RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Yağ asidi β-oksidasyonu, hepatositler de dahil olmak üzere birçok farklı hücre tipinde enerji üretmekten sorumlu önemli bir metabolik yoldur. Burada, 14C etiketli palmitik asit kullanarak taze izole edilmiş primer hepatositlerde yağ asidi β-oksidasyonunu ölçmek için bir yöntem açıklıyoruz.
Yağ asidi β-oksidasyonu, karaciğerin enerji taleplerini karşılamak ve tüm vücut glikoz homeostazını korumak ve açlık durumunda ekstra-hepatik organ fonksiyonunu desteklemek için gerekli olan ketogenez ve glukoneogenez gibi ek işlemler için substratlar ve kofaktörler sağlamak için önemli bir metabolik yoldur. Yağ asidi β-oksidasyonu, mitokondri ve peroksizomlarda meydana gelir ve yağ asitlerinin alımı ve aktivasyonu, enzim ekspresyon seviyeleri ve koenzim A ve NAD + gibi kofaktörlerin mevcudiyeti dahil olmak üzere çoklu mekanizmalarla düzenlenir. Karaciğer homojenatlarında yağ asidi β-oksidasyonunu ölçen tahlillerde, hücre lizisi ve kofaktörlerin suprafizyolojik seviyelerinin yaygın olarak eklenmesi, bu düzenleyici mekanizmaların etkilerini maskelemektedir. Ayrıca, homojenatlardaki organellerin bütünlüğünün kontrol edilmesi zordur ve preparatlar arasında önemli ölçüde değişebilir. Bozulmamış primer hepatositlerde yağ asidi β-oksidasyonunun ölçümü yukarıdaki tuzakların üstesinden gelir. Bu protokol, 14C etiketli palmitik asit ile inkübe edilmiş taze izole edilmiş birincil fare hepatositlerinin bir süspansiyonunda yağ asidi β-oksidasyonunun ölçülmesi için bir yöntemi açıklamaktadır. Saatlerce kültürden kaçınarak, bu yöntem, beslenen farelere kıyasla oruç tutan farelerden izole edilen hepatositlerde gözlenen yağ asidi β-oksidasyonunun aktivasyonu da dahil olmak üzere, orijinal karaciğerin protein ekspresyon seviyelerini ve metabolik yol aktivitesini daha iyi koruma avantajına sahiptir.
Yağ asidi β-oksidasyonu, lipid metabolizmasında önemli bir süreçtir ve yağ asidi sentezini ve diyetten alımını dengelemek için katabolik bir yol sağlar. Bu süreç, kalp kası, böbrek korteksi ve oruç tutmuş karaciğer dahil olmak üzere birçok organ için enerji üretir ve diyet, yağ dokusu lipolizi ve iç trigliserit depolarından elde edilen yağ asitlerini kullanır 1,2.
Yağ asidinin β-oksidasyon yolundan oksidasyonu, yağ açil zincirinin bir seferde iki karbon tarafından sırayla kısalmasına neden olur, asetil-CoA olarak salınır ve bu işlem hem mitokondride hem de peroksizomlarda gerçekleşir. Çoğu yağ asidi sadece β oksidasyona uğrarken, bazıları bu yola girmeden önce farklı karbonlarda oksitlenir. Örneğin, fitanik asit gibi 3-metil ikame edilmiş yağ asitleri, α-oksidasyon yoluna girmeden önce peroksizomlarda β-oksidasyon ile bir karbonun uzaklaştırılmasına uğrar. Benzer şekilde, bazı yağ asitleri ilk önce endoplazmik retikulumdaki terminal metil grubunun (ω-oksidasyon) oksidasyonu ile dikarboksilik yağ asitlerine dönüştürülür ve tercihen peroksizomlarda β-oksidasyon3 ile oksitlenir.
