זיהוי וניתוח של מחסני עכבר מגוונים
Summary
אדיפוציטים קיימות במחסנים נפרדים ויש להם תפקידים מגוונים בתוך המיקרו-סביבות הייחודיות שלהם. כמו הבדלים אזוריים אופי ותפקוד הפונקציה נחשפים, זיהוי סטנדרטית בידוד של מחסני חיוני לקידום השדה. בזאת, אנו מציגים פרוטוקול מפורט לגבי כריתה של מחסני שומן בעכבר.
Abstract
רקמות אדיפוז הן איברים מורכבים עם מגוון רחב של פונקציות, כולל אחסון והגיוס של אנרגיה בתגובה לצרכים מקומיים וגלובליים, ללא צימוד של חילוף החומרים כדי ליצור חום, הפרשה של adipokines כדי לווסת את כל הגוף הומאוסטזיס ו תגובות החיסון. מחקר המתעוררים מזהה הבדלים אזוריים חשובים בפרופילים התפתחותיים, מולקולריים פונקציונלי של adipocytes ממוקם במחסנים דיסקרטית ברחבי הגוף. תכונות שונות של המחסנים הם רלוונטיים מבחינה רפואית מאז מחלות מטבולית לעתים קרובות להפגין אפקטים ספציפיים דיפו. פרוטוקול זה יספק לחוקרים אטלס אנטומי מפורט ומדריך לחיתוך לזיהוי ולניתוח מדויק ולכריתה של רקמות מגוונות של שומן העכבר. ניתוח מתוקננת של מחסני אדיפוז נפרדים יאפשר השוואות מפורטות של מאפיינים מולקולריים ומטבוליים שלהם ותרומות למצבים מקומיים ומערכתית הפתולוגיים בתנאים תזונתיים וסביבתיים שונים.
Introduction
הרקמות של אדיפוז משחקות תפקידים קריטיים בהומאוסטזיס הגוף המלא, כולל אחסון ושחרור של אנרגיה בתגובה לצרכים מקומיים וגלובליים, הומיאותרמיות והפרשת adipokines כדי להסדיר את איזון האנרגיה, מטבוליזם ותגובות החיסון1 , 2. adipocytes מופץ ברחבי הגוף במחסנים דיסקרטית, ובמקרים מסוימים לשרת תפקידים מיוחדים בתוך מיקרוסביבות שלהם3,4,5. מבחינה היסטורית, מחקר הרקמה האדיפוז התרכז ברקמת השומן הלבנה (WAT), ותפקידה בשמירה על הומאוסטזיס האנרגיה. האדיפוציטים ביותר מופצים בכל הגוף בתוך מחסני תת עורית וואט הקרביים. המאפיינים של מחסני אלה חשובים עבור הרגישות הדיפרנציאלית למחלות מטבולית. Adipocytes תת עורית, ממוקם מתחת לעור, היו קשורים עם הגנה השפעות מטבולית5. Adipocytes הקרביים, אשר מקיפים את האיברים החיוניים וכלולים בתוך הגונאדאל, perirenal, הצפק, מחסני מלנטל ו קרום הלב, מקושרים בדרך כלל להפרעות מטבולית, כולל סוכרת סוג 2 מחלות לב וכלי דם2 . בנוסף, למדו באופן נרחב רקמות שומן בצבע חום (BAT). חלבון בצבע חום וחום (adipocytes express) (UCP1) ולשחק תפקידים חשובים ב תרמוגנזה מסתגלת ו גלוקוז הומאוסטזיס6,7. Adipocytes חום קלאסי הם כלולים ב מחסן בת הגלימה8. אשכולות של adipocytes חום נמצאים גם במקומות אחרים, כולל supraclavicular, אינפרא-אדום השכמה, צוואר הרחם, פאראחוליה ו מחסני האבי העורקים8,9.
