Murin Supraklaviküler Kahverengi Yağ Dokusunun Diseksiyonu, Histolojik İşlemi ve Gen Ekspresyon Analizi
Summary
Burada, murin supraklaviküler kahverengi yağ dokusunun diseksiyonu ve histolojik ve gen ekspresyon analizlerinin yapılması için pratik bir prosedür sunuyoruz.
Abstract
Kahverengi yağ dokusu (BAT) aracılı termojenez, metabolizmanın düzenlenmesinde önemli bir rol oynar ve morfolojisi ve işlevi, farelerde ve insanlarda çevresel uyaranlardan büyük ölçüde etkilenebilir. Şu anda, farelerin üst dorsal kanadındaki iki kürek kemiği arasında bulunan murin interskapular BAT (iBAT), araştırma laboratuvarları tarafından BAT fonksiyonunu incelemek için kullanılan ana BAT deposudur. Son zamanlarda, farelerde, insan supraklaviküler kahverengi yağ dokusuna benzer bir tane de dahil olmak üzere, daha önce bilinmeyen birkaç BAT deposu tanımlandı. iBAT’tan farklı olarak, murin supraklaviküler kahverengi yağ dokusu (scBAT) boynun orta tabakasında bulunur ve bu nedenle kolayca erişilemez.
Yeni tanımlanan fare scBAT’ın çalışmasını kolaylaştırmak için, burada sunulan, bozulmamış scBAT’ı doğum sonrası ve yetişkin farelerden ayırma adımlarını detaylandıran bir protokoldür. scBAT’ın diğer yağ depolarına göre küçük boyutu nedeniyle, prosedürler özellikle scBAT’ı işlemek için değiştirilmiş ve optimize edilmiştir. Bu modifikasyonlar arasında, sonraki qPCR analizinin verimliliğini artırmak için donmuş scBAT örneklerinin hassasiyetini ve homojenizasyonunu artırmak için doku toplama sırasında bir diseksiyon mikroskobunun kullanılması yer almaktadır. Bu optimizasyonlar ile farelerde scBAT’ın tanımlanması, morfolojik görünümü ve moleküler karakterizasyonu belirlenebilir.
Introduction
ABD’de ve dünya çapında artan obezite prevalansı, etiyolojisini anlama ve potansiyel tedavileri belirleme konusunda büyük ilgi uyandırmıştır 1,2. Yağ dokusu metabolizmada hayati bir rol oynar ve yağ dokusunun düzensizliği obezite gelişimine yol açabilir. Genel olarak beyaz ve kahverengi yağ dokusu olmak üzere iki tip yağ dokusu vardır. Beyaz yağ dokusu (WAT) kimyasal enerjiyi depolayabilir ve endokrin faktörleri salgılayabilirken, kahverengi yağ dokusu (BAT) soğukta ısı üretmek ve vücut ısısını korumak için kimyasal enerji kullanabilir 3,4. Bu eşsiz yetenek nedeniyle, BAT’ın aktivasyonu ayrıca enerji harcamasını artırabilir ve insülin duyarlılığını artırabilir5.
BAT, işlevini, ayrılma proteini 1’in (UCP1)6 aracılık ettiği bir süreç olan titremeyen termojenez yoluyla gerçekleştirir. Fareler ve insanlar da dahil olmak üzere memeliler, değişen miktarlarda BAT’ye sahiptir. BAT’ın klasik görüşü, bu yağ dokularının farelerde ve bebeklerde yetişkin insanlara göre daha bol olduğudur. Kürek kemiği arasındaki üst dorsal kanatta bulunan iBAT, farelerde en çok çalışılan BAT deposudur. Radyoizotop görüntüleme ve biyopsi testleri uygulayarak, son çalışmalar yetişkin insanlarda birkaç BAT deposu tanımladı. Derin boyun ve supraklaviküler bölgede bulunan depolar da dahil olmak üzere bazıları daha önce farelerde veya diğer model hayvanlardatanımlanmamıştı 7,8,9,10,11. Bu BAT depoları arasında yetişkin insanlarda en sık görülen depo scBAT deposudur. İnsanlarda yeni bulunan bu BAT depolarının kökenini ve moleküler katkısını daha iyi anlamak için, farelerde genetik ve moleküler manipülasyonların bu depoların işlevsel rolünü izlemesine ve test etmesine izin veren eşdeğer depoları tanımlamak önemlidir. Bu nedenle, biz ve diğerleri, scBAT 12,13, torasik perivasküler BAT 14,15, perirenal BAT16 ve periaortik BAT17 dahil olmak üzere farelerde farklı anatomik konumlarda daha önce bilinmeyen birkaç BAT deposu belirledik. Fare scBAT anatomik olarak insan scBAT’a benzer ve morfolojik olarak klasik iBAT’a benzer ve yüksek UCP112 seviyelerini ifade eder.
