Name: Bazal Enerji Harcamasının Ve Termojenik Adipositlerin Obez Farelerde Enerji Harcama Kapasitesinin Belirlenmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-11-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 57 s
Description: Öğrenin obez farelerde bazal metabolizma hızını ve termojenik adipositlerin oksidatif kapasitesini dolaylı kalorimetri ile nasıl ölçülür. Bu yöntem, enerji harcaması ve vücut ağırlığı değişikliklerinin fizyolojik süreçlerini anlamaya yardımcı olur.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ML, P30 DK 41301 (UCLA:DDRC NIH) ve P30 DK063491 (UCSD-UCLA DERC) pilot hibeleri olan UCLA Tıp Departmanı tarafından finanse edilmektedir.

Tüm deneyler Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles'taki (UCLA) Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı. Farelere diyetleri ve su ad libitumları metabolik kafeste uygulandı, sıcaklık kontrollü bir ortamda (~ 21-22 veya 30 ° C) 12 saat açık / karanlık bir döngü ile yerleştirildi. Bu çalışma için 8 hafta boyunca yüksek yağlı diyet veya yemek diyeti ile beslenen 8 haftalık dişi fareler kullanılmıştır.
1. Bazal Metabolizma Hızının (BMR) Ölçümü
<ol><li>0,1 g aralığında doğrulukla bir ağırlık ölçeği kullanarak farenin toplam vücut ağırlığını ölçün. NOT: Bu, fareleri metabolik kafeslerde barınmadan önce ve metabolik kafeslere alışma süresinin 2-3 gününden sonra yapılmalıdır.</li>
	<li>Uygun bir vücut kompozisyon analiz sistemi kullanarak anestezi edilmemiş farelerde yağ ve yağsız kütle de dahil olmak üzere vücut kompozisyonunu ölçün (bkz. Malzeme Tablosu). NOT: Bu ölçümler enerji harcamasını belirlemek için gereklidir ve toplam vücut ağırlığı ölçümlerine paralel olarak gerçekleştirilen ölçümlerdir (adım 1.1).</li>
	<li>Metabolik kafesleri kurun ve alışma dönemine başlayın. NOT: Metabolik kafesler sistemi, kullanıcının 12 kafesin muhafaza sıcaklığını ve ışığını kontrol etmesini sağlayan bir muhafaza içerir (Şekil 1A,B). Her kafeste bir su şişesi, bir besleyici ve bir ızgara vardır (Şekil 1C). Izgara fareyi kafesin altından ayırarak dışkı toplanmasına izin verir. Kafes önceden belirlenmiş her alana monte edildikten sonra, kafesi mühürleyen bir kapak su şişesi yuvasını, boru örnekleme havasını, hava akış sistemini ve fiziksel aktivite sensörünü içerir (Şekil 1D).<ol>
<li>Teste başlamadan önce sıcaklık muhafazasını, hava akışı sistemini ve bilgisayarı 2 saat açın.</li>
		<li>2 saat sonra, muhafazayı kontrol eden yazılımı açın (bkz. Malzeme Tablosu) ve hava akışı ve yazılımın bilgisayarın ekipmanla iletişimini test etmesine izin verin. NOT: Oxymax yazılımı mevcut çalışma için kullanılmıştır.</li>
		<li>İletişim kurulduktan sonra Dosya'yı tıklatın, sonra Deneme Yapılandırmasını Aç (Şekil 2A) ve satıcı tarafından önceden tasarlanmış deneme yapılandırmasını seçin (veya önceki bir testten ayarlayın).</li>
		<li>Deneme'ye tıklayın, ardından Deneme Özellikleri penceresini açacak özelliklere tıklayın (Şekil 2B).</li>
		<li>Özellikler penceresinde, Ortam Sıcaklığı (21 °C) ve 12 saat Işık döngüleri de dahil olmak üzere çevresel muhafazanın parametrelerini ayarlayın. NOT: Yazılımı açık ve çalışır durumda tutmak, seçilen sıcaklık ve ışık döngülerini korumak için kafeslere ve muhafazaya hava akmasını sağlar. Böylece, tüm sistem kafeslerin içindeki farelerle birkaç gün boyunca oksijen ve CO2 ölçmeden bile çalışabilir.
</li>
		<li>Deneme'ye tıklayın, sonra Kur'a tıklayın ve her metabolik kafesin parametrelerinin tanımlandığı Deneme Kurulumu penceresi açılacaktır.</li>
		<li>Her fare kimliği, farenin bulunduğu tek tek kafese atayın (Şekil 2C).</li>
		<li>Her fare için yağsız kütleyi veya toplam vücut ağırlığını yalnızca gruplar arasında vücut ağırlığında herhangi bir fark gözlenmezse ekleyin. NOT: Oksijen tüketimi ve enerji harcamasının ham değerlerinin elde etmek ANCOVA analizlerini kolaylaştırır.</li>
		<li>Hava akış hızını metabolik kafese 0,5-0,6 L/dk olarak ayarlayın.</li>
		<li>Deneme Kurulumu penceresinde, dosya kaydetme yolunu ve adını seçin. Yedekleme dizinini seçin (Şekil 2D).</li>
		<li>Besleyicilere 1 gün boyunca en az gıda alımını kapsayan önceden ağırlıklı miktarda yiyecek ekleyin. NOT: Kafeslerin entegre terazileri varsa, yiyecekler doğrudan eklenebilir ve yazılım bunu kaydeder.</li>
		<li>Su şişelerini ekleyin. Şişenin doğru şekilde kapatılmış olup olmadığını ve sızmadığını kontrol edin.</li>
		<li>Yiyecekleri ekledikten 24 saat sonra, kafeste kalan yiyecekleri tartın. NOT: Eklenen gıda gramı eksi kalan gıda gramı gıda alımını ölçecektir.</li>
		<li>Gıda alım değerleri normal kafeslerde bulunan farelerle aynı olduğunda oksijen, CO2 ve aktivite ölçümlerini (adım 1.4.10) başlatın. NOT: Burada alışma süresi (genellikle 2-3 gün) tamamlanır ve enerji harcaması ölçümleri başlayabilir.</li>