בנוסף המיקום שלהם בוואט וואט הגדולות והעטלף, adipocytes להתקיים נישות דיסקרטית ברחבי הגוף4, שם הם עשויים לבצע פונקציות מיוחדות בתוך מיקרוסביבות המתאימות שלהם. לדוגמה, מח עצם (BMAT) משמש כמאגר שומנים בדם, הוא מקור מרכזי של במחזור adiponectin, ואינטראקציה מקרוב עם אוסטאופתית, אוסטאוקיים, ותאים המטודטיים10,11. Adipocytes העורי תורמים תהליכים נרחבים, כולל ריפוי הפצע, תגובה חיסונית, הומיאותרמיות, ו זקיק השיער צמיחה12,13. עוד, adipocytes האפיציטים עשוי לייצר מספר adipokines ו נוגדנים להפעיל אפקטים מקומיים מערכתית על פיתוח והתקדמות של מחלת עורק כלילית14. התרחבות הוואט הבין-פנימי מתואם באופן חיובי לעמידות מוגברת, לתנגודת אינסולין מערכתית ולירידה בחוזק השרירים ובניידות15. בנוסף, עדיפוציטים popliteal לשמש מאגר השומנים להרחבת הלימפה במהלך זיהום16. בעוד התפקידים הספציפיים של מחסני שונות שונים הם בדרך כלל לא ידוע, מחסן הופה (התשתיות) בתוך הברך נחשב כיום לתרום לפתווגיות, כולל כאב בברך קדמי, אוסטיאוארתריטיס17.
בעוד הבדלים אזוריים באופי adipocyte ותפקוד נמצאים תחת מחקר אינטנסיבי, השדה מוגבל כרגע על ידי חוסר פרוטוקול מתוקננת לזיהוי וניתוח של מחסני עכבר מגוונים. שיטות שפורסמו בעבר תיארו בדרך כלל את הבידוד של אחד או שניים מחסני מסוים וחוסר רמת הפירוט הנדרש עבור כריתה אחידה18,19. הפרוטוקול המתואר בכתב יד זה מספק מדריך מקיף עבור המיקומים האנטומיים הספציפיים וצעדי הבידוד של הרבה מחסני עכברים שונים. למרות שהמחסנים בוואט הם המוקד העיקרי של כתב היד הזה, כריתה של עטלף הגלימה מתוארת אף היא בפרוטרוט. ניתן להשתמש ברקמות אדיפוז באמצעות פרוטוקול זה למגוון רחב של נקודות קצה נסיוניות, לרבות לימודי החולוגיה, היסטולוגיה וניתוחי ביטויים גנטיים.
מטרת כתב היד היא לספק לחוקרים פרוטוקול מפורט באופן ברור ומדויק, לזהות ולבודד בצורה בולטת וברורה פחות של מחסני עכברים (איור 1). משאב זה יקל על חקירה מלאה יותר של המאפיינים התפתחותיים, מולקולריים ופונקציונלי של adipocytes בתוך נישות מגוונות.
איור 1: תיאור סכמטי של מחסני העכבר בפרוטוקול זה. תמונה זו הותאמה מ Bagchi et al., 20184. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Protocol
Representative Results
Discussion
כחשיבותו של המאפיינים המולקולריים והפונקציונליים המגוונים של אשכולות אדיפוציטים בדידים מזוהים יותר ויותר, הדבר חיוני שחוקרים בתוך השדה יזהו ומחסני כלים לניתוח נוסף. עד כה, קיימים פרוטוקולים מעטים ללוקליזציה ובידוד סטנדרטיים של מגוון רחב של מחסני עכבר. שיטות שפורסמו בעבר מתמקדות בעיקר ע…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O.A.M. נתמכת על-ידי מענקי NIH DK062876 וDK092759; D.P.B. נתמך על ידי מדען רפואי אוניברסיטת מישיגן תוכנית הדרכה (T32GM007863), אוניברסיטת מישיגן תוכנית הדרכה באורגאוגנזה (T32HD007605), אוניברסיטת מישיגן מלגת רקהם ההצטיינות, ו טיילנול טיפול בעתיד.
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).