Kolayca diseke edilebilen fare iBAT’ın aksine, scBAT fare boynunun ara katmanında, tükürük bezlerinin altında ve dış şah damarı boyunca bulunur. Bu deponun histolojik ve moleküler analizler için izolasyonu zor olabilir. Burada, doğum sonrası ve yetişkin farelerden scBAT’ın diseke edilmesi ve bu deponun histoloji ve gen ekspresyon analizi için işlenmesi prosedürünü ayrıntılı olarak açıklıyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokolde, H&E ve gen ekspresyon analizleri için scBAT’ın diseksiyonu ve işlenmesi prosedürlerini ayrıntılı olarak sunuyoruz. scBAT boynun orta tabakasında bulunduğundan ve büyük damarlar boyunca uzandığından, bu deponun izolasyonu hassas bir teknik gerektirir. Özellikle, depoyu net bir şekilde görebilmek için, fareyi boyun açıldıktan sonra diseksiyon mikroskobu altına yerleştirmenizi öneririz. Tükürük bezinden ve çevresindeki damarlardan scBAT’ı soymak için bir çift süper ince nokta f…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, NIH’nin NIDDK tarafından R01DK116899 Numaralı Ödül altında, USDA/ARS Ödül Numarası 3092-51000-064-000D altında ve Baylor Tıp Fakültesi Kardiyovasküler Araştırma Enstitüsü’nden bir pilot ödül tarafından desteklenmektedir. Akış şemaları BioRender kullanılarak üretildi.
Materials
| 95% Dehydrant Alcohol (Flex 95) | Epredia | 8201 | |
| 100% Dehydrant Alcohol (Flex 100) | Epredia | 8101 | |
| 96-well PCR plate | Bio-Rad | MLL9601 | |
| Aurum Binding Mini Column | Bio-Rad | 7326826 | |
| Aurum High Stringency Wash | Bio-Rad | 7326803 | |
| Aurum Low Stringency Wash | Bio-Rad | 7326804 | |
| Base Molds (for embedding) | Tissue-Tek | 4122 | |
| BD PrecisionGlide Needle 21g x 1 1/2" | Becton Dickinson | 305167 | |
| C1000 Touch Thermal Cycler | Bio-Rad | 1840148 | |
| Capless Microcentrifuge Tubes 2 mL | Fisherbrand | 02-681-453 | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5430R | |
| CFX Opus 96 Real-Time PCR Instrument | Bio-Rad | 12011319 | |
| Chloroform | Thermo Scientific Chemicals | 383760010 | |
| Cytoseal 60 Low-viscosity mounting medium | Epredia | 83104 | |
| DEPC-Treated Water | Ambion | AM 9906 | |
| Dissecting Microscope | Nikon | SMZ1500 | |
| DNase Dilution Solution | Bio-Rad | 7326805 | |
| DNase I | Bio-Rad | 7326828 | |
| dNTPs | Invitrogen | 18427013 | |
| Elution solution | Bio-Rad | 7326801 | |
| EM 400 embedding medium paraffin | Leica Biosystems | 3801320 | |
| Eosin Y (0.5% w/v) | RICCA | 2858-16 | |
| Formula R Infiltration medium paraffin | Leica Biosystems | 3801470 | |
| Genemark Nutator Gyromixer 349 | Bio Express | S-3200-2 | |
| Gill #3 Hematoxylin | Sigma-Aldrich | GHS332-1L | |
| HCl (for HCL-Ethanol) | Fisher Chemical | A142212 | |
| IP VI Embedding Cassettes | Leica Biosystems | 39LC-550-5-L | |
| Koptec's Pure Ethanol – 200 Proof (for 70% Ethanol) | Decon Labs | V1001 | |
| MgCl2 (25 mM) | Thermo Fisher Scientific | R0971 | |
| Microcentrifuge Tubes 1.7 mL | Avantor | 87003-294 | |
| Microseal 'B' Seals (adhseive seals) | Bio-Rad | MSB1001 | |
| Microtome | Leica Biosystems | RM2245 | |
| Molecular Biology Grade Water | Corning | 46-000-CM | |
| Mortar Coors Tek | Thomas Scientific | 60310 | |
| NaCl (for 0.85% saline) | Fisher Bioreagents | BP358-212 | |
| NanoDrop Spectrophotometer | NanoDrop Technologies | ND-1000 UV/Vis | |