	</ol></li>
	<li>Enerji harcamasını değerlendirmek için dolaylı kalorimetre ve aktivite ölçümleri<ol>
<li>Ölçümlere başlamadan önce tüm farelerin vücut ağırlığını, yağ ve yağsız kütlesini ölçün. NOT: Bunlar ANCOVA analizleri yapmak için kullanılan vücut ağırlığı ve yağsız kütle değerleridir.</li>
		<li>CLAMS sisteminin O2 ve CO2 Zirkonya tabanlı dedektörünü (bkz. Malzeme Tablosu) önerilen oksijen konsantrasyonu ile kalibre edin; yeni bir deneye başlamadan önce dedektörü her zaman yeniden kalibre edin.</li>
		<li>Bilinen bileşimli bir kalibrasyon gazı kullanın (%20,50 oksijen ve %0,50 CO2). NOT: Gaz tedarikçileri genellikle bu gazı "Birincil Standart Sınıf" olarak adlandırır.</li>
		<li>Açın ve tank çıkış basıncının 5-10 psi'de olduğundan emin olun.</li>
		<li>Gaz sensörlerini kalibre etmek ve test etmek için Kalibrasyon Yardımcı Programı yazılımını açın (Şekil 2E). Deney'e tıklayın, sonra kalibre edin.</li>
		<li>Başlat'a basın. Ardından, sensörlerin test edilip yazılımın kullanıcıdan O2 kimliğinin değeri 1 (Şekil 2G-H) olana kadar gaz sensörünün düğmelerini (Şekil 2F) çevirmesini istemesini bekleyin. Adım tamamlandığında İleri'yi tıklatın. NOT: Kalibrasyon Yardımcı Programı tüm geçerli adımları gerçekleştirirse, ilerleme çubuğu dolduğunda kalibrasyon otomatik olarak bir sonraki adıma geçin.</li>
		<li>Tüm adımlar tamamlandığında ve sonuçlar sunulduğunda kalibrasyon sonuçlarını doğrulayın.</li>
		<li>Kalibrasyon gazını kapatın.</li>
		<li>Yiyecekleri değiştirin ve 48-72 saat boyunca yeterli yiyecek ekleyin. NOT: Vücut ağırlığını izlemek ve yiyecekleri günlük olarak değiştirmek için enerji harcaması ölçümleri sırasında kafesler açılabilmesine rağmen, fareler bu manipülasyonlarla strese sokılabilir ve kafesler açıldığında ölçümler kaybedilir. Bu nedenle, ölçüm süresi boyunca herhangi bir manipülasyondan kaçınmanız önerilir.</li>
		<li>Yazılımda, oksijen, CO2 ve aktivite ölçümlerini başlatmak için Deney ve Ardından Çalıştır'a tıklayın (Şekil 3A). NOT: Ölçümlerin yürütülmesi, yazılımın sol alt bölümünde bulunan bir kutuda gerçek zamanlı olarak izlenebilir (kırmızı dikdörtgen, Şekil 3B). Şekil 3B'deki kırmızı dikdörtgen, sistemin #3 aralığında 1 numaralı kafesi, yani üçüncü ölçümü ölçtüğünü gösterir. Bir kafeste bir ölçüm yaklaşık 1 dakika sürebilir. Böylece, bağlı 12 kafes ile oksijen tüketimi yaklaşık her 12 dakikada bir ölçülebilir. En az 48 saat boyunca sürekli ölçüm yapılması önerilir.</li>
		<li>Deney'i ve ardından Durdur'a tıklayarak denemeyi durdurun (Şekil 3C).</li>
		<li>Kafesleri açın, fareleri ve yiyecekleri tartın. 48-72 saat ölçüm süresi boyunca atılan kalori ve lipit sayısını hesaplamak için dışkıyı toplayın. NOT: Dışkı daha sonraki analizler için -20 °C'de saklanabilir. Bu kafesler idrar toplamak için etkili bir şekilde kullanılamaz.</li>
		<li>Denemeler'e tıklayın, sonra Dışa Aktar ve Tüm konuları CSV dosyası olarak dışa aktar (Şekil 3D). NOT: ANCOVA analizlerini kolaylaştırmak için, ham Oksijen tüketimi (VO2) ve CO2 üretim (VCO2) değerlerinin vücut ağırlığı tarafından normalleştirilmeden ihraç edilmesi esastır.</li>
	</ol></li>
	<li>Veri analizi ve kalite kontrolü<ol>
<li>Dışa aktarılan CSV sayfasında (Şekil 3D) (adım 1.4.13'ten itibaren), yazılım tarafından otomatik olarak listelenen ve ölçüldüğü saat ve tarih olan bir zaman damgası içeren 2-3 günlük dönemde her 12 dakikada bir ölçülen oksijen tüketiminin (VO2) ve CO2 üretiminin (VCO2) ham değerlerini kullanın. NOT: Vücut ağırlığı veya yağsız kütle değerleri eklenirse VO2 ve VCO2 değerleri otomatik olarak düzeltilir.</li>
		<li>Dışa aktarılan CSV sayfasında, yazılım tarafından zaman damgalarına göre otomatik olarak hesaplanan ve listelenen solunum değişim oranının (RER: VCO2/VO2) ham değerlerini kullanın. NOT: 1'e yakın değerler, farenin öncelikle karbonhidratları oksitlediğini gösterirken, 0,7'ye yakın değerler farenin esas olarak yağ oksitleyici olduğunu temsil eder. 1'in üzerindeki RER, anaerobik egzersiz sırasında ortaya çıkabilir, çünkü vücut laktatın neden olduğu asidozu telafi etmek için daha fazla CO2 salgılar. 1'den yüksek RER stresi gösterebilir. Dışa aktarılan CSV dosyası ayrıca, 2-3 günde her 12 dakikada bir ölçülen, fare başına dakika başına kalori olarak Enerji harcaması (EE) veya Isı üretiminden elde edilen ham değerleri içerir. Burada, listelenen tüm değerler bir zaman damgası içerir.</li>