Spesifik organelden bağımsız olarak, bir yağ asidi önce β-oksidasyon yolundan oksitlenmek üzere bir koenzim A (CoA) tiyoesterine veya açil-CoA'ya dönüştürülmelidir. β-Mitokondriyal matriksteki uzun zincirli açil-CoAs'ın oksidasyonu, translokasyonları için karnitin mekiğine ihtiyaç duyar, burada karnitin palmitoyltransferaz 1 (CPT1), açil-CoAs'ın asilkarnitinlere dönüşümünü katalize eder ve bu işlemde hız sınırlayıcı enzimdir4. Mitokondriyal matrise aktarıldıktan sonra, açil-CoAs yeniden oluşturulur ve mitokondriyal β-oksidasyon makineleri için substratlar olarak işlev görür. Oruç tutulan durumda, hepatik mitokondride β-oksidasyon yoluyla üretilen asetil-CoA öncelikle ketogeneze kanalize edilir. Peroksizomlar, çok uzun zincirli, dallı zincirli ve dikarboksilik yağ asitlerinin β oksidasyonu için birincil bölge olarak işlev görür. Peroksizomlar, karnitin mekiğinin yağ asidi substratlarını ithal etmesini gerektirmez, bunun yerine ATP bağlayıcı kaset (ABC) taşıyıcıları ABCD1-35'in aktivitesi yoluyla karşılık gelen açil-CoAs'ı ithal eder. Peroksizomlar içinde, açil-CoA'lar daha sonra mitokondriyal yağ asidi β-oksidasyon makinesinden farklı olarak özel bir enzim seti tarafından oksitlenir. Hem mitokondri hem de peroksizomlar, yağlı açil zincirlerini oksitlemek için NAD + ve serbest CoA tedariki gerektirir. Karaciğerdeki CoA seviyelerinin, açlığa yanıt olarak arttığı ve bu durumda meydana gelen yağ asidi oksidasyon oranının artmasını desteklediği gösterilmiştir6. Ayrıca, peroksizomlarda artan CoA bozunumu, peroksizomal yağ asidi oksidasyonunda seçici bir azalmaya nedenolur 7. Bu nedenle, hücre içindeki yağ asidi oksidasyon süreci, yağ asitlerinin aktivasyonu, taşınması ve oksidasyonunda yer alan enzimlerin ekspresyon seviyeleri ve aktivitelerinin yanı sıra çoklu hücre altı bölmeler boyunca kofaktörlerin ve diğer metabolitlerin konsantrasyonları ile düzenlenir.
Yağ asidi oksidasyonunu ölçmek için doku homojenatları kullanan prosedürler, bu süreci düzenleyen ve destekleyen hücresel mimariyi tahrip eder ve bu da in vivo metabolizmayı doğru bir şekilde yansıtmayan bir veri toplanmasına yol açar. Kaplanmış primer hepatositleri kullanan teknikler bu sistemi korurken, izole hücrelerin uzun süre kültürlenmesi, hala hayvan içinde yaşarken hücrelerde bulunan in vivo gen ekspresyon profilinin kaybına neden olur 8,9. Aşağıdaki protokol, primer hepatositleri izole etmek ve [1-14C] palmitik asit kullanarak, izolasyondan hemen sonra ve süspansiyonda yağ asidi β-oksidasyon kapasitelerini test etmek için bir yöntemi açıklamaktadır. Tahlil, asitte çözünür metabolitler (ASM) veya [1-14 C] palmitik asit10,11'in β-oksidasyonu ile üretilen asetil-CoA gibi ürünlerle ilişkili radyoaktivitenin ölçümüne dayanmaktadır.
Fareler (C57BL / 6J, erkekler, 9-11 haftalık) üzerindeki tüm deneysel prosedürler, Batı Virginia Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komiteleri (IACUC) tarafından onaylanmıştır.
1. Hepatosit izolasyonu

Şekil 1: Perfüzyon aparatı ve perfüze karaciğer. (A) Karaciğeri kanüle etmek ve perfüze etmek için kullanılan iğneye bağlı çıkış hattına sahip peristaltik pompa. (B) Başarılı kanülasyon, karaciğerin derhal ve homojen bir şekilde ağartılması ile gösterilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Yağ asidi β-oksidasyon testi
NOT: Tahlil üçlü olarak gerçekleştirilir ve her reaksiyon karışımı 750.000 hücre, 1.35 mg / mL sığır serum albümini (BSA), 100 μM palmitik asit ve 2 mL'lik son hacimde 0.4 μCi [1-14C] palmitik asit içerir.
