câmara está completamente selada, a fim de evitar vazamentos de ar.</li>
		<li>Aguarde aproximadamente 30 min até que o mouse esteja quieto e a câmara esteja em um volume constante.</li>
		<li>Normoxia: após 30 min, se o rato estiver quieto, comece a gravar os sinais respiratórios e a saturação periférica de oxigênio (SpO2)na fase normoxia (21% FiO2 a 1 caixa de pressão) por 20 min, usando labchart 7 Pro (versão 7.2).</li>
		<li>Hipóxia: após 20 min de normoxia tranquila, começar a gravar o primeiro ciclo de hipóxia aguda e SpO2. Para a fase de hipóxia, expor os animais a um fluxo constante de gás misto composto por 10% O2 e 3% CO2 para 5 min.<ol>
<li>Durante os primeiros 30 segundos da hipóxia, o gás misto flui através da câmara através de 2 pequenos portos laterais na base, permitindo que o FiO2 caia de 21% (em 1 caixa de pressão) para 10%.</li>
			<li>Após os 30 s iniciais, fechar um dos pequenos portos laterais da câmara WBP e manter a gravação na hipóxia constante em 10% FiO2 para 5 min. NOTA: A mistura de 10% O2 e 3% CO2 na hipóxia é usada para manter a eucapnea11.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Após os 5 min da hipóxia, exponha o rato ao ar do quarto outra vez (21% FiO2 em 1 atm da pressão) comutando a fonte de entrada.</li>
		<li>Aguarde pelo menos 30 min até a próxima gravação de normoxia, a fim de se recuperar da exposição hipóxico anterior para evitar o fenômeno ventilatório de roll-off (ou seja, supressão central da respiração durante a hipóxia16). Nota: Repita os ciclos de normoxia/hipóxia três vezes em cada camundongo para garantir a reprodutibilidade das medições. Em nossa experiência, exposições hipóxicos adicionais (superiores a 3 vezes em um determinado dia) devem ser evitadas, devido à adaptação ventilatória (o fenômeno roll-off).</li>
		<li>No final do experimento, calibrar a câmara WBP (com o mouse ainda está dentro), injetando 1 mL de ar quarto 3 vezes com uma seringa conectada em um dos pequenos portos laterais na base da câmara.</li>
		<li>Medir a temperatura na câmara novamente com o animal dentro dela.</li>
		<li>Abra a câmara e medir a temperatura retal do mouse antes de colocá-lo de volta para sua gaiola em casa.</li>
	</ol></li>
	<li>Cálculo do HVR
	<ol>
<li>Digitalize todos os sinais para o cálculo do HVR em 1.000 Hz (frequência de amostragem por canal). Nota: WBP análise de volume das marés é realizada no Lab Chart 7 com base na equação Drorbaugh e Fenn17. As variáveis exigidas compreendem a temperatura rectal do rato e a temperatura da câmara (antes e depois da medida de HVR), a umidade relativa, e a constante do gás de câmara. Esta constante é resultante da deflexão da pressão WBP após as injeções de 1 mL de ar na fase de calibração. Para mais detalhes, consulte Hernandez e colegas15.</li>
		<li>Depois de calcular a equação de Drorbaugh e Fenn, multiplique o canal de câmara do volume das marés (Vt) pela constante.</li>
		<li>
Seleção de gravações para a análise
		<ol>
<li>Normoxia: selecione apenas seções de respiração constante com volume constante de marés. Evite seções próximas aos movimentos do rato.</li>
			<li>Hipóxia: descarte os primeiros 30 s quando os níveis O2 estão diminuindo de 21% para 10%, seções selecionadas de 30 s para 2 min de 10% O2 exposição (um intervalo de 90 s). Dentro desse intervalo, selecione apenas seções com respiração constante com volume constante de marés. Evite seções próximas aos movimentos do rato. A análise é confiável se pelo menos 10 s de hipóxia forem selecionadas em cada ciclo. Nota: O componente periférico do chemoreflex governado pela CB predomina durante o primeiro 1-2 min de exposição16,18,19. Durante a segunda fase, entre 2 min e 5 min de exposição hipóxica, componente periférico e central desempenham um papel. Finalmente, a terceira fase, > 5 min, é caracterizada pela hipoventilação (o fenômeno roll-off) governada predominantemente por quimioreceptores centrais. Nossa experiência mostra que os ratos são muitas vezes acordados durante a exposição hipóxico por causa dos interruptores manuais na fonte de fluxo de ar.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Após a seleção, calcule a ventilação média minuto (VE)em condições normoxic e hipóxicas usando a fórmula VE = volume de maré da taxa respiratória X.</li>
		<li>Calcule o SpOmédio 2 em condições de normoxia e hipóxia.</li>
		<li>Calcule o HVR manualmente usando a fórmula HVR = (VE (10% O2) - VE (21%O2))/ (SpO2 (10% O2)- SpO2 (21% O2)). Nota: Em camundongos C57BL/6J, a bomba osmótica para infusão de leptina pode prejudicar a detecção precisa de sinal SpO2 pelo colar cervical. Neste caso, o HVR é calculado com base nos valores fio2 em condições normoxic e hipóxicas como HVR = ΔVE / ΔFiO211.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Carotid Body Denervation ou Carotid Sinus Nerve Dissection (CSND)
