تقييم قدرة معالجة الدهون في الجسم كله في الفئران
Summary
توفر هذه الورقة ثلاثة اختبارات سهلة ويمكن الوصول إليها لتقييم استقلاب الدهون في الفئران.
Abstract
تقييم التمثيل الغذائي للدهون هو حجر الزاوية في تقييم وظيفة التمثيل الغذائي، ويعتبر أساسيا لدراسات التمثيل الغذائي في الجسم الحي. الدهون هي فئة من العديد من الجزيئات المختلفة مع العديد من المسارات المشاركة في التوليف والتمثيل الغذائي. هناك حاجة إلى نقطة انطلاق لتقييم الهموستاسي الدهون للتغذية والسمنة البحوث. تصف هذه الورقة ثلاث طرق سهلة ويمكن الوصول إليها تتطلب القليل من الخبرة أو الممارسة لإتقانها ، ويمكن تكييفها من قبل معظم المختبرات لفحص تشوهات التمثيل الغذائي للدهون في الفئران. هذه الطرق هي (1) قياس العديد من جزيئات الدهون في مصل الصيام باستخدام مجموعات تجارية (2) القياس لقدرة على التعامل مع الدهون الغذائية من خلال اختبار التسامح داخل الدهون عن طريق الفم، و (3) تقييم الاستجابة لمجمع الصيدلانية، CL 316،243، في الفئران. معا، ستوفر هذه الطرق نظرة عامة عالية المستوى على قدرة التعامل مع الدهون في الفئران.
Introduction
الكربوهيدرات والدهون هما ركائز رئيسية لعملية التمثيل الغذائي للطاقة. يؤدي التمثيل الغذائي للدهون الشاذة إلى العديد من الأمراض البشرية، بما في ذلك داء السكري من النوع الثاني، وأمراض القلب والأوعية الدموية، وأمراض الكبد الدهنية، والسرطانات. يتم امتصاص الدهون الغذائية ، والدهون الثلاثية بشكل رئيسي ، من خلال الأمعاء في الجهاز اللمفاوي وتدخل الدورة الدموية الوريدية في chylomicrons بالقرب من القلب1. يتم حمل الدهون بواسطة جزيئات البروتين الدهني في مجرى الدم ، حيث يتم تحرير مويتات الأحماض الدهنية من خلال عمل ليباز البروتين الدهني في الأعضاء الطرفية مثل العضلات والأنسجة الدهنية2. يتم مسح الجسيمات المتبقية الغنية بالكوليسترول من الكبد3. وقد استخدمت الفئران على نطاق واسع في المختبرات كنموذج للبحوث لدراسة التمثيل الغذائي للدهون. مع مجموعة أدوات وراثية شاملة متاحة ودورة تربية قصيرة نسبيا ، فهي نموذج قوي لدراسة كيفية امتصاص الدهون وتوليفها واستقلابها.
نظرا لتعقيد عملية التمثيل الغذائي للدهون ، وعادة ما تستخدم دراسات الدهون المتطورة أو دراسات التتبع النظيري لتحديد مجموعات من أنواع الدهون أو التدفقات الأيضية ذات الصلة بالدهون والمصائر4،5. وهذا يخلق تحديا هائلا للباحثين دون معدات متخصصة أو خبرة. في هذه الورقة، نقدم ثلاثة اختبارات يمكن أن تكون بمثابة اختبارات أولية قبل استخدام التقنيات الصعبة تقنيا. وهي إجراءات غير نهائية للفئران ، وبالتالي مفيدة للغاية لتحديد الاختلافات المحتملة في قدرة التعامل مع الدهون وتضييق العمليات المتأثرة.
أولا، يمكن لقياس جزيئات الدهون في مصل الصيام أن يساعد المرء على التأكد من الملف الشخصي العام للدهون في الماوس. يجب صائم الفئران ، لأن العديد من أنواع الدهون ترتفع بعد الوجبات ، ويتأثر مدى الزيادة بشدة بتكوين النظام الغذائي. يمكن قياس العديد من جزيئات الدهون، بما في ذلك الكوليسترول الكلي والدهون الثلاثية والأحماض الدهنية غير الم استرضد (NEFA)، باستخدام عدة تجارية وقارئ لوحة التي يمكن قراءة امتصاص.