| Oligo dT | Invitrogen | 18418020 | |
| Paraffin Section Flotation Bath | Boekel Scientific | 14792V | |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | P6148-500G | |
| PCR Tube Strip | Avantor | 76318-802 | |
| Pestle by Coors Tek | Thomas Scientific | 60311 | |
| Pestle Pellet Motor | Kimble | 749540-0000 | |
| Phosphate Buffer Saline (PBS) | Sigma-Aldrich | D8537-500ML | |
| Precision Model 19 Vacuum Oven | Thermo Fisher Scientific | CAT# 51221162 | |
| Primer: 36B4 (forward) 10 μM 5' TGA AGT GCT CGA CAT CAC AGA GCA 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: 36B4 (reverse) 10 μM 5' GCT TGT ACC CAT TGA TGA TGG AGT GT 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: Fabp4 (forward) 10 μM 5’ ACA CCG AGA TTT CCT TCA AAC TG 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: Fabp4 (reverse) 10 μM 5’ CCA TCT AGG GTT ATG ATG CTC TTC A 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: Glut 4 (forward primer) 10 μM 5’ CTG ATT CTG CTG CCC TTC TGT CCT 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: Glut 4 (reverse) 10 μM 5’ GAC ATT GGA CGC TCT CTC TCC AAC TT 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: PPARg (forward) 10 μM 5’ AGG GCG ATC TTG ACA GGA AAG ACA 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: PPARg (reserve) 10 μM 5’ AAA TTC GGA TGG CCA CCT CTT TGC 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: Ppargc1a (reverse) 10 μM 5' ATG TTG CGA CTG CGG TTG TGT ATG 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: Ppargc1a(forward) 10 μM 5' ACG TCC CTG CTC AGA GCT TCT CA 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: Ucp1 (forward) 10 μM 5’ AGC CAC CAC AGA AAG CTT GTC AAC 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| Primer: Ucp1 (reverse) 10 μM 5’ ACA GCT TGG TAC GCT TGG GTA CTG 3’ |
Chen lab Oligo database | ||
| RNA isolation solution (PureZol) | Bio-Rad | 7326880 | |
| RNase Away (surface decontaminant) | Thermo Scientific | 1437535 | |
| RNase H | NEB | M0297S | |
| Rnase inhibitor (RNase Out) | Invitrogen | 10777019 | |
| Scintillation Vial (glass) | Electron Microscopy Sciences | 72632 | |
| Slide drying bench | Electrothermal (Cole-Parmer) | MH6616 | |
| Stainless staining rack | Electron Microscopy Sciences | 70312-54 | |
| Stereo microscope (for embedding) | Olympus | SZ51 | |
| Sugical scissors | McKesson | 43-1-104 | |
| Superfine point Straight Dissecting Forceps | Avantor | 82027-402 | |
| Superfrost Plus Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| Superscript III Reverse Transcriptase (Includes 5x First-Strand Buffer and 0.1M DTT) | Invitrogen | 18080044 | |
| SUR-VET syringe with needle 25 G x 5/8", 1 mL | Terumo | 100281 | |
| SYBR Green (qPCR enzyme master mixture) | Applied Biosystems | A25778 | |
| Tissue-Tek Manual Slide Staining Set (jars) | Electron Microscopy Sciences | SKU: 62540-01 | |
| Toluene | Fisher Chemical | T324-1 | |
| Transfer pipette | Avantor | 414004-005 | |
| Xylene | Fisher Chemical | X3P-1GAL |
References
- Boutari, C., Mantzoros, C. S. A 2022 update on the epidemiology of obesity and a call to action: as its twin COVID-19 pandemic appears to be receding, the obesity and dysmetabolism pandemic continues to rage on. Metabolism. 133, 155217 (2022).
