本稿は、肥満マウスにおける熱原性アディポサイトの基礎代謝率および酸化容量を測定するためのプロトコルを記述する。
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この記事について
サマリー
要約
エネルギー支出の測定は、代謝の変化が肥満につながる方法を理解するために必要です。マウスの基礎エネルギー消費量は、代謝ケージを使用して全身酸素消費量、CO2 産生、身体活動を測定することによって決定することができます。熱原性ブラウン/ベージュのアディポサイト(BA)は、特に低い周囲温度で、げっ歯類のエネルギー支出に大きく貢献しています。ここでは、肥満マウスのエネルギーを消費する基礎エネルギー支出と総BA容量の測定は、2つの詳細なプロトコルに記載されています:エネルギー支出が体重によって共変することを考えると、必要な分析である共分散(ANCOVA)の分析を用いて基礎エネルギー支出を測定するためのアッセイを設定する方法を最初に説明する。第2のプロトコルは、マウス における生体内における BAエネルギー支出能力を測定する方法を説明する。この手順は、身体活動によって引き起こされる支出を制限するために必要な麻酔を含み、続いてBAのエネルギー支出を活性化するβ3-アドレナリン作動薬CL-316,243の注入を伴う。これら 2 つのプロトコルとその制限事項は、最初の実験を成功させるために十分に詳細に説明されています。
概要
代謝は、細胞が成長し、その機能を実行するために使用する栄養素の取り込み、貯蔵、変換、および分解を担当する生化学的反応の統合として定義することができます。代謝反応は、栄養素に含まれるエネルギーを、細胞が新しい分子を合成して作業を実行するために使用できる形に変換します。これらの生化学的反応は、このエネルギーを生命を維持するために使用できる形に変換する上で本質的に非効率的です1。このような非効率は熱の形でエネルギー消費をもたらし、この熱産生は生物の標準代謝率(SMR)を定量化するために使用される。標準条件は、目を覚ますが、大人を休ませ、食品を摂取または消化せず、熱中性でストレスなしで、ストレスなしで起こる熱産生として古典的に定義された1。マウスにおける基底代謝率(BMR)または基礎エネルギー支出はSMRと呼ばれるが、軽度の熱ストレス(周囲温度21〜22°C)1の下で食物を摂取および消化する個体では。直接熱を測定する課題と困難は、間接的な熱量測定、すなわち酸素消費測定からの熱生産を計算し、BMRを決定するための最も一般的なアプローチとなる。酸素消費からBMRを計算することは、ATPを合成するためのミトコンドリアによる栄養素の酸化が生物で消費される全酸素の72%を占め、総酸素消費量の8%がミトコンドリアでも起こるがATP(結合されていない
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プロトコル
すべての実験は、カリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA)の制度的動物ケアおよび使用委員会によって承認されました。マウスは、代謝ケージ内で彼らの食事と水 の加性欲 を投与し、12hの光/暗いサイクルを有する温度制御された環境(〜21〜22または30°C)に収容した。8週齢の雌マウスは、8週間の高脂肪食またはチャウダイエットを与え、この研究に使用された。
1. 基礎代謝率(BMR)の測定
- 0.1 gの範囲の精度で体重計を使用してマウスの総体重を測定します。
注:これは、代謝ケージにマウスを収容する前に、代謝ケージへの順応期間の2〜3日後に行う必要があります。 - 適切な体組成分析システムを使用して、非麻酔マウスの脂肪および無駄のない質量を含む体組成を測定する( 材料表を参照)。
注:これらの測定は、エネルギー支出を決定するために必要であり、総体重測定と並行して実行されます(ステップ1.1)。 - 代謝ケージを設定し、順応期間を開始します。
メモ:代謝ケージシステムには、12ケージのハウジング温度と光を制御できるエンクロージャが含まれています(図1A、B)。各ケージには、水筒、フィーダー、グリッドがあります(
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結果
図4は、VO2、VCO2、熱生産/エネルギー支出(EE)、呼吸交換比(RER)、およびCLAMSシステムの代謝ケージを使用して得られたX、Y、Zの身体活動値を示す。CLAMS システムが提供する VO2 および VCO2 は、1 分間のガスの体積 (mL) であり、測定を開始する前に CLAMS ソフトウェアにこれらの重量値を入力することで、すでに体重または無駄のない質量値で除算できます。ただし、ANCOVA分析が必要でOxymaxソフトウェアがこれらの計算を行うことができないため、マウス群間の体重差が認められる場合は、体重値を入力しないでください。エネルギー消費(熱)は、Lusk方程式を使用してkcal/hで計算されます。マウスは夜行性であり、夜間/暗い期間により多くのエネルギーを費やすため、エネルギー支出の計算は光サイクルに従って分離する必要があります。予想通り、暗い段階の間のマウスは、図4Cに示すように、より高いO2.......
