Yöntem makalesi

Farelerde Kalp Yüzeyinde Kahverengi Yağ Dokusu Grefti İçin Cerrahi Bir Model

683 görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/67289

⸱

11 Temmuz 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cardiovascular Surgery, The Second Xiangya Hospital of Central South University, 2National Clinical Research Center for Metabolic Diseases, Hunan Provincial Key Laboratory of Metabolic Bone Diseases, and Department of Metabolism and Endocrinology, The Second Xiangya Hospital of Central South University, 3Department of Radiology, the Second Xiangya Hospital, Central South University

Bu makalede

Özet

Farelerde kahverengi yağ dokusunun kalp yüzeyine aşılanması için benzersiz bir cerrahi model geliştirilmiştir. Bu model, epikardiyal yağ dokusunun (EAT) kalp hastalıkları üzerindeki etkilerinin ve EAT esmerleşmesinin kardiyoprotektif rolünün anlaşılmasını artırabilir.

Özet

Esmerleşen epikardiyal yağ dokusunun (EAT) koroner arterler ve miyokard üzerindeki parakrin etkilerini araştırmak için bir fare modeli geliştirilmelidir. Özel anatomik konumu ve kalp yüzeyine doğrudan bağlantısı nedeniyle, EAT sadece bir enerji depolama organı değil, aynı zamanda çoklu kardiyovasküler hastalıklarda rol oynayan önemli bir parakrin düzenleyici olarak kabul edilir. Birkaç çalışma, EAT esmerleşmesinin, diğer mekanizmaların yanı sıra anti-inflamatuar fenotip geçişi, kardiyoprotektif faktörlerin salınımı ve hücre dışı veziküller yoluyla kardiyovasküler hastalıklar için umut verici terapötik potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Kemirgen modellerinde EAT'nin konjenital eksikliği, kardiyovasküler hastalıklardaki işlevi üzerine deneysel araştırmaları sınırlamaktadır. Önceki çalışmalarda, yağ dokusu ve diğer organlar arasındaki endokrin ve parakrin karışmayı araştırmak için yağ dokusu transplantasyonu kullanılmıştır. Bu, kardiyovasküler hastalıklar üzerindeki parakrin etkilerini incelemek ve EAT esmerleşmesinin potansiyel koruyucu faydalarını keşfetmek için kahverengi yağ dokusunu (BAT) fare kalbi yüzeyine nakletmek için cerrahi bir model geliştirme ihtiyacını vurgulamaktadır. Bu çalışmada, bu çalışma, farelerde kalp yüzeyine kahverengi yağ dokusunun aşılanması için benzersiz bir cerrahi prosedür oluşturmakta ve operasyondan dört hafta sonra greft sağkalımını ve alıcı canlılığını değerlendirmektedir. Bu model, EAT esmerleşmesini araştırmak için gelecekteki deneylerde uygulanabilir.

Giriş

Epikardiyal yağ dokusu (EAT), kalbin yüzeyinde yer alan, doğrudan miyokarda yapışan ve aralarında bağ dokusu olmayan ana koroner arterleri çevreleyen heterojen ve çok işlevli bir yağ deposudur1. Miyokard ve koroner arterlere anatomik yakınlığı nedeniyle EAT, atriyal fibrilasyon, ateroskleroz ve kalp yetmezliğigibi kardiyovasküler hastalıkları düzenlemek için parakrin bağımlı bir şekilde bol ve çeşitli biyo-faktörleri aktif olarak salgılayabilir 2,3,4. EAT, kardiyovasküler hastalıklar için bir risk faktörü olabilir ve EAT'nin kardiyometabolik ilaçlar için yeni bir terapötik hedef olabileceğine inanılmaktadır5.

Bununla birlikte, insanlardan farklı olarak, fare kalbi yüzeyinde neredeyse hiç fark edilir bir EAT yoktur. Gerçekten de, EAT ile ilgili deneylerin çoğu, EAT'nin in vivo6 işlevini gözlemlemek için deneysel bir hayvan modelinin olmaması nedeniyle in vitro olarak gerçekleştirilmiştir. Bu nedenle, bilim adamları EAT sekretomlarını yalnızca in vitro olarak saflaştırabilir ve analiz edebilir ve EAT'nin gerçek işlevlerini in vivo olarak tam olarak gözlemlemek için uygulanabilir bir deneysel model yoktur. Bu nedenle, EAT ile bir fare modeli oluşturmak, EAT'nin proksimal miyokard ve koroner arterler üzerindeki benzersiz etkilerini nasıl uyguladığını aydınlatmada faydalı olacaktır.

Kahverengi yağ dokusu (BAT) doğal termojenik kapasiteye sahiptir ve glikoz metabolizmasını iyileştirir7. Son zamanlarda, araştırmacılar BAT'ın kalp hastalıkları için kardiyoprotektif bir doku olarak işlev görebileceğini bulmuşlardır. BAT tarafından salgılanan küçük hücre dışı veziküller, kalbe kardiyoprotektif miRNA'lar ileterek egzersize bağlı kardiyoproteksiyonda rol oynar8. BAT, kalsiyum döngüsünün düzenlenmesi yoluyla kardiyak fonksiyonu geliştirmek için 12,13-diHOME ve NOS1 salgılayabilir9. Kahverengi yağ dokusu kaynaklı FGF21,A2Areseptörünü10 aktive ederek hipertansif kardiyak yeniden şekillenmeyi azaltır. Ayrıca BAT, iskemi-reperfüzyon (I/R) hasarında miyokard hasarını azaltan BMP3b'yi serbest bırakabilir11.