Nota: Realizamos denervação cirúrgica e química combinada com uma semana de diferença, porque a denervação cirúrgica por si só não abolia o chemoreflex hipóxico.
<ol><li>
Preparação cirúrgica
	<ol>
<li>Realize todos os procedimentos em camundongos C57BL/6J machos adultos. Esterilizar todos os instrumentos cirúrgicos. Use luvas cirúrgicas estéreis, seringas e aplicadores derrubados de algodão.</li>
		<li>Anestesie camundongos C57BL/6J masculinos com isoflurane de 1-2% usando um cone de nariz e coloque um cobertor quente para evitar a hipotermia. Isoflurane é cuidadosamente titificado para manter a taxa respiratória em 1 Hz (60 respirações / min). A adequação da anestesia antes do início das cirurgias será avaliada pela frequência respiratória, ausência de movimentos e ruídos sonoros, ausência de resposta a estímulos táteis e reflexo de retirada de pedal sapateado ou membro dianteiro.</li>
		<li>Administrar buprenorfina (0,05 mg/kg) intraperitoneally para evitar desconforto na dor. Retire o cabelo na região ventral do pescoço e desinfete a área com betadina e álcool.</li>
		<li>Para evitar a dessecação da córnea, lubrifique os olhos dos camundongos com pomada oftalmolámica estéril durante a anestesia.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Procedimentos CSND Estágio 1: Denervação cirúrgica<ol>
<li>Após a incisão midline, expor a bifurcação das artérias carótidas comuns, removendo tecidos conjuntivos e tecido adiposo.</li>
		<li>Identifique o nervo hipoglossal, que geralmente é muito proeminente, e depois levantá-lo para expor o nervo glossofingeal imediatamente embaixo. Dissecar nervos do sinusia carótida bilateralmente usando micro tesouras de primavera.</li>
		<li>Feche a incisão com sutura de seda 6-0.</li>
		<li>Administrar 1 mL de saline normal subcutâneamente para evitar a desidratação.</li>
		<li>Abrigar os ratos em uma câmara de recuperação e monitorar seu comportamento a cada 15 min para inicial 1 h até que os ratos recuperar a consciência para manter recumbency sternal. Devolva os ratos para suas gaiolas domésticas depois que eles são totalmente recuperados. Continue monitorando os ratos duas vezes por dia para os próximos 3 dias. Dê buprenorfina adicional se os ratos mostrarem quaisquer sinais de dor (por exemplo, redução do apetite, inquietação). Estágio 2: Denervação química</li>
		<li>Uma semana após a cirurgia, pinte a artéria carótida com uma solução de 2% fenol diluído em etanol nos pontos de ramificação do nervo glossofingeal até o pólo craniano do CB. O mesmo cuidado post-operative deve ser fornecido após o denervation químico como descrito acima na seção cirúrgica do denervation. NOTA: Para um grupo de cirurgia simulada, os mesmos procedimentos são realizados, exceto a dissecação do nervo do sinuo carótido.</li>
		<li>Deixe os animais recuperar por 5-7 dias antes das medições de HVR.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Expressão de LepRb no CB usando um vetor adenoviral(Ad-LepRb) vs controle (Ad-LacZ)
<ol><li>
Ad-LepRb e suspensão Ad-LacZ
	<ol>
<li>Transfect os camundongos com adenovírus (Ad-LepRb-GFP, 2-5x1010 pfu/mL para superexpressão, Ad-Lacz, 1 x 1010 pfu/mL para controle) para a área cb.</li>
		<li>Descongele a matriz matrigel submergindo o frasco no gelo em uma geladeira de 4 °C durante a noite.</li>
		<li>Suspender suavemente o adenovírus na matriz líquida de Matrigel às 1:5 (1 μL da matriz Matrigel e 4 μL de adenovírus aplicados bilateralmente).</li>
		<li>Mantenha sempre a suspensão viral no gelo até que seja aplicado no CB.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparação cirúrgica
	<ol>
<li>Use os mesmos instrumentos cirúrgicos do protocolo CSND.</li>
		<li>Anestesia LepRb-deficiente db/db ratos com 2-2,5% isoflurane usando um cone de nariz e coloque os animais em um cobertor quente para evitar a hipotermia. Isoflurane é cuidadosamente titificado para manter a taxa respiratória em 1 Hz (60 respirações / min). A adequação da anestesia será avaliada pela frequência respiratória, ausência de movimentos e ruídos sonoros, ausência de resposta a estímulos táteis e reflexo de retirada do pedal do membro anterior ou dos membros traseiros.</li>
		<li>Administrar buprenorfina (0,05 mg/kg) intraperitoneally.</li>
		<li>Retire o cabelo na região ventral do pescoço e desinfete a área com betadina e álcool como no protocolo CSND.</li>
		<li>Para evitar a dessecação da córnea, lubrifique os olhos dos camundongos com pomada oftalmolámica estéril durante a anestesia.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Tratamento do Adenovírus do CB