ثانيا، يقوم اختبار التسامح داخل الدهون عن طريق الفم بتقييم القدرة على التعامل مع الدهون كأثر صافي للامتصاص والتمثيل الغذائي. يسبب الدهون الداخلية المدارة عن طريق الفم ارتفاعا في مستويات الدهون الثلاثية المتداولة (1-2 ساعة) ، وبعد ذلك تعود مستويات الدهون الثلاثية في المصل إلى المستويات القاعدية (4-6 ساعات). يقدم هذا المقايسة معلومات حول مدى تمكن الماوس من التعامل مع الدهون الخارجية. القلب والكبد والأنسجة الدهنية البنية هي المستهلكين النشطين من الدهون الثلاثية، في حين أن الأنسجة الدهنية البيضاء يخزن كاحتياطي للطاقة. ستؤدي التغييرات في هذه الوظائف إلى اختلافات في نتائج الاختبار.
وأخيرا، يعتبر تعزيز تحلل الدهون لتعبئة الدهون المخزنة استراتيجية محتملة لفقدان الوزن. مستقبل β3-adrenergic مسار الإشارات في الأنسجة الدهنية يلعب دورا هاما في انحلال الدهون الدهون, وعلم الوراثة البشرية قد حددت فقدان وظيفة تعدد الأشكال Trp64Arg في مستقبلات β3-الأدرينالية المرتبطة السمنة6. CL 316,243, محددة وقوية β3-adrenergic مستقبلات ناهض, يحفز تحلل الدهون الأنسجة الدهنية والإفراج عن الجلسرين. تقييم استجابة الماوس لCL 316,243 يمكن أن توفر معلومات قيمة عن تطوير, تحسين, وفهم فعالية المركب.
بشكل جماعي ، يمكن استخدام هذه الاختبارات كشاشة أولية للتغيرات في الحالة الأيضية للدهون للفئران. ويتم اختيارهم لسهولة الوصول إلى الأجهزة والكواشف. مع النتائج المستمدة من هذه المقايسات، يمكن للباحثين تشكيل صورة عامة للياقة الأيضية لحيواناتهم واتخاذ قرار بشأن نهج أكثر تطورا واستهدافا.
Protocol
Representative Results
Discussion
تعمل المقايسات الثلاثة الموصوفة بقوة في المختبر ، مع بعض الاعتبارات الحرجة. الصيام بين عشية وضحاها مطلوب لتحديد مستويات الدهون في مصل الصيام واختبار التسامح داخل الدهون عن طريق الفم. لاختبار التسامح داخل الدهون عن طريق الفم، فمن الأهمية بمكان أن تدور الدم في درجة حرارة الغرفة لتقليل تشكي…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويدعم هذا العمل المعاهد الوطنية للصحة(NIH)، ومنحة R00-DK114498، ووزارة الزراعة في الولايات المتحدة (وزارة الزراعة الأمريكية)، منحة CRIS: 3092-51000-062 إلى Y. Z.