DİKKAT: Radyoaktif bileşikler tehlikelidir. Radyoaktif malzemenin Kurumsal, Eyalet ve Federal düzenlemelere uygun olarak satın alınması, taşınması, depolanması ve bertaraf edilmesi.
| Arabellekler/Medya Bileşenleri | Miktar | Son Konsantrasyon | Talimat -ları |
| Çözüm C | |||
| Kartal | 1.79 gr | 480 mM | 50 mL'ye su ekleyin. 4 °C'de depolayın |
| MgSOİ4 heptahidrat | 1.48 gr | 120 mM | |
| KH2PO4 | 0.81 gr | 119 mM | |
| Krebs-Henseleit Tamponu (KHB), kalsiyum içermez | |||
| Arjantin | 7.0 gr | 120 mM | 900 mL'ye su ekleyin, pH'ı 7,4'e ayarlayın ve son hacmi 1 L'ye getirin. |
| NaHCO3 | 2.0 gr | 24 mM | |
| 1 M HEPES pH 7.45 | 5 mL | 5 mM | |
| Glikoz | 1 veya 2 g | 5,6 veya 11 mM | |
| Çözüm C | 10 mL | ||
| Arabellek 1 | |||
| cesaret | 500 mL | Bileşenleri karıştırın ve filtreleyin. 4 °C'de depolayın | |
| 50 mM EGTA | 1,0 mL | 0,1 mM | |
| Arabellek 2 | |||
| cesaret | 500 mL | Bileşenleri karıştırın ve filtreleyin. 4 °C'de depolayın | |
| 1 M CaCl2 dihidrat | 686 μL | 1,4 mM | |
| Gentamisin çözeltisi | |||
| Gentamisin sülfat | 0.5 gr | 50 mg/mL | 10 mL'ye su ekleyin ve sterilize edin. Aliquot ve -20 °C'de saklayın |
| Kollajenaz çözeltisi | |||
| Kollajenaz I ve II karışımı | 10 mg | 7 mg/mL | Şişenin tüm içeriğini 1.43 mL su içinde çözün. Aliquot ve -20 °C'de saklayın |
| M199 Serisi | |||
| M199 Serisi | 1 kese | 900 mL'ye su ekleyin ve pH'ı 7.2-7.4'e ayarlayın. Son hacmi 1 L'ye getirin ve sterilize edin. 4 °C'de depolayın | |
| NaHCO3 | 2.2 gr | 26 mM | |
| 1 M HEPES (hücre kültürü sınıfı) | 25 mL | 25 mM | |
| Ekstra glikoz (sadece beslenen fareler için) | 1 gr | 11 mM | |
| BSA çözümü | |||
| Yağ asidi içermeyen BSA | 400 mg | (w/d) | 2 mL suda çözün. Aliquot ve -20 °C'de saklayın |
| Radyoaktif olmayan palmitik asit çözeltisi | |||
| Palmitik asit | 103 mg | 200 mM | 2 mL etanol içinde çözün, -20 °C'de saklayın |
| 1 M Perklorik asit | |||
| p Perklorik asit | 3,5 mL | 1 milyon | Su ile 40 mL'ye kadar seyreltin. Oda sıcaklığında saklayın |
Tablo 1: Hepatosit izolasyonu ve yağ asidi β-oksidasyon testi için gerekli tamponlar, ortamlar ve diğer çözeltiler
| Reaksiyon numarası | M199 ± İnhibitörleri | Hepatosit süspansiyonu (μL) | Substrat karışımı (μL) | ||||
| Ses seviyesi (μL) | Etomoksir | ||||||
| 1 | 750 | - | 37 °C'de ön ısıtma | 750 | 15 dakika boyunca 37 °C'de ön inkübasyon | 500 | 15 dakika boyunca 37 °C'de inkübe edin |
| 2 | |||||||
| 3 | |||||||
| 4 | + | ||||||
| 5 | |||||||
| 6 | |||||||
| 7 | + | Hemen durdurun | |||||
| 8 | |||||||
| 9 | |||||||
Tablo 2: Etomoksir varlığında ve yokluğunda üçlü olarak test edilen hepatosit süspansiyonu için deney düzeneği örneği.
Burada tarif edilen karaciğer perfüzyonu tipik olarak, tripan mavisi dışlaması ile tahmin edildiği gibi, ortalama% 80 canlılığa sahip 30-40 milyon hücre / karaciğer verir (Şekil 2). Perfüzyon Tamponları 1 ve 2'yi hazırlamak için kullanılan Krebs-Henseleit tamponundaki (KHB) tipik glikoz konsantrasyonu 11 mM'dir. Oruç tutan farelerden izole edilen hepatositlerde yağ asidi β-oksidasyonunu ölçerken, KHB'deki glikoz konsantrasyonu, açlık durumunu daha iyi temsil etmek için düşürülebilir. Şekil 2'de gösterildiği gibi, glikoz konsantrasyonunun 5.6 mM'ye düşürülmesinin, hepatositlerin verimi veya canlılığı üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur.