		<li>Ancova için fare başına tek EE değerleri gerektiğinden, ışık (gündüz) fazı için 09:00-16:00 ve fare başına karanlık (gece) fazı için 19:00-04:00 arasında kaydedilen EE değerlerinin ortalamasını elde edin. NOT: Bu, Excel veya Graph Pad kullanılarak manuel olarak yapılabilir. Bu iki zamanlı pencerelerin seçilmesi, açık-koyu faz geçişiyle ilişkili ara, kademeli ve kararsız EE değerlerinin ortalamasını almaktan kaçınır.</li>
		<li>48 saat boyunca, Excel veya Graph Pad kullanarak fare başına iki gün ışığı değerinin ve iki koyu faz değerinin ortalamasını hesaplayın.</li>
		<li>Toplam fiziksel aktiviteyi ölçmek için, metabolik kafeslerde ölçülen ve her fare için CSV dosyasında listelenen x, y ve z ışın kesme sayılarını toplamak için Excel veya Grafik Defteri'ni kullanın. NOT: x,y,z toplam etkinliği, önce fare ve döngü başına her X, Y, Z'nin ortalama değerini yaparak hesaplanır. Daha sonra, fare ve döngü başına her ortalama X, Y, Z değerlerinin toplamı, Şekil 5E'deki gibi (2 günlük ortalama olmak üzere) verileri çizmek için belirlenir.</li>
		<li>Alternatif olarak, ışıktan karanlık döngülere geçiş sırasında EE'deki değişiklikleri gösteren eğriler oluşturan zaman içinde her ölçüm değerini gösteren verileri temsil edin. NOT: Ancova analizlerinin nasıl ve ne zaman gerçekleştirilmesiyle ilgili tartışma bölümüne bakın ve VO2, VCO2 ve EE'yi hesaplamak için kullanılan farklı formüller Ek Dosya 1'de sağlanmıştır.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Termojenik adipositlerin enerji harcama kapasitesinin ölçülen
<ol><li>Ölçümleri ve fare tedavilerini ayarlayın. Adipositlerdeki termojenik kapasite 2.1.1-2.2.2 adımlarını izleyerek dolaylı olarak oksijen tüketimi ile belirlendiği için oksijen tüketimini izlemek için deneysel preparatlar hakkında ayrıntılar için 1. NOT: Bu protokol, BETA termojenik kapasitesinin hızlı bir değerlendirmesini veren beta-3 reseptör agonisti CL-316.243 ile fare anestezisi ve akut tedavi gerektirir (bkz. Malzeme Tablosu).<ol>
<li>Vücut kompozisyon analizi yapın ve fareleri tartın. İSTIRIDYE'yi açın, sıcaklığı 30 °C'ye (termonöratralite) ayarlayın ve tüm sistemin ısınması için 2 saat bekleyin.</li>
		<li>Işık da dahil olmak üzere test koşullarının geri kalanını ayarlayın, her kafese fare kimliği atayın ve gruplar arasında vücut ağırlığında bir fark görülmezse, ilgili kafese her farenin vücut ağırlığı değerini ekleyin.</li>
		<li>Oksijen/CO2 dedektörünü 1.4.2-1.4.7 adımlarında olduğu gibi kalibre edin.</li>
		<li>Deney'i yazılımda başlatın.</li>
		<li>Her fareye pentobarbital (60-120 mg/kg) enjekte edin ve her fareyi atanmış metabolik kafesine yerleştirin (adım 2.1.2). NOT: Termoneutralitede (30 °C) uyuyan fareleri tutmak için gereken pentobarbital dozu fare zorlanması ve genotip ile değişir. 50 ila 120 mg / kg arasında farklı pentobarbital dozların test etmesi önerilir ve fareyi 30 ° C'de 2-3 saat boyunca uyuşturan olanı seçti. Fiziksel aktivitenin enerji harcamasına katkısını kaldırmak için verimli anestezi şarttır.</li>
		<li>Anesteziyi sağlamak için, pentobarbital enjeksiyondan sonra fareleri tamamen uyuyana ve azalan oksijen tüketim oranları sabit hale gelene kadar gözlemleyin.</li>
		<li>CL-316,243 enjekte etmeden önce en az 3 kararlı ardışık oksijen tüketim oranı elde etmeyi bekleyin. NOT: Oksijen tüketiminin dengelenmesini beklerken, şırıngları her fare için CL-316.243 (1 mg/kg) ile hazırlayın.</li>
		<li>Kafes #1'i açın ve 1 numaralı kafeste bir VO2 ve VCO2 ölçümü gerçekleştikten hemen sonra CL-316.243'ü deri altı olarak enjekte edin. Fareyi enjeksiyondan hemen sonra #1 kafesine geri döndürün. NOT: Ölçümler yazılımın sol alt bölümünde gerçek zamanlı olarak belirtilmektedir (Şekil 3B, kırmızı dikdörtgen).</li>
		<li>Kafes #2'nin ölçülmesini bekleyin (Şekil 3B, kırmızı dikdörtgen) ve ardından #2 kafesi için 2.1.8 adımında olduğu gibi devam edin. NOT: Bir ölçümden hemen sonra CL-316,243 enjekte etmek, enjeksiyonlar arasındaki zaman sabitini korumayı sağlar. Örneğin, tek tek kafeslerde ardışık olarak toplanan ölçümler ve kafes başına 55 s süren koleksiyon ile çalışan 12 fare / kafes varsa, her dakika bir fare enjekte etmelisiniz. Bu enjeksiyon oranları ile ilk ölçüm 12 kafeste enjeksiyondan 12 dakika sonra gerçekleşecektir.</li>
		<li>Enerji harcama değerleri platoya kadar, genellikle enjeksiyondan sonra 90-180 dk olmak üzere 5-6 ardışık ölçüm için enerji harcaması ölçümlerine devam edin. NOT: Fareler deneyler sırasında anesteziden uyanabilir. Bu farelerin analizden çıkarılması gerekir. Bu nedenle, pentobarbital dozların önceden test edilmesi çalışmaların verimliliğini artıracaktır.</li>
		<li>Enerji harcaması ölçümlerini durdurun, ancak fareleri uyanana kadar kafeslerinde 30 ° C'de tutun.</li>
		<li>Fareler tamamen uyanık olduktan sonra, farelerin sağlığını inceleyin ve ilk kafeslerine geri döndürün.</li>