Bu çalışmalar, BAT'ın endokrin mekanizmalar yoluyla kardiyovasküler hastalıklarda kardiyoprotektif bir rol oynadığını göstermektedir. Normal bir fareden alınan BAT'ın yüksek yağlı diyet yapan bir farenin interskapular bölgesine nakledildiği başarılı BAT transplantasyon modellerinin, alıcı farede glikoz metabolizmasını ve insülin duyarlılığını artırdığı, yağ kütlesini azalttığı ve yağlanmayı iyileştirdiği gözlemlenmiştir. BAT transplantasyonu, BAT ile ilişkili sitokinlerin endokrin salınımı, sempatik sinir sisteminin aktivasyonu, trigliseritlerin BAT alımının artması ve obez farelerde gelişmiş glukoz toleransı ve insülin direnci dahil olmak üzere çeşitli mekanizmalar yoluyla yararlı etkilerini gösterebilir12,13. Bu nedenle BAT transplantasyonu, kalp hastalıkları için potansiyel bir terapötik yaklaşım olarak hizmet edebilir.

Bununla birlikte, türler arası farklılıklar nedeniyle, fareler kalpte EAT'den yoksundur ve bu da BAT'ın kalp üzerindeki parakrin etkilerini belirsiz hale getirir. Ek olarak, BAT'ın kalp yüzeyine in situ transplantasyonunun diğer stratejilere kıyasla üstün fayda sağlayıp sağlamadığı bilinmemektedir.

BAT'ın kalp üzerindeki işlevini değerlendirmek ve kardiyomiyositler ve koroner arterler üzerindeki parakrin etkilerini aydınlatmak için ekibimiz, fare kalbine yerinde BAT aşılaması için bir mikrocerrahi model oluşturmak için adım adım bir prosedür tanımlamayı amaçlamaktadır. Sadece BAT'ın endokrin etkilerini simüle edebilen subkutan transplantasyonun aksine, bu yaklaşım doğrudan parakrin etkileşimlerin incelenmesine izin verir. Fare kalbi yüzeyinden bir kan temini yoluyla BAT greftlerinin başarılı kolonizasyonunu ve sağkalımını doğrulamak için rutin ameliyat sonrası gözlemsel göstergeler kullanılacaktır.

Protokol

Yağ dokusu elde etmek için deneysel protokoller, Central South University Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından gözden geçirildi ve onaylandı. Aşağıda listelenen hayvan kullanım protokolü, 2024054 No'lu Protokol kapsamında Çin'deki Orta Güney Üniversitesi, İkinci Xiangya Hastanesi'ndeki Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (Onay No. 20230188) tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır. Tüm deneyler, hayvan güvenliği ve insancıl bakım yönergelerine sıkı sıkıya bağlı kalınarak gerçekleştirildi. Bu çalışma için 12-25 g ağırlığındaki üç ila sekiz haftalık C57 / BL6 vahşi tip erkek fareler kullanıldı. Alıcı hayvanlara ameliyattan 1 saat önce deri altından 0.1 mg / kg buprenorfin ile önleyici anestezi uygulandı. Alıcı hayvanlarda, buprenorfin transplantasyondan sonra aynı dozda tekrar uygulandı ve ameliyattan sonraki ilk 48 saat içinde gerektiği gibi yeniden dozlandı. Kullanılan reaktiflerin ve ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Donör Kahverengi Yağ Dokusu (BAT) alımı

  1. Donör 3 ila 8 haftalık fareyi, 0.5-1.0 L / dak %100O2 ile karıştırılmış %2 izofluran ile doldurulmuş bir indüksiyon odasına yerleştirerek uyuşturun. Uygun anestezi derinliğini doğrulamak için, farenin tırnak yatağına baskı uygulayın veya ayak parmağını kıstırma refleks testi yapın.
  2. Fareyi bir ısıtma yastığının üzerine yüzüstü pozisyonda yerleştirin ve uzuvlarını yapışkan bantla sabitleyin.
  3. Bir çöküntü bulmak için boyun derisinden orta hat boyunca yaklaşık 1 cm aşağı doğru hareket ederek skapular fossayı tanımlayın.
  4. Saçları bu yerde tıraş edin ve cildi üç kez povidon-iyot ile dezenfekte edin.
  5. Skapular fossa içindeki yağ dokusunu ortaya çıkarmak için yaklaşık 1 cm'lik uzunlamasına bir kesi yapın. Bir tarafta kahverengimsi-kırmızı görünen altta yatan BAT'ı ortaya çıkarmak için yüzeysel beyaz yağ dokusunu ve kas tabakasını dikkatlice ayırın. Transplantasyon için 30 mg BAT toplayın.
  6. Steril bir tuzlu su çözeltisi kullanarak kan ve kalıntıları temizlemek için BAT'ı yıkayın.
  7. BAT'ı küçük parçalara (5 × 5 mm, yaklaşık 20 mg) kesmek için oftalmik makas kullanın ve alıcı fareyi hazırlarken 37 °C'de doku kültürü için tam bir ortamda tutun.