	<ol>
<li>Expor CBs, conforme descrito no protocolo CSND e aplicar 5 μL da suspensão viral para a área cb bilateralmente.</li>
		<li>Espere 2-3 min até que a matriz matrigel líquido se torne um gel. Depois de confirmar que a suspensão viral foi congelada, feche a incisão com 6,0 sutura de seda.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Após a cirurgia
	<ol>
<li>Abrigar os ratos em uma câmara de recuperação e monitorar seu comportamento a cada 15 min para inicial 1 h até que os ratos recuperar a consciência para manter recumbency sternal. Devolva os ratos para suas gaiolas domésticas depois que eles são totalmente recuperados. Continue monitorando os ratos duas vezes por dia para os próximos 3 dias. Dê buprenorfina adicional se os ratos mostrarem quaisquer sinais de dor (por exemplo, redução do apetite, inquietação).</li>
		<li>Administrar buprenorfina (0,05 mg/kg) intraperitoneally conforme necessário para evitar desconforto na dor durante o período pós-operatório.</li>
		<li>Medida HVR 9 dias após a transfecção do adenovírus.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>O'donnell, C. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leptin+prevents+respiratory+depression+in+obesity%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Leptin prevents respiratory depression in obesity.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 159, 1477-1484 (1999).</li>
<li>Polotsky, V. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Female+gender+exacerbates+respiratory+depression+in+leptin-deficient+obesity%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Female gender exacerbates respiratory depression in leptin-deficient obesity.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 164, 1470-1475 (2001).</li>
<li>Bassi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+leptin+replacement+enhances+chemorespiratory+responses+in+leptin-deficient+mice+independent+of+changes+in+body+weight%5BTitle%5D)+AND+%22Pflu%CC%88gers+Archiv%3A+European+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Central leptin replacement enhances chemorespiratory responses in leptin-deficient mice independent of changes in body weight.</a> Pflügers Archiv: European Journal of Physiology. 464, 145-153 (2012).</li>
<li>Inyushkina, E. M., Merkulova, N. A., Inyushkin, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+the+respiratory+activity+of+leptin+at+the+level+of+the+solitary+tract+nucleus%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Behavioral+Physiology%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of the respiratory activity of leptin at the level of the solitary tract nucleus.</a> Neuroscience and Behavioral Physiology. 40, 707-713 (2010).</li>
<li>Considine, R. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Serum+immunoreactive-leptin+concentrations+in+normal-weight+and+obese+humans%5BTitle%5D)+AND+%22New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Serum immunoreactive-leptin concentrations in normal-weight and obese humans.</a> New England Journal of Medicine. 334, 292-295 (1996).</li>
<li>Maffei, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leptin+levels+in+human+and+rodent%3A+measurement+of+plasma+leptin+and+ob+RNA+in+obese+and+weight-reduced+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Leptin levels in human and rodent: measurement of plasma leptin and ob RNA in obese and weight-reduced subjects.</a> Nature Medicine. 1, 1155-1161 (1995).</li>
<li>Phipps, P. R., Starritt, E., Caterson, I., Grunstein, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+serum+leptin+with+hypoventilation+in+human+obesity%5BTitle%5D)+AND+%22Thorax%22%5BJournal%5D)">Association of serum leptin with hypoventilation in human obesity.</a> Thorax. 57, 75-76 (2002).</li>
<li>Berger, S., Polotsky, V. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leptin+and+Leptin+Resistance+in+the+Pathogenesis+of+Obstructive+Sleep+Apnea%3A+A+Possible+Link+to+Oxidative+Stress+and+Cardiovascular+Complications%5BTitle%5D)+AND+%22Oxidative+Medicine+and+Cellular+Longevity%22%5BJournal%5D)">Leptin and Leptin Resistance in the Pathogenesis of Obstructive Sleep Apnea: A Possible Link to Oxidative Stress and Cardiovascular Complications.</a> Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2018, 5137947(2018).</li>
<li>Ribeiro, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+fat+diet+blunts+the+effects+of+leptin+on+ventilation+and+on+carotid+body+activity%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">High fat diet blunts the effects of leptin on ventilation and on carotid body activity.</a> The Journal of Physiology. 96, 3187-3199 (2018).</li>