		<li>Bölüm 1.4.13'te açıklandığı gibi, ekipman yazılımını kullanarak her farenin verilerini CSV dosyası olarak dışa aktarın.</li>
	</ol></li>
	<li>Veri analizi NOT: Veri analizi Excel veya Graphpad tarafından gerçekleştirildi<ol>
<li>Fareler tamamen uyuşturulduğu zaman metabolizma hızını temsil eden değerler olduğu için, zaman içinde istikrarlı ve sabit olan 3-5 ardışık VO2, VCO2 ve EE değerlerini çizin.</li>
		<li>Ardından, enjeksiyondan sonra elde edilen ilk ve aşağıdaki ardışık VO2, VCO2 ve EE ölçümlerini çizin. NOT: EE'nin mutlak değerleri ve enjeksiyonla indüklenen EE'deki kat artışı BA termojenik fonksiyonunu gösterir7.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Rolfe, D. F., Brown, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+energy+utilization+and+molecular+origin+of+standard+metabolic+rate+in+mammals%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Cellular energy utilization and molecular origin of standard metabolic rate in mammals.</a> Physiological Reviews. 77 (3), 731-758 (1997).</li>
<li>Heymsfield, S. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+energy+expenditure%3A+advances+in+organ-tissue+prediction+models%5BTitle%5D)+AND+%22Obesity+Reviews%22%5BJournal%5D)">Human energy expenditure: advances in organ-tissue prediction models.</a> Obesity Reviews. 19 (9), 1177-1188 (2018).</li>
<li>Kummitha, C. M., Kalhan, S. C., Saidel, G. M., Lai, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relating+tissue%2Forgan+energy+expenditure+to+metabolic+fluxes+in+mouse+and+human%3A+experimental+data+integrated+with+mathematical+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reports%22%5BJournal%5D)">Relating tissue/organ energy expenditure to metabolic fluxes in mouse and human: experimental data integrated with mathematical modeling.</a> Physiological Reports. 2 (9), 12159(2014).</li>
<li>Tschop, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+guide+to+analysis+of+mouse+energy+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A guide to analysis of mouse energy metabolism.</a> Nature. 9 (1), 57-63 (2011).</li>
<li>Mina, A. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CalR%3A+A+Web-Based+Analysis+Tool+for+Indirect+Calorimetry+Experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metabolism%22%5BJournal%5D)">CalR: A Web-Based Analysis Tool for Indirect Calorimetry Experiments.</a> Cell Metabolism. 28 (4), 656-666 (2018).</li>
<li>Shum, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ABCB10+exports+mitochondrial+biliverdin%2C+driving+metabolic+maladaptation+in+obesity%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">ABCB10 exports mitochondrial biliverdin, driving metabolic maladaptation in obesity.</a> Science Translational Medicine. 13 (594), (2021).</li>
<li>Assali, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NCLX+prevents+cell+death+during+adrenergic+activation+of+the+brown+adipose+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communication%22%5BJournal%5D)">NCLX prevents cell death during adrenergic activation of the brown adipose tissue.</a> Nature Communication. 11 (1), 3347(2020).</li>
<li>Clark, J. D., Gebhart, G. F., Gonder, J. C., Keeling, M. E., Kohn, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Special+Report%3A+The+1996+Guide+for+the+Care+and+Use+of+Laboratory+Animals%5BTitle%5D)+AND+%22ILAR+Journal%22%5BJournal%5D)">Special Report: The 1996 Guide for the Care and Use of Laboratory Animals.</a> ILAR Journal. 38 (1), 41-48 (1997).</li>
<li>Schena, G., Caplan, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Everything+You+Always+Wanted+to+Know+about+beta3-AR+%2A+%28%2A+But+were+afraid+to+ask%29%5BTitle%5D)+AND+%22Cells%22%5BJournal%5D)">Everything You Always Wanted to Know about beta3-AR * (* But were afraid to ask).</a> Cells. 8 (4), 357(2019).</li>
<li>Granneman, J. G., Burnazi, M., Zhu, Z., Schwamb, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((White+adipose+tissue+contributes+to+UCP1-independent+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology-Endocrinology+and+Metabolism%22%5BJournal%5D)">White adipose tissue contributes to UCP1-independent thermogenesis.</a> American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 285 (6), 1230-1236 (2003).</li>
<li>Szentirmai, E., Kapas, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+the+brown+adipose+tissue+in+beta3-adrenergic+receptor+activation-induced+sleep%2C+metabolic+and+feeding+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">The role of the brown adipose tissue in beta3-adrenergic receptor activation-induced sleep, metabolic and feeding responses.</a> Scientific Reports. 7 (1), 958(2017).</li>
</ol>

