تحديد وتشريح مستودعات الماوس المتنوعة
Summary
توجد الخلايا الأديبية في مستودعات منفصلة ولها أدوار متنوعة داخل بيئاتها الدقيقة الفريدة. ومع الكشف عن الاختلافات الإقليمية في طابع ووظيفة الخلايا الأديبية، فإن تحديد المستودعات وعزلها بشكل موحد أمر حاسم للنهوض بالميدان. هنا، نقدم بروتوكول مفصل للختان من مختلف مستودعات الماوس الدهنية.
Abstract
الأنسجة الدهنية هي أعضاء معقدة مع مجموعة واسعة من الوظائف، بما في ذلك تخزين وتعبئة الطاقة استجابة للاحتياجات المحلية والعالمية، وفصل التمثيل الغذائي لتوليد الحرارة، وإفراز adipokines لتنظيم التوازن الجسم كله و الاستجابات المناعية. البحوث الناشئة هو تحديد الاختلافات الإقليمية الهامة في الملامح التنموية والجزيئية والوظيفية للخلايا الأديبية الموجودة في مستودعات منفصلة في جميع أنحاء الجسم. خصائص مختلفة من المستودعات ذات الصلة طبيا منذ الأمراض الأيضية غالبا ما تظهر آثار مستودع محددة. وسيوفر هذا البروتوكول للمحققين أطلسا تشريحيا مفصلا ودليلا تشريحيا لتحديد الأنسجة الدهنية المتنوعة واستئصالها. وسيسمح تشريح موحد للمستودعات الدهنية المنفصلة بإجراء مقارنات مفصلة لخصائصها الجزيئية والأيضية ومساهماتها في الحالات المرضية المحلية والمنهجية في ظل مختلف الظروف التغذوية والبيئية.
Introduction
تلعب الأنسجة الدهنية أدوارًا حاسمة في التوازن في الجسم كله، بما في ذلك تخزين الطاقة وإطلاقها استجابة للاحتياجات المحلية والعالمية، والتنظيم الحراري، وإفراز الأديبوكينات لتنظيم توازن الطاقة، والتمثيل الغذائي، والاستجابات المناعية1 , 2.يتم توزيع Adipocytes في جميع أنحاء الجسم في مستودعات منفصلة، وفي بعض الحالات تخدم أدوارمتخصصة داخل البيئات الدقيقة 3،4،5. تاريخيا، تركزت دراسة الأنسجة الدهنية على الأنسجة الدهنية البيضاء (WAT)، ودورها في الحفاظ على التوازن الطاقة. يتم توزيع معظم الخلايا الأديبية في جميع أنحاء الجسم في مستودعات وات تحت الجلد والحشوية. خصائص هذه المستودعات مهمة للقابلية التفاضلية للأمراض الأيضية. وقد ارتبطت الخلايا الأديبية تحت الجلد، وتقع تحت الجلد، مع الآثار الأيضية واقية5. ترتبط الخلايا الأديبية الحشوية، التي تحيط بالأعضاء الحيوية والواردة داخل مستودعات الغدد التناسلية، المحيطة بالكلى، خلف المستقيم، الأورام، التامور، التامور، بالاضطرابات الأيضية، بما في ذلك مرض السكري من النوع 2 وأمراض القلب والأوعية الدموية2 . كما تمت دراسة الأنسجة الدهنية البني (BAT) على نطاق واسع. البني والبني مثل adipocytes التعبير عن فصل البروتين 1 (UCP1) ولعب أدوار هامة في توليد الحرارة التكيفية والجلوكوز التوازن6،7. وترد الخلايا الأديبية البنية الكلاسيكية في مستودع أفضل التقنيات المتاحة interscapular8. كما توجد مجموعات من الخلايا الأديبية البنية في مواقع أخرى، بما في ذلك المستودعات فوق الكلاف، والأشعة تحت الحمراء/تحت غطاء، وعنق الرحم، والفقرات، والمستودعات المحيطية بالأشعة فوق الحمراء8،و9.
بالإضافة إلى موقعها في مستودعات WAT الرئيسية وBAT، توجد الخلايا الأديبية في محاريب منفصلة في جميع أنحاء الجسم4، حيث يمكن أن تؤدي وظائف متخصصة داخل البيئات الدقيقة الخاصة بها. على سبيل المثال، نخاع العظام الأنسجة الدهنية (BMAT) بمثابة خزان الدهون، هو مصدر رئيسي من تعميم أديبونكتين، ويتفاعل بشكل وثيق مع osteoblasts، osteoclasts، والخلايا المكونة للدم10،11. تساهم الخلايا الأديبسية الجلدية في عمليات واسعة النطاق، بما في ذلك التئام الجروح، والاستجابة المناعية، والتنظيم الحراري، ونمو بصيلات الشعر12،13. وعلاوة على ذلك، قد تنتج الخلايا الأديبية الظهارية العديد من الأديبوكينات والكيماويات التي تمارس تأثيرات محلية ومنهجية على تطور وتطور مرض الشريان التاجي14. وقد ارتبط توسع WAT بين / العضل بشكل إيجابي مع زيادة الدهنية, مقاومة الأنسولين النظامية, وانخفاض القوة العضلية والتنقل15. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الخلايا الأديبية البوبليتية بمثابة خزان للدهون للتوسع اللمفاوي أثناء العدوى16. في حين أن الأدوار المحددة لمختلف المستودعات المفصلية غير معروفة عموما، ويعتقد الآن مستودع هوفا (الأشعة تحت الرضفة) داخل الركبة للمساهمة في الأمراض، بما في ذلك آلام الركبة الأمامية وهشاشة العظام17.