Materials
| 20% Intralipid | Sigma Aldrich | I141 | |
| BD Slip Tip Sterile Syringes 1ml | Shaotong | B07F1KRMYN | |
| CL 316,243 Hydrate | Sigma-Aldrich | C5976 | |
| Curved Feeding Needles (18 Gauge) | Kent Scientific | FNC-18-2-2 | |
| Free Glycerol Reagent | Sigma Aldrich | F6428 | |
| Glycerol Standard Solution | Sigma | G7793 | |
| HR SERIES NEFA-HR(2)COLOR REAGENT A | Fujifilm Wako Diagnostics | 999-34691 | |
| HR SERIES NEFA-HR(2)COLOR REAGENT B | Fujifilm Wako Diagnostics | 991-34891 | |
| HR SERIES NEFA-HR(2)SOLVENT A | Fujifilm Wako Diagnostics | 995-34791 | |
| HR SERIES NEFA-HR(2)SOLVENT B | Fujifilm Wako Diagnostics | 993-35191 | |
| Ketamine | Vedco | 50989-161-06 | |
| Matrix Plus Chemistry Reference Kit | Verichem | 9500 | |
| Micro Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-222-168 | |
| Microhematrocrit Capillary Tube, Not Heparanized | Fisher Scientific | 22-362-574 | |
| NEFA STANDARD SOLUTION | Fujifilm Wako Diagnostics | 276-76491 | |
| Phosphate Buffered Saline | Boston Bioproducts | BM-220 | |
| Thermo Scientific Triglycerides Reagent | Fisher Scientific | TR22421 | |
| Total Cholesterol Reagents | Thermo Scientifi | TR13421 | |
| Xylazine | Henry Schein | 11695-4022-1 |
References
- Dixon, J. B. Mechanisms of chylomicron uptake into lacteals. Annals of the New York Academy of Sciences. 1207, 52-57 (2010).
- Nuno, J., de Oya, M. Lipoprotein lipase: review. Revista Clínica Española. 170 (3-4), 83-87 (1983).
- Williams, K. J. Molecular processes that handle — and mishandle — dietary lipids. Journal of Clinical Investigation. 118 (10), 3247-3259 (2008).
- Burla, B., et al. MS-based lipidomics of human blood plasma: a community-initiated position paper to develop accepted guidelines. Journal of Lipid Research. 59 (10), 2001-2017 (2018).
- Umpleby, A. M. Hormone measurement guidelines: Tracing lipid metabolism: the value of stable isotopes. Journal of Endocrinology. 226 (3), 1-10 (2015).
- Mitchell, B. D., et al. A paired sibling analysis of the beta-3 adrenergic receptor and obesity in Mexican Americans. Journal of Clinical Investigation. 101 (3), 584-587 (1998).
- Mahoney, L. B., Denny, C. A., Seyfried, T. N. Caloric restriction in C57BL/6J mice mimics therapeutic fasting in humans. Lipids in Health and Disease. 5, 13 (2006).
- Hayek, T., et al. Dietary fat increases high density lipoprotein (HDL) levels both by increasing the transport rates and decreasing the fractional catabolic rates of HDL cholesterol ester and apolipoprotein (Apo) A-I. Presentation of a new animal model and mechanistic studies in human Apo A-I transgenic and control mice. Journal of Clinical Investigation. 91 (4), 1665-1671 (1993).
- Hogarth, C. A., Roy, A., Ebert, D. L. Genomic evidence for the absence of a functional cholesteryl ester transfer protein gene in mice and rats. Comparative Biochemistry and Physiology – Part B: Biochemistry & Molecular Biology. 135 (2), 219-229 (2003).
- Tall, A. R. Functions of cholesterol ester transfer protein and relationship to coronary artery disease risk. Journal of Clinical Lipidology. 4 (5), 389-393 (2010).
- Singh, A. K., Singh, R. Triglyceride and cardiovascular risk: A critical appraisal. Indian Journal of Endocrinology and Metabolism. 20 (4), 418-428 (2016).
- Miller, M., et al. Triglycerides and cardiovascular disease: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 123 (20), 2292-2333 (2011).
- Dron, J. S., Hegele, R. A. Genetics of Hypertriglyceridemia. Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 11, 455 (2020).
- Dole, V. P. A relation between non-esterified fatty acids in plasma and the metabolism of glucose. Journal of Clinical Investigation. 35 (2), 150-154 (1956).
- Bartelt, A., et al. Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance. Nature Medicine. 17 (2), 200-205 (2011).
- de Souza, C. J., Burkey, B. F. Beta 3-adrenoceptor agonists as anti-diabetic and anti-obesity drugs in humans. Current Pharmaceutical Design. 7 (14), 1433-1449 (2001).
- Braun, K., Oeckl, J., Westermeier, J., Li, Y., Klingenspor, M. Non-adrenergic control of lipolysis and thermogenesis in adipose tissues. Journal of Experimental Biology. 221, (2018).