<li>Yuan, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leptin+signaling+in+the+carotid+body+regulates+a+hypoxic+ventilatory+response+through+altering+TASK+channel+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Physiology%22%5BJournal%5D)">Leptin signaling in the carotid body regulates a hypoxic ventilatory response through altering TASK channel expression.</a> Frontiers in Physiology. 9, 249(2018).</li>
<li>Caballero-Eraso, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leptin+acts+in+the+carotid+bodies+to+increase+minute+ventilation+during+wakefulness+and+sleep+and+augment+the+hypoxic+ventilatory+response%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Leptin acts in the carotid bodies to increase minute ventilation during wakefulness and sleep and augment the hypoxic ventilatory response.</a> The Journal of Physiology. 591, 151-172 (2018).</li>
<li>Jun, J. C., Shin, M. K., Yao, Q., Devera, R., Fonti-Bevans, S., Polotsky, V. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoneutrality+modifies+the+impact+of+hypoxia+on+lipid+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+Endocrinology+and+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Thermoneutrality modifies the impact of hypoxia on lipid metabolism.</a> American Journal of Physiology Endocrinology and Metabolism. 304, 424-435 (2012).</li>
<li>Polotsky, V. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+interrupted+leptin+pathways+on+ventilatory+control%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Impact of interrupted leptin pathways on ventilatory control.</a> Journal of Applied Physiology. 96, 991-998 (2004).</li>
<li>Pho, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+leptin+replacement+on+sleep-disordered+breathing+in+the+leptin-deficient+ob%2Fob+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">The effect of leptin replacement on sleep-disordered breathing in the leptin-deficient ob/ob mouse.</a> Journal of Applied Physiology. 120, 78-86 (2016).</li>
<li>Hernandez, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+whole+body+plethysmography+system+for+the+continuous+characterization+of+sleep+and+breathing+in+a+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Novel whole body plethysmography system for the continuous characterization of sleep and breathing in a mouse.</a> Journal of Applied Physiology. 112, 671-680 (2012).</li>
<li>Powell, F. L., Milsom, W. K., Mitchell, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time+domains+of+the+hypoxic+ventilatory+response%5BTitle%5D)+AND+%22Respiration+Physiology%22%5BJournal%5D)">Time domains of the hypoxic ventilatory response.</a> Respiration Physiology. 112, 123-134 (1998).</li>
<li>Drorbaugh, J. E., Fenn, W. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+barometric+method+for+measuring+ventilation+in+newborn+infants%5BTitle%5D)+AND+%22Pediatrics%22%5BJournal%5D)">A barometric method for measuring ventilation in newborn infants.</a> Pediatrics. 16, 81-87 (1955).</li>
<li>Duffin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+the+ventilatory+response+to+hypoxia%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Measuring the ventilatory response to hypoxia.</a> The Journal of Physiology. 587, 285-293 (2007).</li>
<li>Teppema, L. J., Dahan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Ventilatory+Response+to+Hypoxia+in+Mammals%3A+Mechanisms%2C+Measurement%2C+and+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">The Ventilatory Response to Hypoxia in Mammals: Mechanisms, Measurement, and Analysis.</a> Physiological Reviews. 90, 675-754 (2010).</li>
<li>Nurse, C. A., Fearon, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carotid+body+chemoreceptors+in+dissociated+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Microscopy+Research+and+Technique%22%5BJournal%5D)">Carotid body chemoreceptors in dissociated cell culture.</a> Microscopy Research and Technique. 59, 249-255 (2002).</li>
<li>Kumar, P., Prabhakar, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripheral+chemoreceptors%3A+function+and+plasticity+of+the+carotid+body%5BTitle%5D)+AND+%22Comprehensive+Physiology%22%5BJournal%5D)">Peripheral chemoreceptors: function and plasticity of the carotid body.</a> Comprehensive Physiology. 2, 141-219 (2012).</li>
<li>Roux, J. C., Peyronnet, J., Pascual, O., Dalmaz, Y., Pequignot, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ventilatory+and+central+neurochemical+reorganisation+of+O2+chemoreflex+after+carotid+sinus+nerve+transection+in+rat%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Ventilatory and central neurochemical reorganisation of O2 chemoreflex after carotid sinus nerve transection in rat.</a> The Journal of Physiology. 522, 493-501 (2000).</li>
</ol>