وفي حين أن الاختلافات الإقليمية في طابع ووظيفة الخلايا الأديبية قيد الدراسة المكثفة، فإن هذا المجال محدود حالياً بعدم وجود بروتوكول موحد لتحديد وتشريح مستودعات الماوس المتنوعة. وقد وصفت الأساليب المنشورة سابقا عادة عزل واحد أو اثنين من مستودعات محددة وتفتقر إلى مستوى التفاصيل المطلوبة للختان موحدة18،19. يوفر البروتوكول الموضح في هذه المخطوطة دليلاً شاملاً للمواقع التشريحية المحددة وخطوات العزل للعديد من مستودعات الماوس المختلفة. على الرغم من أن مستودعات WAT هي المحور الرئيسي لهذه المخطوطة، إلا أن استئصال أفضل التقنيات المتاحة بين التقنيات المتاحة هو أيضا ً وصف تفصيلي. يمكن استخدام الأنسجة الدهنية المقتطعة باستخدام هذا البروتوكول لمجموعة واسعة من نقاط النهاية التجريبية، بما في ذلك الدراسات الاستئصالية، وعلم الأنسجة، وتحليلات التعبير الجيني.
والهدف من هذه المخطوطة هو تزويد المحققين ببروتوكول مفصل لتحديد وعزل كل من مستودعات الماوس البارزة والأقل دراسة (الشكل 1). هذا المورد سوف يسهل التحقيق أكثر اكتمالا من الخصائص التنموية والجزيئية والوظيفية للخلايا الأديبية داخل منافذ متنوعة.
الشكل 1: تصوير تخطيطي لمستودعات الماوس الدهنية التي تم تشريحها في هذا البروتوكول. تم تكييف هذه الصورة من Bagchi وآخرون. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Protocol
Representative Results
Discussion
ومع تزايد الاعتراف بأهمية الخصائص الجزيئية والوظيفية المتنوعة للمجموعات المنفصلة من الخلايا الأديبية، من الأهمية بمكان أن يقوم المحققون في الميدان بتحديد المستودعات الدهنية واستئصالها بشكل موحد لإجراء مزيد من التحليلات. وحتى الآن، لا توجد سوى بروتوكولات قليلة للتوطين الموحد وعزل مجمو…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O.A.M. مدعوم ة من قبل المعهد الوطني للصحة المنح DK062876 و DK092759; ويدعم برنامج تدريب العلماء الطبيين في جامعة ميشيغان (T32GM007863)، وبرنامج التدريب في تكوين الأعضاء بجامعة ميشيغان (T32HD007605)، وزمالة جامعة ميشيغان راكهام للجدارة، وزمالة تايلينول للرعاية المستقبلية.
Materials
| 10% neutral buffered formalin | Fisher Scientific | 22-110-869 | |
| 24-well plates, untreated | Sigma-Aldrich | CLS3738 | |
| 70% ethanol (dilute from 95%) | Fisher Scientific | 04-355-226 | |
| Dissecting forceps with curved tips | VWR | 89259-946 | |
| Dissecting pan | Carolina Biological Supply Company | 629004 | |
| Dissecting scissors (sharp/blunt tip) | VWR | 82027-588 | |
| Gauze sponges | Vitality Medical | 2634 | Curity 4 x 4 inch gauze sponge, 12 ply |
| Handi-Pins for dissection | Carolina Biological Supply Company | 629132 | |
| Iris scissors (straight) | VWR | 470018-890 | |
| Isoflurane | VetOne | 501017 | |
| Scalpel | VWR | 100499-578 | Feather scalpel handle with blade, disposable |
References
- Cinti, S. The adipose organ at a glance. Disease Models & Mechanisms. 5 (5), 588-594 (2012).
- Rosen, E. D., Spiegelman, B. M. What we talk about when we talk about fat. Cell. 156 (1-2), 20-44 (2014).
- Sanchez-Gurmaches, J., Guertin, D. A. Adipocyte lineages: tracing back the origins of fat. Biochimica et Biophysica Acta. 1842 (3), 340-351 (2014).