Yazarlar bu protokol makalesine çıkar çatışması olmadığını beyanda bulunsunlar. M.L., Enspire Bio LLC'nin kurucu ortağı ve danışmanıdır.

Dolaylı kalorimetre, tüm vücut enerji harcamasını değerlendirmek için yıllardır kullanılmaktadır4. Burada açıklanan bu protokol, bazal metabolizma hızını ölçmek ve metabolik kafesler kullanarak BA termojenik kapasitesini in vivo belirlemek için basit bir yöntem sağlar.
Burada açıklanan dolaylı kalorimetre yöntemi, enerji harcama değerlerinin vücut ağırlığı değerlerine bölünmesinin yanıltıcı olabileceğini doğrulamamaktadır. Örneğin, obeziteli tüm fare modellerin...

Metabolizma, hücrelerin büyümek ve işlevlerini yerine getirmek için kullandıkları besin alımı, depolama, dönüşüm ve arızadan sorumlu biyokimyasal reaksiyonların entegrasyonu olarak tanımlanabilir. Metabolik reaksiyonlar, besin maddelerinde bulunan enerjiyi, hücreler tarafından yeni molekülleri sentezlemek ve iş yürütmek için kullanılabilecek bir forma dönüştürür. Bu biyokimyasal reaksiyonlar, bu enerjiyi yaşamı sürdürmek için kullanılabilir bir forma dönüştürmede doğası gereği verimsizdir1. Bu verimsizlik, ısı şeklinde enerji dağılımına neden olur ve bu ısı üretimi bir organizmanın Standart Metabolizma Hızını (SMR) ölçmek için kullanılır1. Standart durum klasik olarak uyanık ama dinlenmiş bir yetişkinde meydana gelen ısı üretimi, yiyecekleri yutmuyor veya sindirmiyor, termonötralitede ve herhangi bir stres olmadan olarak tanımlandı1. Farelerde Bazal Metabolizma Hızı (BMR) veya bazal enerji harcaması SMR olarak adlandırılır, ancak bireylerde hafif termal stres altında yiyecekleri yutarak ve sindirerek (ortam sıcaklıkları 21-22 °C)1. Isı üretiminin doğrudan ölçülmesinin zorlukları ve zorlukları, BMR'yi belirlemek için en popüler yaklaşım haline gelmek için dolaylı kalorimetre, yani ısı üretimini oksijen tüketim ölçümlerinden hesaplama yaptı. BMR'nin oksijen tüketiminden hesaplanması mümkündür, çünkü BESINLerİN ATP sentezlemek için mitokondri tarafından oksidasyonu, bir organizmada tüketilen toplam oksijenin% 72'sinden sorumludur, toplam oksijen tüketiminin% 8'i mitokondrilerde de meydana gelir, ancak ATP (ayrılmamış solunum) üretmeden 1. Tüketilen oksijenin kalan %20'sinin çoğunluğu diğer hücre altı yerlerdeki besin oksidasyonuna (peroksisyomal yağ asidi oksidasyonu), anabolik süreçlere ve reaktif oksijen türlerinin oluşumuna bağlanabilir1. Böylece, 1907'de Lusk, oksijen tüketimini ve CO2 üretimini ısı olarak enerji dağılımına dönüştürmek için yaygın olarak kullanılan ampirik ölçümlere dayanan bir denklem kurdu. İnsanlarda beyin BMR'nin ~%25'ini, kas-iskelet sisteminin ~%18,4'ünü, karaciğeri ~%20'sini, kalbi ~%10'unu ve yağ dokusunu ~3-7%2'yi oluşturur. Farelerde, BMR'ye doku katkısı biraz farklıdır, beyin ~ 6.5%, iskelet kası ~ 13%, karaciğer ~ 52%, kalp ~ 3.7% ve yağ dokusu ~ 5% 3 temsil eder.
Dikkat çekici bir şekilde, BMR'yi tanımlayan biyokimyasal reaksiyonlar sabit değildir ve dış çalışma (fiziksel aktivite), gelişim (doku büyümesi), iç stresler (enfeksiyonlara karşı koyma, yaralanmalar, doku devri) ve ortam sıcaklığındaki değişiklikler (soğuk savunma)1 gibi farklı ihtiyaçlara yanıt olarak değişmez. Bazı organizmalar, soğuk maruziyette ısı üretmek için süreçleri aktif olarak işe alır, metabolizma tarafından üretilen ısının sadece kazara bir yan ürün olmadığını ima eder. Bunun yerine, evrim, metabolik reaksiyonların hızını değiştirerek ısı üretimini özel olarak yükseltir düzenleyici mekanizmaları seçti1. Bu nedenle, aynı oksijen tüketimi ölçümleri, bir organizmanın soğuğa yanıt olarak ısı üretme kapasitesini belirlemek için kullanılabilir.
İki büyük proses, soğuğa maruz kalınca ısı üretimine katkıda bulunur. Bunlardan ilki, istemsiz kas kasılması ile yapılan fiziksel işleri kapsayacak şekilde kastaki mitokondriyal oksidatif fosforilasyonu ve glikolizi artırarak ısı üreten titremedir. Bu nedenle, soğuk maruziyet kaslarda oksijen tüketimini artıracaktır1. İkincisi, kahverengi ve bej adipositlerde (BA) oksijen tüketiminde bir artış yoluyla ortaya çıkan Titremeyen Termogenezdir. BA'da enerjinin ısıya dağıtılması, protonun mitokondriyal matrise yeniden girmesini sağlayan ve mitokondriyal proton gradyanını düşüren mitokondriyal ayrıştırma proteini 1 (UCP1) ile aracılık eder. Mitokondriyal proton gradyanının UCP1 tarafından dağıtılması, elektron transferi ve oksijen tüketimindeki yükselme ve ATP (ayrılmamış) üretmeden proton dağılımının serbest bırakıldığı enerji ile ısı üretimini arttırır. Ayrıca, termojenik BA, beyhude oksidatif ATP sentezini ve tüketim döngülerini etkinleştirerek proton gradyanında büyük bir dağılmaya neden olmadan oksijen tüketimini yükselten ek mekanizmalar oluşturabilir. Burada açıklanan metabolik kafesler, yani Columbus Instruments'ın CLAMS-Oxymax sistemi, farklı ortam sıcaklıklarında enerji harcamalarını ölçme imkanı sunar. Bununla birlikte, tüm vücut oksijen tüketimi ölçümlerini kullanarak BA termojenik kapasitesini belirlemek için şunları yapmak gerekir: (1) titremenin ve BA dışı diğer metabolik süreçlerin enerji harcamasına katkısını ortadan kaldırmak ve (2) özellikle BA termojenik aktivitesini in vivo olarak etkinleştirmek. Bu nedenle, ikinci bir protokol, termoneutralitede (30 °C) anestezik farelerde farmakoloji kullanılarak BA in vivo'nun seçici olarak nasıl aktive edilmesini, anestezi ve termonötralitenin diğer BA dışı termojenik süreçleri (yani fiziksel aktiviteyi) sınırlamasını açıklar. BA'yı aktive etmek için farmakolojik strateji, fareleri β3-adrenerjik reseptör agonist CL-316,246 ile tedavi etmektir. Bunun nedeni, soğuk maruziyetin, BA'daki β-adrenerjik reseptörleri aktive etmek için norepinefrin salgılayan sempatik bir yanıtı teşvik etmesidir, bu da UCP1 ve yağ oksidasyonunu aktive eder. Ayrıca, β3-adrenerjik reseptör ekspresyoz ifadesi farelerde yağ dokusunda oldukça zenginleştirilmiştir.