Os autores não têm interesses ou divulgações conflitantes.

O foco principal do nosso estudo foi examinar os efeitos respiratórios da sinalização de leptina no Cb. Vários protocolos foram desenvolvidos para avaliar o papel da leptina de forma mecanicista. Em primeiro lugar, a contribuição específica da TCc para o HVR foi analisada por quantificação cuidadosa do HVR durante os primeiros 2 min de exposição hipóxico. Em segundo lugar, a relevância da Cb na regulação up mediada pela leptina do controle da respiração foi examinada por duas abordagens complementares. Em camundongos mag...

Um adipócito produzido hormônio leptina atua no hipotálamo para suprimir a ingestão de alimentos e aumentar a taxa metabólica. Estudos realizados em nosso laboratório1,2 e por outros investigadores3,4 mostraram que a leptina aumenta a resposta hipercapônica ventilatória (HVR) prevenindo a hipoventilação da obesidade na leptina obesidade deficiente. No entanto, a maioria dos indivíduos obesos têm altos níveis de leptina plasmática e demonstram resistência aos efeitos metabólicos e respiratórios do hormônio5,6,7,8. A resistência à leptina é multifatorial, mas a permeabilidade limitada da barreira sangue-cérebro (BBB) à leptina desempenha um papel importante. Propomos que a leptina aja abaixo do BBB em um órgão-chave de sensibilidade hipóxico periférica, os corpos carótidas (Cb), para defender a respiração em indivíduos obesos. CBs expressar a longa isoforme funcional do receptor de leptina, LepRb, mas o papel da Cb em efeitos respiratórios da leptina não foi suficientemente elucidado9,10.
O objetivo do nosso método era examinar o efeito da sinalização de leptina no CB no HVR. Nossa lógica era realizar (a) perda de experimentos de função infundindo leptina em camundongos com corpos carótidos intactos e corpos carótidos denervatados seguidos por medições de HVR; (b) ganho de experimentos de função em camundongos db/db sem LepRb,no qual medimos o HVR na linha de base e após a expressão de LepRb exclusivamente em CB. A vantagem de nossas técnicas era que nós executamos todas nossas experiências em ratos desenfreados desenfreados durante o sono e o wakefulness. Investigadores anteriores realizaram seus experimentos anestesia9 ou não mediram os efeitos da leptina durante o sono10. Além disso, nosso estudo é o primeiro a utilizar um ganho único de abordagem de função com expressão seletiva de LepRb em Cb descrita acima.
No contexto amplo, nossa abordagem pode ser generalizada para outros receptores expressos na Cb e seu papel na sensibilidade hipóxico. Os investigadores podem infundir um ligand a um receptor do interesse e medir o HVR na linha de base e após o denervation do CB. Como uma abordagem complementar, um receptor de interesse pode ser superexpresso nas medições de CB e HVR pode ser realizado antes e depois da superexpressão usando nossa tecnologia descrita neste manuscrito.