Tablo 2, CPT1'in güçlü bir inhibitörü olan etomoksir varlığında ve yokluğunda üçlü olarak test edilen bir hepatosit süspansiyonu için tipik bir deney düzeneğini ve dolayısıyla mitokondriyal yağ asidi oksidasyonu 10,13'ü göstermektedir. Bu veya diğer mitokondriyal yağ asidi oksidasyon inhibitörlerinin varlığında, [1-14C] palmitik asit oksidasyonu tarafından üretilen herhangi bir kalıntı 14 C etiketli ürün, peroksizomlardaki ilk β-oksidasyon döngüsüne atfedilebilir. Böylece mitokondriyal yağ asidi oksidasyonunun total yağ asidi β-oksidasyonuna katkısı, total (-etomoksir) ve peroksizomal (+ etomoksir) yağ asidi oksidasyonu arasındaki fark 7,14,15 olarak hesaplanabilir (Şekil 3).
Hepatositler için, [1-14 C] palmitik asidin β-oksidasyonunun ürünleri ile ilişkili radyoaktivitenin% 95'inden fazlası ASM'de bulunur ve geri kalanı 14C-CO210 olarak salınır. Arka plan radyoaktivitesi ile ilişkili dakika başına sayım (CPM), [1-14C] palmitik asit grubuna göre değişir. Bununla birlikte, 15 dakika boyunca substrat karışımı ile inkübe edilmesine izin verilen örneklerde elde edilen CPM'den hala önemli ölçüde düşüktürler (Şekil 3A). Beklendiği gibi, oruç tutan farelerden izole edilen hepatositler, bu yolakların bilinen aktivasyonu ile tutarlı olarak, hem mitokondriyal hem de peroksizomal yağ asidi β-oksidasyon oranlarında sağlam bir artış göstermektedir 16,17,18,19.

Şekil 2: Burada açıklanan prosedür kullanılarak izole edilen hepatositlerin yaşayabilirliği ve verimi. Hepatositler, ad libitum ile beslenen erkek farelerden izole edildi veya suya serbest erişim ile 16-18 saat boyunca gece boyunca oruç tutuldu. (A) Hepatosit canlılığı ve (B) karaciğer başına verim. Veriler, SEM ± bireysel hepatosit preparatları (daireler) üzerindeki ölçümlerin ortalaması (çubukları) olarak bildirilmiştir. Beslenen ve oruç tutan farelerden izole edilen hepatositler, eşleşmemiş iki kuyruklu bir Öğrenci t-testi kullanılarak karşılaştırılmıştır. * p < 0.05. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Beslenen ve oruç tutulan erkek farelerden izole edilen ve süspansiyonda test edilen hepatositlerde yağ asidi β-oksidasyon kapasitesi. Yeni izole edilmiş hepatositler, substrat karışımının eklenmesinden önce etomoksir (45 μM, +Eto) veya DMSO (araç, -Eto) ile önceden inkübe edildi. (A) Her tahlilde tanıtılan ve arka plan radyoaktivitesini, toplam (-Eto), peroksizomal (+Eto) ve mitokondriyal yağ asidi β-oksidasyonunu tahmin etmek için ayarlanan reaksiyonların ASM fraksiyonunda geri kazanılan toplam CPM. Bu veriler, herhangi bir düzeltme (arka plan, hücre numarası veya protein seviyeleri için) veya başka hesaplamalar uygulanmadan önce gösterilir. (B) (A)'daki veriler, arka plan için düzeltilmiş, tahlilin toplam hacmi, 1 milyon canlı hücreye normalleştirilmiştir ve beslenen ve oruç tutan farelerden izole edilen hepatositlerde palmitik asidin oksitlenme hızı olarak ifade edilmiştir. (C) Kullanılan tahmini 750.000 hepatosit/tahliline karşılık gelen toplam protein. (D) (A)'daki veriler (B)'deki gibi düzeltilmiş, ancak mg proteine normalleştirilmiştir. Veriler, SEM ± bireysel hepatosit preparatları (daireler) üzerindeki ölçümlerin ortalaması (çubukları) olarak bildirilmiştir. Beslenen ve oruç tutan farelerden izole edilen hepatositler, eşleşmemiş iki kuyruklu bir Öğrenci t-testi kullanılarak karşılaştırılmıştır. * p < 0.05; ** p 0,01 <. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Yazarların açıklayacağı bir çıkar çatışması yoktur.