<table><tbody><tr><td>CLAMS-Oxymax System</td><td>Columbus Instruments</td><td>CLAMS-center feeder-ENC</td><td>Çevre muhafazası ve Zirkonya oksijen sensörü dahil</td></tr><tr><td>Oxymax Yazılımlı Masaüstü Bilgisayar</td><td>HP/Columbus</td><td>N/A</td><td>PC'nin ayrıca satın alınması gerekir</td></tr><tr><td>Driyerit sürahi (Kobalt Klorür Göstergeli Kalsiyum Sülfat)</td><td>Fisher Scientific</td><td>23-116681</td><td>Oksijen sensörüne giren gazı kurutmak için gereken nem, sensöre zarar verebilir</td></tr><tr><td>Vücut kompozisyonu için NMR</td><td>Eko-MRI</td><td>Eko-MRI 100</td><td>Canlı farelerde yağsız ve yağ kütlesini ölçün. ANCOVA analizleri için gereklidir.</td></tr><tr><td>CL-316-243</td><td>Sigma</td><td>C5976</td><td>Termojenezi aktive etmek için deri altından farelere enjekte edildi</td></tr><tr><td>Yüksek yağlı diyet</td><td>Araştırma Diyetleri</td><td>D12266B</td><td>Ölçümlerden önce ve ölçümler sırasında farelere sağlanır</td></tr><tr><td>DLAM'da</td><td>Pentobarbital/Nembutal</td> Eczane <td>Fareler</td><td>için anestezi</td></tr><tr><td>Birincil standart sınıf gaz (tank ve regülatör)</td><td>Praxair</td><td>NI CD5000O6P-K/PRS 2012-2331-590</td><td>%20,50 Oksijen, %0,50 CO2 kalibrasyon için kullanılan nitrojen ile dengelenmiş</td></tr></tbody></table>

bazal enerji harcamasının ve termojenik adipositlerin obez farelerde enerji harcama kapasitesinin belirlenmesi

Determining Basal Energy Expenditure and the Capacity of Thermogenic Adipocytes to Expend Energy in Obese Mice

Metabolizmadaki değişikliklerin obeziteye nasıl yol açabileceğini anlamak için enerji harcaması ölçümleri gereklidir. Bazal enerji harcaması, metabolik kafesler kullanılarak tüm vücut oksijen tüketimi, CO2 üretimi ve fiziksel aktivite ölçülerek farelerde belirlenebilir. Termojenik kahverengi/bej adipositler (BA), özellikle düşük ortam sıcaklıklarında kemirgen enerji harcamasına önemli ölçüde katkıda bulunur. Burada, bazal enerji harcaması ölçümleri ve obez farelerde enerji harcamak için toplam BA kapasitesi iki ayrıntılı protokolde açıklanmıştır: ilk açıklama, enerji harcamasının vücut kütlesi ile birlikte değiştiği göz önüne alındığında gerekli bir analiz olan kovaryans analizi (ANCOVA) kullanılarak bazal enerji harcamasını ölçmek için testlerin nasıl ayarlanmıştır. İkinci protokol, farelerde BA enerji harcama kapasitesinin in vivo olarak nasıl ölçüldüklerini açıklar. Bu prosedür, fiziksel aktivitenin neden olduğu harcamaları sınırlamak için gereken anesteziyi ve ardından BA'da enerji harcamasını aktive eden beta3-adrenerjik agonist CL-316.243 enjeksiyonunu içerir. Bu iki protokol ve sınırlamaları, başarılı bir ilk deneye izin vermek için yeterli ayrıntıyla açıklanmıştır.

Şekil 4'te CLAMS sisteminin metabolik kafesleri kullanılarak elde edilen VO2, VCO2, Isı üretimi/Enerji harcaması (EE), Solunum Değişim Oranı (RER) ve X, Y, Z fiziksel aktivite değerleri gösterilmiştir. CLAMS sistemi tarafından sağlanan VO2 ve VCO2, dakikadaki gaz hacmidir (mL) ve ölçümlere başlamadan önce CLAMS yazılımına bu ağırlık değerleri girilerek vücut ağırlığına veya yağsız kütle değerlerine bölünebilir. Bununla birlikte, ANCOVA analizine ih...

Bu makalede, obez farelerde termojenik adipositlerin bazal metabolizma hızını ve oksidatif kapasitesini ölçmek için bir protokol açıklanmaktadır.

Bazal Enerji Harcamasının Ve Termojenik Adipositlerin Obez Farelerde Enerji Harcama Kapasitesinin Belirlenmesi

Energy expenditure measurements are necessary to understand how changes in metabolism can lead to obesity. Basal energy expenditure can be determined in ...