2. Transplantasyon için hazırlık

  1. Mikrocerrahi aletlerini bir otoklav sterilizatörü kullanarak sterilize edin ve steril eldiven giyin.
    NOT: Aşağıdaki cerrahi aletler gereklidir: künt makas, mikro makas, mikro forseps, kaba kavisli forseps (×2), ince 45° açılı forseps (×2), açılı yaylı makas, göğüs ekartörü, 2-0 emilebilir sütürler, 7/0 prolen sütürler ve iğne tutucu.
  2. Çalışma alanını %75 izopropil alkol ile dezenfekte edin.
  3. 37 °C ila 1 °C'ye ayarlanmış bir ısıtma yastığı kullanarak ameliyat sırasında normal vücut ısısını ± sabit bir kalp atış hızını koruyun.
  4. Kanama durumunda kullanılmak üzere pamuk aplikatörleri hazırlayın.

3. Farenin hazırlanması ve entübasyonu

  1. Tüy dökücü krem kullanarak kürkü boyun çizgisinden alıcı farenin göğüs orta seviyesine kadar çıkarın.
  2. Fareyi, 0.5-1.0 L / dak %100O2 ile karıştırılmış %2 izofluran ile doldurulmuş bir indüksiyon odasına yerleştirerek uyuşturun. Yeterince sakinleştirildikten sonra, 0.7 L / dak% 100O2 ile karıştırılmış% 1.7 izofluran ile anesteziyi sürdürün.
  3. Fareyi bir ısıtma yastığının üzerine sırtüstü pozisyonda yerleştirin ve uzuvlarını yapışkan bantla sabitleyin.
  4. Cerrahi alanı kompleks iyot çözeltisi ve ardından% 70 alkol ile dezenfekte edin. Bu işlemi üç kez tekrarlayın.
  5. Fareyi steril bir örtü ile örtün ve kontaminasyonu önlemek için yalnızca cerrahi alanı açığa çıkarın.
  6. Her bir fare için yeni bir steril eldiven seti kullanın.
  7. Boynu germek için ön dişlerin üzerine bir lastik bant yerleştirin. Bir elinizde kavisli forseps kullanarak, diğer elinizi bir PE-90 endotrakeal tüp yerleştirmek için kullanırken dili hafifçe yana doğru hareket ettirin. Doğru yerleştirme için farenin kafasının tüple aynı hizada olduğundan emin olun.
  8. Tüpün yemek borusu yerine trakeaya yerleştirildiğini onaylayın. Doğrulama için gerekirse trakeayı ortaya çıkarmak için servikal deride uzunlamasına bir kesi (~ 6-7 mm) yapın.
  9. Endotrakeal tüpü hacim döngülü bir kemirgen ventilatörüne bağlayın, parametreleri 140 nefes/dk ve 0,2 mL'lik bir tidal hacim olarak ayarlayın. Tüpü yapışkan bantla sabitleyin.
    NOT: Başarılı mekanik ventilasyonun göstergeleri - Farenin torasik hareketleri düzenli olmalı ve ventilatörün solunum hızı ile senkronize olmalıdır.

4. Aşılama yiyin

  1. Suprasternal çentikten başlayarak orta hat sternal insizyonu yapın. Kalbin ön duvarını ortaya çıkarmak için sternumun orta hattı boyunca (farenin ön göğüs duvarında beyaz bir çizgi) 1 cm'lik bir kesi yapın. Cerrahi mikroskop altında bir göğüs ekartörü kullanarak sternumu geri çekin. İşlem sırasında akciğerlere ve iç torasik artere zarar vermekten kaçının.
  2. Kalbin etrafındaki epikardiyal mukozayı nazikçe ayırmak ve çıkarmak için ince uçlu 45° açılı forseps kullanın.
  3. Sol ventrikülün ön duvarındaki perikardları açın. Kalbin yüzeyine kan damarları açısından zengin temiz, küçük bir BAT parçası yerleştirin. BAT'ı sol ventrikül yüzeyine mekanik olarak tutturmak için iki cerrahi düğümlü 7/0 prolene sütür kullanın. Kalp duvarını delmekten kaçının.
  4. Göğüs ekartörünü çıkarın ve akciğerleri yeniden şişirmek için ventilatör çıkışını 2 saniye boyunca sıkıştırın.
  5. Göğüs kafesini kapatmak için kesintili dikiş desenine sahip 2-0 emilebilir bir sütür kullanın.
  6. Cilt tabakasını kapatmak için sürekli dikiş desenine sahip 2-0 emilebilir sütür kullanın.

5. Ameliyat sonrası bakım

  1. Sıvı replasmanı için ameliyattan sonra intraperitoneal olarak 0.3 mL normal salin uygulayın.
  2. İnsizyon ağrısını hafifletmek için deri altına buprenorfin (0.1 mg / kg) ve enfeksiyonu önlemek için enrofloksasin (5 mg / kg) uygulayın.
  3. Fareyi anesteziden uyanana ve sternal yaslanmaya dönene kadar bir ısı lambasının altına yerleştirin ve serbest harekete izin verin. Ardından, fareyi yiyecek ve su ile ayrı bir kafese aktarın. Göğüs kafesinin geçici küçük kısıtlayıcı hareketi nedeniyle kolay erişim için kafesin zemininde bir jelatin besin kaynağı sağlayın.
  4. Kafes tesisine geri göndermeden önce alıcı fareyi ameliyattan sonra 1 saat gözlemleyin. Aktiviteyi ve besin alımını izlemek için fareyi ilk 24 saat boyunca günde üç kez inceleyin. İlk 72 saat boyunca ağrı ve sıkıntı belirtilerini izleyin. Hayvanın durumunu günlük olarak kontrol edin ve haftalık olarak tartın.
  5. Herhangi bir fare ağrı, sıkıntı veya azalmış yem alımı belirtileri gösteriyorsa bir veteriner personeline danışın.
    NOT: Gerekirse erken ötenaziyi düşünün. Ötenazi tekniği, 7 dakika boyunca CO2 doz aşımını ve ardından servikal çıkığı (kurumsal olarak onaylanmış protokolleri takiben) içerir. BAT otogreftinin nekrozu, emilimi veya reddi, ötenaziyi tetikleyen spesifik bir son nokta olarak tanımlanır.