<table><tbody><tr><td>1 mL de seringas de insulina</td><td>BD Biosciences</td><td>309311</td><td></td></tr><tr><td>1x PBS (pH 7,4)</td><td>Gibco</td><td>10010-023</td><td>500 ml</td></tr><tr><td>Ad-Lacz</td><td>Dr. Christopher Rhodes (Universidade de Chicago)</td><td></td><td>1 x 1010 pfu/mL</td></tr><tr><td>Ad-LepRb-GFP</td><td>Vector Biolabs</td><td>ADV-263380</td><td>2-5 x 1010 pfu/mL</td></tr><tr><td>Carrinho anestésico</td><td>Atlantic Biomedical</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Betadine</td><td>Purdue Products Ltd.</td><td>12496-0757-5</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorfina (Buprenex)</td> <td>Reckitt Benckiser Healthcare Ltd.</td><td>12496-0757-5</td><td>0,3 mg / mL</td></tr><tr><td>C57Bl / 6J</td><td>Jackson laboratório</td><td>000664</td><td>Ratos Cepa</td></tr><tr><td>Algodão Gaze Esponjas</td><td>Fisherbrand</td><td>22-362-178</td><td></td></tr><tr><td>db / db</td><td>Jackson laboratório</td><td>000697</td><td>Ratos Cepa</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Pharmco-AAPER</td><td>111000200</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurano</td><td>Vetone</td><td>502017</td><td></td></tr><tr><td>Lab Gráfico</td><td>Data Science International (DSI)</td><td></td><td>Software</td></tr><tr><td>Matrigel Matrix</td><td>BD Biosciences</td><td>356234</td><td></td></tr><tr><td>Micro Spring Scissors</td><td>World Precision Instruments (WPI)</td><td>14124</td><td></td></tr><tr><td>Mouse Ox Plus</td><td>STARR Life Sciences Corp.</td><td></td><td>Software</td></tr><tr><td>Mouse Ox Plus Collar Sensor</td><td>STARR Life Sciences Corp.</td><td>015022-2</td><td>Clipe de Colar Médio Especial 7"</td></tr><tr><td>Câmara de Pletismografia de Corpo Inteiro de Camundongo</td><td>Data Science International (DSI)</td><td>PLY3211</td><td></td></tr><tr><td>Ohio Care Plus Incubadora</td><td>Ohmeda</td><td>HCHD000173</td><td></td></tr><tr><td>Tesoura Operacional</td><td>World Precision Instruments (WPI)</td><td>501753-G</td><td></td></tr><tr><td>Bomba Osmótica</td> Reta <td>Alzet</td><td>1003D</td><td>1 &mu; L/h, 3 dias</td></tr><tr><td>Fenol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4557</td><td></td></tr><tr><td>Proteína de leptina de camundongo recombinante</td><td>R& D systems</td><td>498-OB-05M</td><td>5 mg</td></tr><tr><td>Salino</td><td>RICCA Químico</td><td>7210-16</td><td>0,9% Cloreto de Sódio</td></tr><tr><td>Sutura Cirúrgica Estéril</td><td>DemeTech</td><td>DT-639-1</td><td>Seda, tamanho 6-0</td></tr><tr><td>Termômetro</td><td>Soluções Inovadoras de Calibração (INNOCAL)</td><td>EW 20250-91</td><td></td></tr></tbody></table>