Bu protokol, bir araştırmacının farelerin enerjik dengesinde farklılıklar olup olmadığını belirlemesine izin verir, bu da vücut ağırlığındaki bir değişiklikden sorumlu fizyolojik süreçleri tanımlamaya yardımcı olabilir. Ayrıca, kahverengi yağın enerji harcama kapasitesini belirlemek için de kullanılabilir. Bu teknik, tüketilen oksijeni ve kontrollü bir ortamda tek bir fare tarafından üretilen CO2'yi ölçen bir tekniktir.Kullanıcıların bu bireysel faredeki enerji harcamasını hesaplamalarını ve farklı tedavilerin veya genetik manipülasyonların enerji harcamasını değiştirip değiştiremeyeceği konusunda belirlemelerini sağlar. Başlamak için, muhafazayı ve hava akışını kontrol eden yazılımı açın ve yazılımın bilgisayarın ekipmanla iletişimini test etmesine izin verin. İletişim kurulduktan sonra dosyayı tıklatın, sonra deneme yapılandırmasını açın ve satıcı tarafından önceden tasarlanmış veya önceki bir testten ayarlanan deneme yapılandırmasını seçin.Ardından, deneme özellikleri penceresini açmak için denemeye tıklayın, ardından özelliklere tıklayın. Özellikler penceresinde, ortam sıcaklığı ve 12 saatlik ışık döngüleri de dahil olmak üzere çevresel muhafazanın parametrelerini ayarlayın. Ardından, her metabolik kafesin parametrelerinin tanımlandığı deneme kurulum penceresini açmak için deneme ve ardından kurulum'a tıklayın.Daha sonra, sekiz haftalık dişi fareleri barındıran metabolik kafeslerdeki besleyicilere önceden tartılmış miktarda yiyecek ekleyin. Ayrıca, su şişelerini yerleştirin ve şişelerin doğru şekilde kapatılmış olup olmadığını kontrol edin ve sızıntı yapmayın. 24 saat sonra, kafeslerde kalan yiyecekleri tartın ve fareleri tartın.Fareler sistemde barındırıldıktan iki ila üç gün sonra dolaylı kalorimetre ve aktivite ölçümlerine başlayın. İlk olarak, CLAMS sistemlerini oksijen ve karbondioksit zirkonya bazlı dedektörü bilinen bileşimdeki bir kalibrasyon gazı kullanarak kalibre edin. Tank çıkış basıncının inç kare başına 5 ila 10 pound arasında olmasını sağladıktan sonra, gaz sensörlerini kalibre etmek ve test etmek için kalibrasyon yardımcı yazılımını açın.Denemeye tıklayın, ardından kalibre edin ve başlat tuşuna basın. Sensörlerin test edilip, yazılımın kullanıcıdan oksijen kimliğinin değeri bir olana kadar gaz sensörünün düğmelerini çevirmesini istemesini bekleyin. Adım tamamlandığında sonrakini tıklatın.Farelerin vücut ağırlığını ve bileşimini ölçtükten sonra, deney ve çalıştırmaya tıklayarak oksijen, karbondioksit ve aktivite ölçümlerine başlayın. En az 48 saat sonra, deney'i tıklatarak denemeyi durdurun, sonra durdurun. Verileri vermek için dosyayı tıklatın, sonra tüm konuları CSV dosyası olarak dışa ve dışa aktar.Karanlık evrede, fareler daha yüksek oksijen tüketimine ve karbondioksit üretimine sahiptir ve bu nedenle daha yüksek enerji harcamasına sahiptir. Düzenli bir diyette fareler ve karanlık döngüde meydana gelen gıda yutulması ile beslenen bir durum, karbonhidrat kullanmayı tercih ettiğini gösteren bire yakın solunum değişim aralığı oranı değerleri ile karakterize edilir. Farelerin çoğunlukla uyuduğu ve böylece hızlı olduğu ışık döngüsü sırasında, RER değerlerinin 0,7'ye daha yakın olmasıyla yağ oksidasyonuna bir kayma vardır.Buna göre XYZ lazer ışını kırılma sayısı olarak ölçülen fiziksel aktivite karanlık fazda artar ve ışık fazı sırasında azalır. Yüksek yağlı diyet beslenmesi yağsız kitleyi değiştirmeden vücut ağırlığını ve yağ kütlesini arttırır. Yüksek yağlı diyetle beslenen fareler, esas olarak gram yiyecek başına daha yüksek kalori yoğunluğu nedeniyle günde daha fazla kilokalori yediler.Bununla birlikte, fiziksel aktivite, karanlık dönemde bile yemek ve yüksek yağlı diyetle beslenen fareler arasında benzerdir. Yüksek yağlı diyetle beslenen farelerin alt solunum katsayısı oranı değerleri, oksidasyon için birincil substrat olarak yağ kullanmayı tercih ettiğini gösterir. Karbondioksit üretimi olmasa da oksijen tüketimi, yüksek yağlı diyetle beslenen farelerde artar ve bu da fare başına enerji harcamasında önemli bir artışa neden olur.Enerji harcaması, esas olarak oksijen tüketimini, karbondioksit üretimini ve dolayısıyla enerji harcamasının kendisini yükselten termojenik adipositlerin adrenerjik aktivasyonu sonucu beta-3 agonist enjeksiyonu ile artırılmıştır. ISTIRIDYE ile enerji harcamasını ölçmek için kalibrasyon tamamlanmalı ve ANCOVA analizini yapmak için vücut ağırlığı ölçülmelidir. Ayrıca gıda alımı hem adaptasyon döneminde hem de ölçümler sırasında ölçülmelidir.Fareler ilk gıda alımını ve vücut ağırlığını geri kazandığında adaptasyon süresi sona erer. Bu prosedür, ilaçların fare aktivitesi ve davranışı üzerindeki akut etkilerini test etmek için de kullanılabilir. Bu sistemi ayrıca, hangi nöron popülasyonunun kontrol ettiğini gösteren işbirliğine dayalı bir çalışmada kullanıyoruz Bu teknik, kilo alımıyla ilgili hastalıkları incelemek ve besin tercihini, fiziksel aktiviteyi, termogenez ve enerji dengesini kontrol eden süreçleri tanımlamak için gereklidir.

determining-basal-energy-expenditure-capacity-thermogenic-adipocytes

Research

JoVE Journal

Biology

Biyoloji

Fare kahverengi adipoz doku (BAT) işlevsel görüntüleme için bir yöntem olup BAT 18F-Florodeoksiglukoz soğuk-uyarılmış alımı (FDG) invaziv olmayan standart bir protokol micro-PET/CT ile değerlendirilmiştir olduğu tarif edilmektedir. Bu yöntem, fare modellerinde BAT faaliyetlerinde farklılıkları tespit etmek için sağlam ve hassastır.