Sonuçlar

Preoperatif, perioperatif ve postoperatif sonuçların gözlemlerine dayanarak, kahverengi yağ dokusunu (BAT) kalp yüzeyine aşılamak için bu fare modeli başarıyla oluşturulmuştur. BAT, donör farenin skapular bölgesinden toplandı ve her bir BAT grefti yaklaşık 0.1 g ağırlığındaydı.

Hematoksilen-eozin boyama, greftin bileşimini ve yapısını BAT olarak doğruladı. Düşük büyütmede, kılcal damarlar açısından zengin olan gevşek bağ dokusu içinde lobüler yapılar oluşturan çok sayıda kahverengi adiposit gözlendi. Kahverengi adipositlerin sitoplazması çok sayıda küçük vakuol içeriyordu ve çekirdekleri yuvarlak ve merkezi olarak yerleştirilmişti. Yüksek büyütmede, kahverengi adipositler beyaz adipositlere morfolojik benzerlikler gösterdi, ancak çapları daha küçüktü. Kahverengi adipositlerin çekirdekleri yuvarlak veya ovaldi ve hücre içinde merkezi veya eksantrik olarak yerleştirildi. Sitoplazma eozinofilik idi ve sitoplazma boyunca dağılmış olan çeşitli boyutlarda çok sayıda lipid damlacığı içeriyordu. Kahverengi adipositler arasında kılcal damarlar ve sinirler de görülüyordu. Nakledilen yağ dokusunun UCP1 ekspresyonu için immünohistokimyasal boyama ile kahverengi yağ dokusu olduğu da doğrulandı (Şekil 1). BAT grefti sol ventrikül ön duvarına başarılı bir şekilde tespit edildi (Şekil 2).

BAT transplantasyonundan dört hafta sonra, alıcı farede diyet, aktivite veya vücut ağırlığında önemli bir değişiklik olmadı. Göğüs kesisi iyi iyileşti ve tamamen normal kıllarla kaplandı. Alıcı fare sakrifiye edildi (etik kurallara izleyerek) ve kalp, epikardiyal BAT grefti ile birlikte histolojik inceleme için çıkarıldı. Hematoksilen-eozin boyama, BAT greftinin canlı kaldığını, tipik BAT histolojik özellikleri sergilediğini ve komşu miyokard ile mikrosirkülasyon oluşturduğunu gösterdi. Önemli inflamatuar hücre infiltrasyonu veya yağ sıvılaşması belirtisi yoktu. Masson'un trikrom boyaması, nakledilen dokuyu miyokard içinde sabitlemek için kullanılan dikişleri çevreleyen fibröz bağ dokusunun oluşumunu ortaya çıkardı. Greftin hem çevresinde hem de içinde fibröz bağ dokusu gözlendi, ancak yağ dokusunda belirgin bir kompartmanizasyon veya yapısal bozulma olmadı. CD31 ve UCP1 için immünohistokimyasal boyama ayrıca nakledilen BAT içinde neo-mikrodamarların oluşumunu gösterdi ve greft içindeki kahverengi adipositlerin bir kısmının hayatta kaldığını doğruladı (Şekil 3).

figure-results-1
Şekil 1: Donör farelerden kahverengi yağ dokusunun izolasyonu ve tanımlanması. (A,B) Nakil için bir donör fareden toplanan kahverengi yağ dokusu (BAT) (beyaz oklarla gösterilir). (C) Kahverengi yağ dokusunda UCP1 ekspresyonunun temsili immünohistokimya boyaması (ölçek çubuğu = 100 μm). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: Hayvan modelinin kurulması. Bu şekil, hayvan modelini oluşturma prosedürünü göstermektedir. Sternal yayıcı kullanılarak kalbin ön duvarını ortaya çıkarmak için medyan torakotomi yapılır. Kahverengi yağ dokusu (BAT) grefti kalbin yüzeyine sabitlenir. Kesi daha sonra kas ve cilt tabakaları için aralıklı dikişler kullanılarak kapatılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Transplantasyondan dört hafta sonra fare kalbinde kahverengi yağ dokusu aşılamasının değerlendirilmesi. (A) Median anterior torasik insizyonun izi (beyaz ok). (B,C) Kalbin tepesine sabitlenmiş kahverengi yağ dokusu (BAT) grefti (beyaz ok). (D) Transplantasyondan dört hafta sonra BAT allogreft ve miyokardın temsili hematoksilen ve eozin (H & E) boyama görüntüleri (ölçek çubuğu = 100 μm). Düz siyah üçgen miyokarı, * BAT greftini ve siyah oklar kılcal damarları gösterir. (E) Transplantasyondan dört hafta sonra BAT allogreft ve miyokardın temsili Masson'un trikrom boyama görüntüleri (ölçek çubuğu = 200 μm). (F) Transplantasyondan dört hafta sonra BAT allogreft ve miyokardda CD31 ekspresyonunun immünohistokimya boyaması. Siyah oklar, allogreftte pozitif CD31 ekspresyonunu gösterir (ölçek çubuğu = 100 μm). (G) Transplantasyondan dört hafta sonra BAT allogreft ve miyokardda UCP1 ekspresyonunun immünohistokimya boyaması (ölçek çubuğu = 50 μm). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

