הערכת יכולת טיפול בליפידים בכל הגוף בעכברים
Summary
מאמר זה מספק שלוש גישות קלות ונגישות להערכת חילוף החומרים של השומנים בעכברים.
Abstract
הערכת חילוף החומרים של השומנים היא אבן יסוד בהערכת תפקוד חילוף החומרים, והיא נחשבת חיונית למחקרי חילוף החומרים של vivo. שומנים הם סוג של מולקולות רבות ושונות עם מסלולים רבים המעורבים בסינתזה שלהם ואת חילוף החומרים. נקודת התחלה להערכת hemostasis שומנים עבור תזונה ומחקר השמנת יתר יש צורך. מאמר זה מתאר שלוש שיטות קלות ונגישות הדורשות מעט מומחיות או תרגול כדי לשלוט, וזה יכול להיות מותאם על ידי רוב המעבדות כדי לסנן עבור חריגות חילוף החומרים השומנים בעכברים. שיטות אלה הן (1) מדידה מספר מולקולות שומנים בסרום צום באמצעות ערכות מסחריות (2) בדיקה ליכולת טיפול שומנים תזונתיים באמצעות בדיקת סובלנות תוך ליפיד אוראלי, ו -(3) הערכת התגובה לתרכובת תרופות, CL 316,243, בעכברים. יחד, שיטות אלה יספקו סקירה ברמה גבוהה של יכולת טיפול בשומנים בעכברים.
Introduction
פחמימות ושומנים הם שני מצעים עיקריים לחילוף חומרים של אנרגיה. חילוף חומרים חריג של שומנים בדם גורם למחלות אנושיות רבות, כולל סוכרת מסוג II, מחלות לב וכלי דם, מחלות כבד שומני וסרטן. שומנים תזונתיים, בעיקר טריגליצרידים, נספגים דרך המעי לתוך מערכת הלימפה ונכנסים למחזור הדם הוורי ב chylomicrons ליד הלב1. שומנים נישאים על ידי חלקיקי ליפופרוטאין במחזור הדם, שם moieties חומצת שומן משוחררים על ידי הפעולה של ליפופרוטאין ליפאז באיברים היקפיים כגון שריר ורקמתשומן 2. שאריות השרידים העשירות בכולסטרול מנוקות על ידי הכבד3. עכברים היו בשימוש נרחב במעבדות כמודל מחקר לחקר חילוף החומרים של השומנים. עם ערכות כלים גנטיות מקיפות זמינות ומחזור רבייה קצר יחסית, הם מודל רב עוצמה לחקר האופן שבו שומנים נספגים, מסונתזים ומטבוליזם.
בשל המורכבות של חילוף החומרים של השומנים, מחקרי lipidomics מתוחכמים או מחקרי מעקב איזוטופיים משמשים בדרך כלל כדי לכמת אוספים של מינים שומנים או שטפים מטבוליים הקשורים שומניםוגורלות 4,5. זה יוצר אתגר עצום לחוקרים ללא ציוד מיוחד או מומחיות. במאמר זה, אנו מציגים שלוש בדיקות שיכולות לשמש מבדיקות ראשוניות לפני שימוש בטכניקות מאתגרות מבחינה טכנית. הם נהלים שאינם סופניים עבור העכברים, ולכן שימושי מאוד לזיהוי הבדלים פוטנציאליים ביכולת טיפול בשומנים וצמצום התהליכים המושפעים.
ראשית, מדידת מולקולות השומנים בסרום בצום יכולה לעזור לוודא את פרופיל השומנים הכללי של העכבר. עכברים צריכים להיות צמים, כי מינים שומנים רבים לעלות לאחר הארוחות, ואת היקף הגידול מושפע מאוד על ידי הרכב הדיאטה. מולקולות שומנים רבים, כולל כולסטרול כולל, טריגליצריד וחומצת שומן לא אסטרית (NEFA), ניתן למדוד באמצעות ערכה מסחרית וקורא לוחות שיכול לקרוא ספיגה.
שנית, בדיקת סובלנות תוך ליפיד אוראלי מעריכה את יכולת הטיפול בשומנים כהשפעה נטו של ספיגה וחילוף חומרים. אינטרליפיד המנוהל בעל פה גורם לעלייה חדה ברמות הטריגליצריד במחזור (1-2 שעות), ולאחר מכן רמות הטריגליצריד בסרום חוזרות לרמות בזאליות (4-6 שעות). זה assay מציע מידע על כמה טוב עכבר יכול להתמודד עם שומנים אקסוגניים. רקמת שומן לב, כבד וחום הם צרכנים פעילים של טריגליצרידים, ואילו רקמת שומן לבנה מאחסנת אותה כמאגר אנרגיה. שינויים בפונקציות אלה יובילו להבדלים בתוצאות הבדיקה.
לבסוף, קידום lipolysis לגייס שומנים מאוחסנים נחשב אסטרטגיה אפשרית לירידה במשקל. מסלול איתות קולטן β3-adrenergic ברקמת השומן ממלא תפקיד חשוב בליפוליזה אדיפוזיט, והגנטיקה האנושית זיהתה פולימורפיזם Trp64Arg אובדן תפקוד ב β3-קולטן adrenergic בקורלציה עם השמנת יתר6. CL 316,243, אגוניסט קולטן β3-adrenergic ספציפי וחזק, מגרה ליפוליזה של רקמת שומן ושחרור של גליסול. הערכה של תגובת העכבר CL 316,243 יכול לספק מידע בעל ערך על הפיתוח, שיפור, והבנה של היעילות של המתחם.
באופן קולקטיבי, בדיקות אלה יכולות לשמש כמסך ראשוני לשינויים במצב חילוף החומרים של השומנים של עכברים. הם נבחרים לנגישות של המכשירים והריגנטים. עם התוצאות הנגזרות מבדים אלה, החוקרים יכולים ליצור תמונה כוללת של הכושר המטבולי של בעלי החיים שלהם ולהחליט על גישות מתוחכמות וממוקדמות יותר.
Protocol
Representative Results
Discussion
שלושת הבדיקות המתוארות מתפקדות היטב במעבדה, עם כמה שיקולים קריטיים. צום בן לילה נדרש לקביעת רמות השומנים בסרום הצום ובדיקת סובלנות תוך ליפיד דרך הפה. עבור בדיקת סובלנות תוך ליפיד אוראלי, זה קריטי לסובב את הדם בטמפרטורת החדר כדי למזער את היווצרות שכבת השומן, במיוחד בנקודות זמן של שעה ו 2 שעו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכת על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH), מענק R00-DK114498, ומשרד החקלאות של ארצות הברית (USDA), מענק CRIS: 3092-51000-062 ל- 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).