FDG micro-PET/CT ile Fare Brown Fat Fonksiyonel Görüntüleme

Burada sunulan yöntem, 18 F-florodeoksiglikoz kullanır (18 F-FDG) pozitron emisyon tomografisi / bilgisayarlı tomografi (PET-BT) ve yağ-su ayrılmış manyetik rezonans görüntüleme (MRG), her termonötral 2 saat maruz (24 ° C aşağıdaki taranan ) ve yetişkin insan deneklerde kahverengi adipoz doku (BAT) eşleştirmek için, soğuk koşullar (17 ° C).

İnsan Brown Yağ Dokusu Depolar otomatik Pozitron Emisyon Tomografi / Bilgisayarlı Tomografi tarafından Parçalı ve Manyetik Rezonans Görüntüler Kayıtlı

Bu protokol, normal yem diyetinden (NCD) veya yüksek yağlı diyetten (HFD) ± kapsaisin ile beslenen vahşi tipli farelerde elde edilen kasık yağ tabletlerinde bazal ve forkolinin uyardığı lipoliz belirleme metodunu açıklamaktadır. Lipoliz için bir indeks olarak, inguinal yağlı yağ pedlerinden gliserol salınımı ölçülmüştür.

İnguinal Yağ Yastıklarında Basal ve Forskolin ile uyarılmış Lipoliz Ölçümleri

Bu iletişim kuralı bir vücut kompozisyon analiz ve metabolik hayvan izleme sistemi vücut kompozisyonu ve farelerde metabolik parametreleri tanımlamak için kullanımını açıklar. Yüksek yağlı beslenme tarafından indüklenen bir obezite modeli örnek olarak bu tekniklerin uygulanması için kullanılır.

Vücut kompozisyonu ve metabolik Caging Analizi yüksek yağ Fed farelerde

Yağ dokusu vasküler ataları gelen beyaz ve bej adiposit farklılaşma obezite metabolik iyileştirme için potansiyel taşımaktadır. CD34 + CD31 + insan yağı endotel hücre izolasyon ve bir sonraki vitro genişleme ve farklılaşma beyaz ve bej adiposit içine iletişim kurallarını açıklar. Birkaç aşağı akım uygulamaları ele alınmıştır.

Yalıtım, genişleme ve Adipojenik indüksiyon CD34 + CD31 + insan Omental ve deri altı yağ dokusu endotel hücrelerden

Bu makale, farelerde lipid metabolizmasını değerlendirmek için üç kolay ve erişilebilir test sağlar.

Farelerde Tüm Vücut Lipid Taşıma Kapasitesinin Değerlendirilmesi

Mikro-PET/MR görüntüleme tabanlı bir yaklaşım kullanılarak farelerde termojenik yağ depolarının fonksiyonel görüntülenmesi ve kantitasyonu.

[18F]FDG Micro-PET/MR Görüntüleme Kullanılarak Farelerde Kahverengi ve Bej Yağ Dokularının Görselleştirilmesi ve Ölçülmesi

Burada, kahverengi yağ dokusu (BAT) aktivitesinin insan metabolizması üzerindeki etkisinin fizyolojik önemini ölçmek için bir protokol sunuyoruz. Bu, karbonhidrat yüklemesi ve dolaylı kalorimetriyi sıcaklıktaki supraklaviküler değişikliklerin ölçümleriyle birleştirerek elde edilir. Bu yeni yaklaşım, insanlarda BAT termojenezi için farmakolojik bir hedef geliştirilmesine yardımcı olabilir.

İnsanlarda kahverengi yağ dokusu termojenezini ölçmek için dolaylı kalorimetri, kızılötesi termografi ve kan şekeri seviyelerinin bir kombinasyonunu kullanma

Burada, insanlarda ve laboratuvar hayvanlarında bir yemekten sonra kahverengi yağ dokusu aktivitesini ölçmek için bir protokol sunuyoruz.

Kahverengi yağ dokusu aktivitesindeki değişikliklerin tespiti için kızılötesi termografi

Bu protokolde, bir fare modelinde GC-MS kullanılarak BAT ile optimize edilmiş arteriyovenöz metabolomikler ile ilgili yöntemler özetlenmiştir. Bu yöntemler, organizma düzeyinde BAT aracılı metabolit değişimi hakkında değerli bilgiler edinilmesine izin verir.

Kahverengi Yağ Dokusunda İn Vivo Metabolit Değişimini Ölçmek için Arteriyovenöz Metabolomikler

Burada, diyabetik ve obez BTBR farelerinde böbrek fonksiyonlarını iyileştirirken kısırlığı, obeziteyi ve hiperglisemiyi tersine çevirmek için umut verici bir strateji sunan beyaz ve kahverengi bir yağ dokusu nakli protokolü sunuyoruz.

Beyaz ve Kahverengi Yağ Greftleri: Siyah ve Ten Rengi Brachyury (BTBR) Obez Farelerde Üreme, Metabolik ve Böbrek Eksikliklerini Düzeltmeye Yönelik Bir Yaklaşım

Öğrenin obez farelerde bazal metabolizma hızını ve termojenik adipositlerin oksidatif kapasitesini dolaylı kalorimetri ile nasıl ölçülür. Bu yöntem, enerji harcaması ve vücut ağırlığı değişikliklerinin fizyolojik süreçlerini anlamaya yardımcı olur.

Bazal Enerji Harcamasının Ve Termojenik Adipositlerin Obez Farelerde Enerji Harcama Kapasitesinin Belirlenmesi

Daha fazla video keşfet