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ディスカッション
間接カロリー測定は、全身エネルギー支出を評価するために何年も使用されてきました 4.本明細書に記載されるこのプロトコルは、代謝ケージを使用して、基礎代謝率を測定し、 生体内の BA熱新生能力を決定する簡単な方法を提供する。
ここで説明する間接熱量測定法は、エネルギー支出値を体重値で割ることに誤解を与える可能性があることを確認しています。例えば、肥満を持つすべてのマウスモデルにおいて、エネルギー支出が体系的に低くなると結論付けることができます。しかし、総エネルギー支出は、肥満につながる食物摂取量の増加の場合のように、肥満の一部のマウスモデルでは高くなる可能性があります。したがって、エネルギー支出を脂肪量で割ると、エネルギー支出の一次欠陥のない肥満マウスの肥満を引き起こすプロセスの誤解が常に生じる。また、リーン質量の変化が生じた場合、リーン質量がエネルギー支出と共に変化するため、リーン質量による除算も不適切であり、エネルギー支出はリーン質量の変化よりも大幅に減少する可能性があります。これは、体重または無駄のない質量による.......
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開示事項
著者らは、この議定書に対する利益相反を宣言していない。M.L.は、エンスパイアバイオLLCの共同創設者兼コンサルタントです。
謝辞
MLはUCLAの医学部、P30 DK 41301(UCLA:DDRC NIH)およびP30 DK063491(UCSD-UCLA DERC)からのパイロット助成金によって資金提供されています。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| CLAMS-Oxymaxシステム | コロンバスインスツルメンツ | CLAMSセンターフィーダー-ENC | 環境エンクロージャーとジルコニア酸素センサーを含む |
| Oxymaxソフトウェア | 付きデスクトップPC HP / Columbus | N / A | PCは別途購入する必要があります |
| Drierite水差し(塩化コバルトインジケーター付き硫酸カルシウム) | フィッシャーサイエンティフィック | 23-116681 | 酸素センサーに入るガスを乾燥させる必要があり、湿度はセンサーを損傷する可能性があります |
| 体組成のNMR | エコーMRI | エコーMRI 100 | 生きているマウスの除脂肪量と脂肪量を測定します。ANCOVA解析に必要です。 |
| CL-316-243 | シグマ | C5976 | マウスに皮下注射して熱発生を活性化 |
| 高脂肪食 | 研究用ダイエット D12266B | 測定前および測定中にマウスに提供 | |
| ペントバルビタール/ネンブタール | DMAM | N/A | マウス用麻酔 |
| 一次標準グレードガス (タンクおよびレギュレーター) | Praxair | NI CD5000O6P-K/PRS 2012-2331-590 | 20.50% 酸素、0.50% CO2 とバランス、キャリブレーションに使用される窒素 |
参考文献
- Rolfe, D. F., Brown, G. C. Cellular energy utilization and molecular origin of standard metabolic rate in mammals. Physiological Reviews. 77 (3), 731-758 (1997).
- Heymsfield, S. B., et al. Human energy expenditure: advances in organ-tissue p....
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再版と許可