Bu çalışmada, kahverengi yağ dokusunun (BAT) miyokard yüzeyine nakledilmesi için cerrahi bir model başarıyla oluşturulmuştur. Epikardiyal yağ dokusu (EAT), miyokard ve koroner arterlere doğrudan bağlanan, ortak bir mikrosirkülasyonu paylaşan ve aralarında yakın karışmayı kolaylaştıran benzersiz bir yağ deposudur. Önceki çalışmalar, EAT'nin koroner arter hastalığı, atriyal fibrilasyon ve miyokard hipertrofisi dahil olmak üzere çoklu kalp hastalıkları ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, bu çalışmalar EAT hacminin kalp hastalığının kapsamı ve şiddeti ile ilişkili olduğunu gösterse de, EAT'nin kardiyak patolojiyi etkilediği mekanizmalar açıklanmaya devam etmektedir 1,2,3,4,5,14,15,16.

Öte yandan, BAT'ın memelileri hipotermiden korumada doğal bir rol oynadığına inanılıyor. Sitoplazması çok sayıda küçük, multiloküler lipid damlacığı içerir ve mitokondri ile zenginleştirilmiştir. BAT, enerji harcamasını düzenleyen ve glikoz ve lipid homeostazını koruyan termojenik bir yağ dokusudur, bu da onu metabolik ve kardiyovasküler hastalıklar için potansiyel bir terapötik hedef haline getirir 17,18,19. Bazı klinik çalışmalar, BAT hacminin kardiyovasküler hastalıklar ile negatif korelasyon gösterdiğini göstermiştir. BAT hacmi daha yüksek olan bireylerde tip 2 diyabet, koroner arter hastalığı, dislipidemi, konjestif kalp yetmezliği, serebrovasküler hastalık ve hipertansiyon prevalans oranları daha düşüktür 7,20,21.

Önceki bir çalışma, BAT'den türetilen küçük hücre dışı veziküllerin (sEV'ler) kardiyomiyositler tarafından alındığını ve miyokardiyal iskemi / reperfüzyon (MI / R) ile ilişkili MAPK yolu8'in aktivasyonunu baskıladığını göstermiştir. Başka bir çalışma, BAT'ın egzersizle ilişkili kardiyoproteksiyona katkıda bulunan kardiyoprotektif mikroRNA'lar içeren sEV'leri serbest bıraktığını buldu22. Bu bulgular, BAT-kardiyomiyosit karışmasının altında yatan mekanizmaları göstermekte ve egzersize bağlı kardiyoproteksiyon için potansiyel adaylar olarak BAT sEV'leri ve mikroRNA içeriğini vurgulamaktadır. Ek olarak, BAT'tan türetilen nöregulin 4'ün (Nrg4) erkek farelerde23 endotel iltihabını ve aterosklerozu hafiflettiği gösterilmiştir ve bu da BAT'ın kardiyovasküler sağlıkta koruyucu endokrin fonksiyonlarını daha da göstermektedir.

Ayrıca, transkripsiyonel analizler, insan EAT'nin UCP-1, PRDM16 ve PGC-1α gibi BAT belirteçlerini diğer yağ depolarındabulunanlardan daha yüksek seviyelerde yüksek oranda eksprese ettiğini ortaya koymuştur 5,6,24,25. Bu, EAT'nin kısmen BAT olarak işlev görebileceğini düşündürmektedir. Bu bulgular, esmerleşen EAT'nin miyokard ve koroner arterleri hipotermiden koruyabileceği ve iskemi veya hipoksiye karşı bir savunma mekanizması olarak hizmet edebileceği hipotezini desteklemektedir. Toplu olarak, bu çalışmalar BAT'ın birden fazla biyoaktif faktör saldığını ve kardiyovasküler sistem üzerinde faydalı ve koruyucu etkiler gösterdiğini göstermektedir6.

Önceki çalışmalarda, BAT'ın hastalık oluşumu ve ilerlemesi üzerindeki etkisini aydınlatmak için çeşitli hastalık modellerine BAT transplantasyon modelleri uygulanmıştır. Bunlar, polikistik over sendromunda (PCOS) BAT transplantasyonunun etkisi26, yumurtalık yaşlanmasındaki düzenleyici rolü27 ve tüm vücut metabolizmasıüzerindeki etkileri 28,29 üzerine çalışmaları içerir. Bununla birlikte, BAT transplantasyonunun kalp üzerindeki patofizyolojik etkileri henüz araştırılmamıştır.

Çok sayıda sinyal molekülü salgılayabilen bir organ olarak BAT, öncelikle normal bir organizmada endokrin yollar yoluyla kardiyovasküler patofizyolojiyi etkiler ve bu molekülleri kalbe veya kan damarlarına iletir11. Bununla birlikte, BAT'ın parakrin yollar yoluyla kardiyak patofizyolojiyi doğrudan düzenleyip düzenleyemeyeceği belirsizliğini korumaktadır. Kardiyak yüzeyde BAT transplantasyonu için uygun ve güvenilir bir model oluşturulması, BAT ile kalp arasındaki doğrudan etkileşimlerin araştırılmasını kolaylaştıracaktır.