abordagem experimental para examinar a sinalização de leptina nos corpos carótidas e seus efeitos sobre o controle da respiração

Experimental Approach to Examine Leptin Signaling in the Carotid Bodies and its Effects on Control of Breathing

Uma leptina hormonal produzida por adiócito é um estimulante respiratório potente, que pode desempenhar um papel importante na defesa da função respiratória na obesidade. Os corpos carótidas (CB), um órgão-chave da sensibilidade hipóxico periférica, expressam a longa isoforme funcional do receptor de leptina (LepRb),mas o papel da sinalização de leptina no controle da respiração não foi totalmente elucidado. Examinamos a resposta ventilatória hipóxico (HVR) (1) em camundongos C57BL/6J antes e depois da infusão de leptina na linha de base e após a denervação do CB; (2) em LepRb-deficientes camundongos obesos db/db na linha de base e após a superexpressão leprb em CBs. Em camundongos C57BL/6J, a leptina aumentou o HVR e os efeitos da leptina no HVR foram abolidos pela denervação do CB. Em camundongos db/db, a expressão de LepRb em CB aumentou o HVR. Portanto, concluímos que a leptina atua na Cb para aumentar as respostas à hipóxia.

A infusão contínua de leptina aumentou significativamente o HVR em camundongos C57BL/6J magros de 0,23 para 0,31 mL/min/g/ΔFiO2 (P &lt; 0,001, Figura 2)11. A CSND aboliu o aumento induzido pela leptina no HVR (Figura 2),enquanto nenhum efeito atenuante do CSND no HVR foi observado em grupo de cirurgia simulada após a infusão de leptina.
Expressão de LepRb no CB de LepRb</...

Nosso estudo se concentra nos efeitos da sinalização de leptina no corpo carótida (Cb) na resposta ventilatória hipóxico (HVR). Realizamos experimentos de "perda de função" medindo o efeito da leptina no HVR após a denervação do CB e experimentos de "ganho de função" medindo HVR após superexpressão do receptor de leptina na Cb.

Abordagem experimental para examinar a sinalização de leptina nos corpos carótidas e seus efeitos sobre o controle da respiração

An adipocyte-produced hormone leptin is a potent respiratory stimulant, which may play an important role in defending respiratory function in obesity. The ...

Nosso protocolo pode ser usado para examinar os efeitos respiratórios da leptina no corpo carótida no controle respiratório chemoreflex periférico, e respostas fisiológicas à hipóxia. Também podemos avaliar os efeitos da perda e do ganho da função corporal carótida usando denervação cirúrgica e química e transfecção de adenovírus, respectivamente. Antes de iniciar o procedimento, meça a temperatura dentro de uma câmara de plasthemagrophy corporal personalizada e meça a umidade relativa do laboratório.Em seguida, meça o peso corporal e a temperatura retal do rato experimental. Coloque o rato dentro da câmara e coloque uma coleira de oxímetro ao redor do pescoço raspado do animal. E certifique-se de selar completamente a câmara para evitar vazamentos de ar.Aguarde aproximadamente 30 minutos até que o mouse fique quieto e a câmara esteja em um volume constante. Antes de começar a registrar os sinais respiratórios e a saturação periférica de oxigênio na normoxia. Após 20 minutos de normoxia, exponha o animal a um fluxo constante de gás misto de 10% de oxigênio e 3% de dióxido de carbono.E começar a registrar o primeiro ciclo de hipóxia aguda em sinais respiratórios e saturação de oxigê

experimental-approach-to-examine-leptin-signaling-carotid-bodies-its

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

O objetivo é apresentar um novo método, a respiração de controle de estimulação elétrica (BreEStim) para a gestão da dor neuropática e espasticidade.

Respiração controlada Estimulação Elétrica (BreEStim) para tratamento de dor neuropática e espasticidade

A sinalização vagal aferente transmite informações importantes ao sistema nervoso central a partir de receptores localizados em órgãos do abdômen e tórax. Os gânglios nodosos dos nervos vagos contêm muitos tipos de receptores que modulam a atividade vagal. Este protocolo descreve um método de injeções locais de neuroquímicos nos gânglios nodosos.