- Hales, C. M., Carroll, M. D., Fryar, C. D., Ogden, C. L. Prevalence of obesity and severe obesity among adults: United States, 2017-2018. NCHS Data Brief. (360), 1-8 (2020).
- Berry, D. C., Stenesen, D., Zeve, D., Graff, J. M. The developmental origins of adipose tissue. Development. 140 (19), 3939-3949 (2013).
- Wang, W., Seale, P. Control of brown and beige fat development. Nat Rev Mol Cell Biol. 17 (11), 691-702 (2016).
- Maliszewska, K., Kretowski, A. Brown adipose tissue and its role in insulin and glucose homeostasis. Int J Mol Sci. 22 (4), 1530 (2021).
- Cannon, B., Nedergaard, J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol Rev. 84 (1), 277-359 (2004).
- Cypess, A. M., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N Engl J Med. 360 (15), 1509-1517 (2009).
- van Marken Lichtenbelt, W. D., et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. N Engl J Med. 360 (15), 1500-1508 (2009).
- Virtanen, K. A., et al. Functional brown adipose tissue in healthy adults. N Engl J Med. 360 (15), 1518-1525 (2009).
- Cypess, A. M., et al. Anatomical localization, gene expression profiling and functional characterization of adult human neck brown fat. Nat Med. 19 (5), 635-639 (2013).
- Leitner, B. P., et al. Mapping of human brown adipose tissue in lean and obese young men. Proc Natl Acad Sci U S A. 114 (32), 8649-8654 (2017).
- Mo, Q., et al. Identification and characterization of a supraclavicular brown adipose tissue in mice. JCI Insight. 2 (11), e93166 (2017).
- Shi, Y., et al. Gene Expression Analysis of Environmental Temperature and High-Fat Diet-Induced Changes in Mouse Supraclavicular Brown Adipose Tissue. Cells. 10 (6), 1370 (2021).
- Chang, L., et al. Loss of perivascular adipose tissue on peroxisome proliferator-activated receptor-gamma deletion in smooth muscle cells impairs intravascular thermoregulation and enhances atherosclerosis. Circulation. 126 (9), 1067-1078 (2012).
- Ye, M., et al. Developmental and functional characteristics of the thoracic aorta perivascular adipocyte. Cell Mol Life Sci. 76 (4), 777-789 (2019).
- de Jong, J. M., Larsson, O., Cannon, B., Nedergaard, J. A stringent validation of mouse adipose tissue identity markers. Am J Physiol Endocrinol Metab. 308 (12), E1085-E1105 (2015).
- Fu, M., et al. Neural crest cells differentiate into brown adipocytes and contribute to periaortic arch adipose tissue formation. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 39 (8), 1629-1644 (2019).
- Tucker, D. K., Foley, J. F., Bouknight, S. A., Fenton, S. E. Sectioning mammary gland whole mounts for lesion identification. J Vis Exp. (125), e55796 (2017).
- Berry, R., et al. Imaging of adipose tissue. Methods Enzymol. 537, 47-73 (2014).