BAT'ın anatomik olarak farelerin interskapular bölgesinde yer aldığı göz önüne alındığında, diğer organlarla olan etkileşimi öncelikle endokrin sinyalleme yoluyla sistemik dolaşıma dayanır. Ayrıca, bazı çalışmalar epikardiyal yağ dokusunun (EAT) esmerleşme geçişi geçirme potansiyeline sahip olduğunu öne sürmüştür. Çeşitli diyet, çevresel ve farmakolojik müdahaleler, obez ve / veya koroner arter hastalığı (CAD) hastalarında EAT esmerleşmesini indüklemede umut vaat etmektedir. Bu geçiş, vasküler hasarı ağırlaştıran ve koroner aterosklerozu hızlandıran hipoksik ve inflamatuar mikro çevrenin hafifletilmesine yardımcı olabilir 4,24,30. Bununla birlikte, EAT esmerleşmesinde yer alan spesifik faktörleri ve yolları belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Ek olarak, EAT fenotipi ile dengesiz inflamatuar profili ile ilişkili kardiyovasküler sonuçlar arasındaki ilişkiyi araştırmak için deneysel hayvan modellerine ihtiyaç vardır.

EAT çalışmasındaki en büyük sınırlamalardan biri, kemirgenlerin neredeyse hiç fark edilir EAT'ye sahip olmamasıdır. İnsanlarda, torakotomi gerektirdiğinden, numune almanın zorluğu nedeniyle taze EAT çalışmak da zordur. Önceki çalışmalar, diyabetik yağ dokusunun iskemi-reperfüzyon hasarını şiddetlendirebileceğini göstermek için yüksek yağlı diyet farelerinden elde edilen yağ dokusunun miyokard enfarktüsü farelerinin karın boşluğuna nakledildiği bir model kullanmıştır31. Yağ dokusu nakli modellerinin uygulanması, BAT'ın kalp üzerindeki etkilerini parakrin sinyalleme yoluyla keşfetmeyi mümkün kılar.

Bu modeli geliştirmenin temel amacı, miyokard ve koroner arterler için EAT benzeri bir parakrin organ olarak BAT'ın potansiyel terapötik etkilerini araştırmaktır. Gelecekte, bu model BAT'ın aterosklerotik plak ilerlemesini inhibe etmede, miyokardiyal iskemik hasarı iyileştirmede ve atriyal fibrilasyonu hafifletmede kardiyoprotektif etkilerini incelemek için kullanılabilir. Ek olarak, EAT esmerleşmesini teşvik etmenin faydalarını destekleyen ikinci dereceden kanıtlar sağlayabilir.

2013 yılında, Harvard Tıp Okulu'ndan bir araştırma ekibi, artan BAT kütlesi32 yoluyla metabolik homeostazdaki iyileşmeleri değerlendirmek için dokuyu epididimal yağ yastığına bağlayarak BAT'ı alıcı farelerin iç organ boşluğuna nakletti. 1960'lardan daha önceki bir çalışmada, araştırmacılar BAT'ı donörün interskapular bölgesinden izole ettiler ve 1-2 haftalık bir süre boyunca alıcının böbrek kapsülünün altına naklettiler. Ayrıca, başka bir çalışmada, BAT hamsterların ön göz odasına nakledildi ve nakledilen BAT'ın hayatta kalıp kalmadığını değerlendirmek için histolojik analiz kullanıldı12. Bununla birlikte, kemirgenlerin epikardiyal bölgesine BAT transplantasyonunun fizibilitesi ve sağkalımı bilinmemektedir.

Farelerde epikardiyal cerrahi artık miyokard enfarktüsü modellerini indüklemek için rutin bir prosedürdür. İlginç bir şekilde, bir araştırma ekibi, atriyal fibrilasyon, göreceli refrakter dönemler ve iskemik kardiyomiyopatiyi araştırmak için kullanılan bir domuz modelinde perikardiyal boşluk/sıvı içinde farmakolojik ajanları başarıyla teslim etti. Bu çalışmalara dayanarak, cerrahi prosedürler yoluyla epikardiyal BAT nakli için bir kemirgen modeli geliştirilmesi gerekmektedir.

Deneysel sonuçlara dayanarak, donör farenin interskapular boşluğundan iki BAT parçası ayrıldı. BAT, deri altı yağ dokusu (SAT) ile kaplıydı ve zengin bir kan kaynağı ile SAT'den daha koyu bir renk sergiledi. BAT'ın hematoksilen ve eozin (H&E) boyaması, kahverengi adipositlerin daha küçük multiloküler lipid damlacıkları içerdiğini ve kılcal lümende kırmızı kan hücrelerinin bulunduğunu, yüksek derecede vaskülarize olduğunu ortaya koydu. Toplanan her BAT segmenti yaklaşık 30-40 mg ağırlığındaydı. Bununla birlikte, nakledilen BAT grefti yaklaşık 20 mg ile sınırlıydı, çünkü greftin daha fazla büyütülmesi ameliyattan sonraki 1-2 gün içinde fare mortalitesine yol açtı. Bu sonucun olası bir nedeni, göğüs boşluğu ile kalbin ön duvarı arasındaki kısıtlı boşluktur. Nispeten büyük bir greft aşırı basınç uygulayabilir ve potansiyel olarak kardiyak tamponad ile sonuçlanabilir.