Um método de Nodoso Gânglios Injecção em ratos Sprague-Dawley

O impulso respiratório central está localizado no tronco cerebral. A saída motora respiratória espontânea de um tronco encefálico-medula espinhal isolado é registrada pela colocação de um eletrodo na quarta raiz ventral. Essa abordagem experimental é valiosa para investigações farmacológicas ou para a avaliação de desafios respiratórios e manipulações genéticas no comportamento motor rítmico.

Eletrofisiologia no isolado do tronco encefálico-espinal Preparações do cordão umbilical de recém-nascidos Roedores permite a gravação de saída Neural Rede Respiratory

Aqui, apresentamos um protocolo baseado na detecção imunohistológica da proteína c-FOS, uma técnica clássica usada para a identificação de populações neuronais envolvidas em respostas fisiológicas específicas in vivo e ex vivo.

A proteína c-Fos Detecção imuno: Uma ferramenta útil como um marcador de vias centrais envolvidos em respostas fisiológicas específicas<em&gt; In Vivo</em&gt; e<em&gt; Ex Vivo</em

O método de transformação rápida de sangue pode ser usado em seres humanos e produz níveis mais elevados de péptidos, bem como permite a avaliação da forma molecular correcto. Portanto, este método vai ser uma ferramenta valiosa na investigação peptídeo.

Um método rápido para processamento de sangue para aumentar o rendimento dos níveis plasmáticos de peptídeos no sangue humano

A incidência da obesidade está aumentando e aumenta o risco de doenças pulmonares crônicas. Estabelecer os mecanismos subjacentes e estratégias preventivas, animal bem definido modelos são necessários. Aqui, nós fornecemos três métodos (teste de tolerância à glicose, pletismografia de corpo e fixação do pulmão) para estudar o efeito da obesidade sobre os resultados pulmonares em camundongos.

Teste de tolerância à glicose intraperitoneal, medição da função pulmonar e a fixação do pulmão para estudar o impacto da obesidade e metabolismo prejudicado em resultados pulmonares

A pletimografia barométrica desenfreada é usada para quantificar o padrão de respiração em camundongos acordados. Mostramos que 15 segmentos s sob um protocolo padronizado exibem valores semelhantes a uma longa duração de respiração silenciosa. Essa metodologia também permite a quantificação de apnéia e respiração aumentada durante a primeira hora na câmara.

Método para obter padrão de respiração em camundongos senescentes através de plethysmografia barométrica sem restrições

O barorreflexo é um mecanismo de regulação da frequência cardíaca pelo sistema nervoso autônomo em resposta a alterações da pressão arterial. Descrevemos uma técnica cirúrgica para implantar transmissores de telemetria para medição contínua e simultânea de eletrocardiograma e pressão arterial em camundongos. Isso pode determinar a sensibilidade barorreflexa espontânea, um importante marcador prognóstico para doença cardiovascular.

Implantação de ECG Telemétrico Combinado e Transmissores de Pressão Arterial para Determinação da Sensibilidade Barorreflexa Espontânea em Camundongos Conscientes

Aqui apresentamos um protocolo para o crescimento de subtipos específicos de células hipotalâmicas em cultura. As células podem ser selecionadas com base em marcadores de membrana oportunos/únicos e usadas em muitas aplicações, incluindo imunofluorescência, ensaios eletrofisiológicos e bioquímicos.

Isolamento de neurônios hipotalâmicos direcionados para estudos de regulação hormonal, metabólica e elétrica

Este artigo detalha como usar contínuo fluxo de câmaras de hipóxia para gerar atmosferas com concentrações definidas de...

Criando ambientes definidos gasosos para estudar os efeitos da hipóxia na<em&gt; C. elegans</em

Explore a sinalização de leptina nos corpos carótidos e seus efeitos sobre o controle da respiração em modelos murinos. Este método utiliza pletismografia de corpo inteiro e técnicas de denervação para investigar respostas ventilatórias à hipóxia.

Abordagem experimental para examinar a sinalização de leptina nos corpos carótidas e seus efeitos sobre o controle da respiração (Vídeo) | JoVE Journal

Abordagem experimental para examinar a sinalização de leptina nos corpos carótidas e seus efeitos sobre o controle da respiração

Explorar mais vídeos