Yağ asidi β-oksidasyonu, hepatositler de dahil olmak üzere birçok farklı hücre tipinde enerji üretmekten sorumlu önemli bir metabolik yoldur. Burada, 14C etiketli palmitik asit kullanarak taze izole edilmiş primer hepatositlerde yağ asidi β-oksidasyonunu ölçmek için bir yöntem açıklıyoruz.
Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından Roberta Leonardi'ye R35GM119528 hibesi ile desteklenmiştir.
| (R) - (+) - Etomoksir sodyum tuzu | Tocris Bioscience | 4539/10 | |
| [1-14C] -Palmitik asit, 50– 60 mCi/mmol, 0.5 mCi/mL | Amerikan Radyoaktif İşaretli Kimyasallar | ARC 0172A | |
| 1 M HEPES, steril | Corning | 25060CI | |
| 10 & mikro; L Pozitif deplasmanlı pipet için tek kullanımlık kılcal damarlar/pistonlar | Mettler Toledo | 17008604 | |
| 1000 & L, 200 ve mikro; L ve 10 &mikro; L pipetler ve uçlar | |||
| 5 mL, 10 mL ve 25 mL serolojik pipetler | |||
| 50 mL steril santrifüj tüpleri | CellTreat | 229421 | |
| %70 Perklorik asit | Fisher Scientific | A2296-1LB | |
| BSA, yağ asidi içermeyen | Fisher Scientific | BP9704100 | |
| CaCl2 dihidrat | MilliporeSigma | 223506 | |
| D-(+)-Glikoz | MilliporeSigma | G7021 | |
| EGTA | Altın Biyoteknoloji | E-217 | |
| Etanol | Pharmco | 111000200CSPP | |
| Filtre Sistemi, 0.22 & mu; m PES Filtre, 500 mL, Steril | CellTreat | 229707 | |
| Gentamisin sülfat | Altın Biyoteknoloji | G-400-25 | |
| HDPE, 6,5 mL sintilasyon şişeleri | Fisher Scientific | 03-342-3 | |
| Hemositometre | |||
| Hipodermik iğneler 22 G, BD'de 1.5 | Biosciences | 305156 | |
| İzofluran | VetOne | 502017 | |
| KCl | Fisher Scientific | BP366-1 | |
| KH2< / sub>PO4< / sub> | MilliporeSigma | P5655 | |
| Liberase TM Araştırma Sınıfı | MilliporeSigma | 5401119001 | Orta konsantrasyonda termolizin M199 ortamı ile saflaştırılmış kollajenaz I ve II'nin tanımlanmış karışımı |
| MilliporeSigma | M5017 | ||
| MgSO4 heptahidrat | MilliporeSigma | M1880 | |
| Mikrosantrifüj | Fisher Scientific | accuSpin Micro 17 | |
| Mikrodiseksiyon Makası | Roboz Cerrahi Alet Co | RS-5980 | |
| NaCl | Chem-Impex International | 30070 | |
| NaHCO3 | Acros Organics | 424270010 | |
| Palmitik asit | MilliporeSigma | P0500 | |
| Penisilin / streptomisin (100x) | Gibco | 15140122 | |
| Fosfat tamponlu salin (PBS) | Cytiva Life Sciences | SH30256.01 | |
| Pozitif yer değiştirmeli pipet MR-10, 10 ve mikro; L | Mettler Toledo | 17008575 | |
| 50 mL konik borular için ek parçalı soğutmalı santrifüj | Eppendorf | 5810 R | |
| Yuvarlak tabanlı, 14 mL, polipropilen kültür test tüpleri | Fisher Scientific | 14-956-9A | |
| Sintilasyon sayacı | Perkin Elmer | TriCarb 4810 TR | |
| ScintiVerse BD kokteyli | Fisher Scientific | SX18-4 | |
| Çalkalamalı su banyosu, 30 L kapasiteli | New Brunswick Scientific | Model G76 | |
| Steril hücre süzgeçleri, 100 & mikro; m | Fisher Scientific | 22363549 | |
| Başparmak Pansuman Forseps | Roboz Cerrahi Alet Co | RS-8120 | |
| Tripan Blue | Corning | 25900CI | |
| Değişken akışlı peristaltik pompa | Fisher Scientific | 138762 | |
| Su banyoları, 2– 2,5 L kapasite |