- Bagchi, D. P., Forss, I., Mandrup, S., MacDougald, O. A. SnapShot: Niche Determines Adipocyte Character I. Cell Metabolism. 27 (1), 264-264 (2018).
- Tchkonia, T., et al. Mechanisms and metabolic implications of regional differences among fat depots. Cell Metabolism. 17 (5), 644-656 (2013).
- Kajimura, S., Spiegelman, B. M., Seale, P. Brown and Beige Fat: Physiological Roles beyond Heat Generation. Cell Metabolism. 22 (4), 546-559 (2015).
- Frontini, A., Cinti, S. Distribution and development of brown adipocytes in the murine and human adipose organ. Cell Metabolism. 11 (4), 253-256 (2010).
- Zhang, F., et al. An Adipose Tissue Atlas: An Image-Guided Identification of Human-like BAT and Beige Depots in Rodents. Cell Metabolism. 27, 252-262 (2018).
- Sanchez-Gurmaches, J., Guertin, D. A. Adipocytes arise from multiple lineages that are heterogeneously and dynamically distributed. Nature Communications. 5, 4099 (2014).
- Li, Z., Hardij, J., Bagchi, D. P., Scheller, E. L., MacDougald, O. A. Development, regulation, metabolism and function of bone marrow adipose tissues. Bone. 110, 134-140 (2018).
- Scheller, E. L., Cawthorn, W. P., Burr, A. A., Horowitz, M. C., MacDougald, O. A. Marrow Adipose Tissue: Trimming the Fat. Trends in Endocrinology & Metabolism. 27 (6), 392-403 (2016).
- Alexander, C. M., et al. Dermal white adipose tissue: a new component of the thermogenic response. The Journal of Lipid Research. 56 (11), 2061-2069 (2015).
- Kruglikov, I. L., Scherer, P. E. Dermal Adipocytes: From Irrelevance to Metabolic Targets?. Trends in Endocrinology & Metabolism. 27 (1), 1-10 (2016).
- Iacobellis, G. Local and systemic effects of the multifaceted epicardial adipose tissue depot. Nature Reviews Endocrinology. 11 (6), 363-371 (2015).
- Addison, O., Marcus, R. L., LaStayo, P. C., Ryan, A. S. Intermuscular Fat: A Review of the Consequences and Causes. International Journal of Endocrinology. 2014, 1-11 (2014).
- Pond, C. M. Adipose tissue and the immune system. Prostaglandins, Leukotrienes, and Essential Fatty Acids. 73 (1), 17-30 (2005).
- Kloppenburg, A. I. -. F. M. An emerging player in knee osteoarthritis: the infrapatellar fat pad. Arthritis Research & Therapy. 15 (225), 1-9 (2013).
- Mann, A., Thompson, A., Robbins, N., Blomkalns, A. L. Localization, Identification, and Excision of Murine Adipose Depots. Journal of Visualized Experiments. (94), e52174 (2014).
- Casteilla, L., Cousin, B., Calise, D. Choosing an adipose tissue depot for sampling: factors in selection and depot specificity. Methods in Molecular Biology. 155, 1-22 (2008).
- de Jong, J. M., Larsson, O., Cannon, B., Nedergaard, J. A stringent validation of mouse adipose tissue identity markers. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 308 (12), E1085-E1105 (2015).
- Cinti, S. The adipose organ. Prostaglandins, Leukotrienes, and Essential Fatty Acids. 73 (1), 9-15 (2005).
- Parlee, S. D., Lentz, S. I., Mori, H., MacDougald, O. A. Quantifying size and number of adipocytes in adipose tissue. Methods in Enzymology. 537, 93-122 (2014).
- Scheller, E. L., et al. Region-specific variation in the properties of skeletal adipocytes reveals regulated and constitutive marrow adipose tissues. Nature Communications. 6, 7808 (2015).
- Scheller, E. L., et al. Use of osmium tetroxide staining with microcomputerized tomography to visualize and quantify bone marrow adipose tissue in vivo. Methods in Enzymology. 537, 123-139 (2014).
- Lukjanenko, L., Brachat, S., Pierrel, E., Lach-Trifilieff, E., Feige, J. N. Genomic profiling reveals that transient adipogenic activation is a hallmark of mouse models of skeletal muscle regeneration. PLoS One. 8 (8), e71084 (2013).
- Pagano, A. F., et al. Muscle Regeneration with Intermuscular Adipose Tissue (IMAT) Accumulation Is Modulated by Mechanical Constraints. PLoS One. 10 (12), e0144230 (2015).
- Khan, I. M., et al. Intermuscular and perimuscular fat expansion in obesity correlates with skeletal muscle T cell and macrophage infiltration and insulin resistance. International Journal of Obesity. 39 (11), 1607-1618 (2015).
- Sulston, R. J., et al. Increased Circulating Adiponectin in Response to Thiazolidinediones: Investigating the Role of Bone Marrow Adipose Tissue. Frontiers in Endocrinology. 7, 128 (2016).