Anestezi trakeal entübasyon ile sürdürüldü ve farede torasik dalgalanmaların amplitüdü ve ritmi izlenerek anestezi derinliği izlendi. Kalbin ön duvarını ortaya çıkarmak için median torakotomi seçildi ve BAT transplantasyonunu kolaylaştırdı. EAT'nin miyokard ve koroner arterlere, onları ayıran bağ dokusu olmadan doğrudan bağlı olduğu göz önüne alındığında, protokol perikardın açılmasını, BAT'ın kalbin yüzeyine yerleştirilmesini ve ardından perikardın dikilmesini içeriyordu.

Transplantasyondan dört hafta sonra, alıcı farelere ötenazi yapıldı (etik yönergelere izleyerek) ve BAT entegrasyonunu ve sağkalımını değerlendirmek için torasik boşluklar açıldı. Bu bulgular, BAT allogreftinin başarılı bir şekilde hayatta kaldığını doğrulamaktadır.

Sonuç olarak, farelerde BAT'ın kalp yüzeyine aşılanması için cerrahi bir model başarıyla geliştirilmiştir. Bu model, EAT'nin kalp hastalıkları üzerindeki etkilerinin ve EAT esmerleşmesinin kardiyoprotektif potansiyelinin anlaşılmasını artırabilir.

Açıklamalar

Yazarlar hiçbir rekabet çıkarı beyan etmezler.

Teşekkürler

Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No. 81870623, 81770881, 81900286, 82100494, 82100944 ve 82070910), Hunan Eyaleti Anahtar Ar-Ge Planı (2020SK2078) ve Hunan Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (2022JJ70055, 2021JJ40842 ve 2022JJ40721) tarafından desteklenmiştir.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
% 1 penisilin/streptomisinGibco, Invitrogen, New York, ABD03-031-1BCSGreft için doku koruma
%10 Fetal sığır serumu (FBS)Bovogen, Yeni Zelanda, Avustralya1907BGreft 2-0 için doku koruma
Emilebilir sütürlerŞangay Pudong Jinhuan Tıbbi Ürünler Şirketi17Y1204JCilt kapatma
6 ila 8 haftalık erkek C57BL/6J farelerSJA Laboratuvar Hayvanları Co, Ltd (Hunan, Çin) 
7/0 Prolene sütürlerŞangay Pudong Jinhuan Tıbbi Ürünler ŞirketiR731Kahverengi yağ dokusunun kalbe sabitlenmesi
Alizarin Kırmızı boyama solüsyonuServicebio, Wuhan, ÇinCR2203058Alizarin Greft için kırmızı boyama
Açılı yaylı makasJinzhong cerrahi alet ŞirketiY3C040Doku diseksiyonu ve ayrılması
Künt makasJinzhong cerrahi alet ŞirketiJ22010Doku diseksiyonu ve ayırma
Göğüs ekartörüTIGERGENE ŞirketiTG-CK-07PKGöğsün geri çekilmesi ve sabitlenmesi
Kurs kavisli forsepsJinzhong cerrahi alet ŞirketiJD1060Doku diseksiyonu ve ayrılması
DMEM: F12 (1: 1) ortaGibco, Invitrogen, New York, ABDC11330500BTGreft için doku koruma
İnce 45&derece; açılı forsepsJinzhong cerrahi alet ŞirketiY4E040Doku diseksiyonu ve ayrılması
İzofluranShenzhen RuiWoDe Life Technology Co., LTDR510-22Fare gazı anestezisi
Mikro forsepsJinzhong cerrahi alet ŞirketiJD1050Doku diseksiyonu ve ayırma
Mikro makasJinzhong cerrahi alet ŞirketiY00030Doku diseksiyonu ve ayrılması
İğne tutucuJinzhong cerrahi aletŞirketi Y3G150Kapatma için tutma iğnesi
Oftalmik makasJinzhong cerrahi alet ŞirketiY3C060Doku diseksiyonu ve ayırma
Cerrahi mikroskopMurzider ŞirketiMSD203Kahverengi yağ dokusu greftinin cerrahi nakli için
Hacim döngülü kemirgen ventilatörüNanjing KEWBASIS Biyoteknoloji Co.LTDKW-MZJ-ZFare gazı anestezisi

Kaynaklar

  1. Iacobellis, G. Epicardial adipose tissue in contemporary cardiology. Nat Rev Cardiol. 19 (9), 593-606 (2022).
  2. Zobel, E. H., et al. Relation of cardiac adipose tissue to coronary calcification and myocardial microvascular function in type 1 and type 2 diabetes. Cardiovasc Diabetol. 19 (1), 16(2020).
  3. Packer, M. Epicardial adipose tissue may mediate deleterious effects of obesity and inflammation on the myocardium. J Am Coll Cardiol. 71 (20), 2360-2372 (2018).
  4. Napoli, G., et al. Epicardial and pericoronary adipose tissue, coronary inflammation, and acute coronary syndromes. J Clin Med. 12 (23), jcm12237212(2023).
  5. Villasante Fricke, A. C., Iacobellis, G. Epicardial adipose tissue: Clinical biomarker of cardio-metabolic risk. Int J Mol Sci. 20 (23), ijms20235989(2019).
  6. Doukbi, E., et al. Browning epicardial adipose tissue: Friend or foe. Cells. 11 (6), 11060991(2022).
  7. Becher, T., et al. Brown adipose tissue is associated with cardiometabolic health. Nat Med. 27 (1), 58-65 (2021).
  8. Zhao, H., et al. Small extracellular vesicles from brown adipose tissue mediate exercise cardioprotection. Circ Res. 130 (10), 1490-1506 (2022).
  9. Pinckard, K. M., et al. A novel endocrine role for the BAT-released Lipokine 12,13-diHOME to mediate cardiac function. Circulation. 143 (2), 145-159 (2021).
  10. Ruan, C. C., et al. A(2A) receptor activation attenuates hypertensive cardiac remodeling via promoting brown adipose tissue-derived FGF21. Cell Metab. 28 (3), 476-489.e5 (2018).
  11. Martí-Pàmies, Íal, et al. Brown adipose tissue and BMP3b decrease injury in cardiac ischemia-reperfusion. Circ Res. 133 (4), 353-365 (2023).
  12. White, J. D., Dewal, R. S., Stanford, K. I. The beneficial effects of brown adipose tissue transplantation. Mol Aspects Med. 68, 74-81 (2019).
  13. Bartelt, A., et al. Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance. Nat Med. 17 (2), 200-205 (2011).
  14. Rosito, G. A., et al. Pericardial fat, visceral abdominal fat, cardiovascular disease risk factors, and vascular calcification in a community-based sample: the Framingham heart study. Circulation. 117 (5), 605-613 (2008).
  15. Piché, M. E., Poirier, P., Lemieux, I., Després, J. P. Overview of epidemiology and contribution of obesity and body fat distribution to cardiovascular disease: An update. Prog Cardiovasc Dis. 61 (2), 103-113 (2018).
  16. Shaihov-Teper, O., et al. Extracellular vesicles from epicardial fat facilitate atrial fibrillation. Circulation. 143 (25), 2475-2493 (2021).
  17. Cypess, A. M., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N Engl J Med. 360 (15), 1509-1517 (2009).
  18. Maliszewska, K., Kretowski, A. Brown adipose tissue and its role in insulin and glucose homeostasis. Int J Mol Sci. 22 (4), ijms22041530(2021).
  19. Fernández-Verdejo, R., Marlatt, K. L., Ravussin, E., Galgani, J. E. Contribution of brown adipose tissue to human energy metabolism. Mol Aspects Med. 68, 82-89 (2019).
  20. Takx, R. A., et al. Supraclavicular brown adipose tissue 18F-FDG uptake and cardiovascular disease. J Nucl Med. 57 (8), 1221-1225 (2016).
  21. Chen, H. J., Meng, T., Gao, P. J., Ruan, C. C. The role of brown adipose tissue dysfunction in the development of cardiovascular disease. Front Endocrinol (Lausanne). 12, 652246(2021).
  22. Icli, B., Feinberg, M. W. MicroRNAs in dysfunctional adipose tissue: Cardiovascular implications. Cardiovasc Res. 113 (9), 1024-1034 (2017).
  23. Shi, L., et al. Brown adipose tissue-derived Nrg4 alleviates endothelial inflammation and atherosclerosis in male mice. Nat Metab. 4 (11), 1573-1590 (2022).
  24. González, N., Moreno-Villegas, Z., González-Bris, A., Egido, J., Lorenzo, Ó Regulation of visceral and epicardial adipose tissue for preventing cardiovascular injuries associated to obesity and diabetes. Cardiovasc Diabetol. 16 (1), 44(2017).
  25. Rossi, V. A., Gruebler, M., Monzo, L., Galluzzo, A., Beltrami, M. The different pathways of epicardial adipose tissue across the heart failure phenotypes: From pathophysiology to therapeutic target. Int J Mol Sci. 24 (7), ijms24076838(2023).
  26. Fang, Y. Q., Zhang, H. K., Wei, Q. Q., Li, Y. H. Brown adipose tissue-derived exosomes improve polycystic ovary syndrome in mice via STAT3/GPX4 signaling pathway. Faseb J. 38 (18), e70062(2024).
  27. Chen, L. J., et al. Single xenotransplant of rat brown adipose tissue prolonged the ovarian lifespan of aging mice by improving follicle survival. Aging Cell. 18 (6), e13024(2019).
  28. Quan, Y., Lu, F., Zhang, Y. Use of brown adipose tissue transplantation and engineering as a thermogenic therapy in obesity and metabolic disease. Obes Rev. 25 (3), e13677(2024).
  29. Dewal, R. S., et al. Transplantation of committed pre-adipocytes from brown adipose tissue improves whole-body glucose homeostasis. iScience. 27 (2), 108927(2024).
  30. Horckmans, M., et al. Pericardial adipose tissue regulates granulopoiesis, fibrosis, and cardiac function after myocardial infarction. Circulation. 137 (9), 948-960 (2018).
  31. Gan, L., et al. Small extracellular microvesicles mediated pathological communications between dysfunctional adipocytes and cardiomyocytes as a novel mechanism exacerbating ischemia/reperfusion injury in diabetic mice. Circulation. 141 (12), 968-983 (2020).
  32. Stanford, K. I., et al. Brown adipose tissue regulates glucose homeostasis and insulin sensitivity. J Clin Invest. 123 (1), 215-223 (2013).

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Epikardiyal Adipoz DokuAdipoz Doku GreftiFare Kalp ModeliParakrin EtkilerKardiyovasküler HastalıklarDoku TransplantasyonuEAT KahverengileşmesiAnti-inflamatuar FenotipKardiyoprotektif Faktörler

Bu makale yayımlandı

Video yakında

Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.