Оценка способности всего тела к обработке липидов у мышей
Summary
В этой статье представлены три простых и доступных анализа для оценки липидного обмена у мышей.
Abstract
Оценка липидного обмена является краеугольным камнем оценки метаболической функции и считается важной для исследований метаболизма in vivo. Липиды представляют собой класс множества различных молекул со многими путями, участвующими в их синтезе и метаболизме. Необходима отправная точка для оценки липидного гемостаза для исследований в области питания и ожирения. В этой статье описываются три простых и доступных метода, которые требуют небольшого опыта или практики для освоения, и которые могут быть адаптированы большинством лабораторий для скрининга аномалий липидного обмена у мышей. Эти методы заключаются в (1) измерении нескольких молекул липидов сыворотки натощая время с использованием коммерческих наборов (2) анализе на способность к обработке липидов с пищей с помощью перорального теста на интралипидную толерантность и (3) оценке ответа на фармацевтическое соединение CL 316,243 у мышей. Вместе эти методы обеспечат высокоуровневый обзор возможностей обработки липидов у мышей.
Introduction
Углеводы и липиды являются двумя основными субстратами для энергетического обмена. Аберрантный липидный обмен приводит к многим заболеваниям человека, включая диабет II типа, сердечно-сосудистые заболевания, жировые заболевания печени и рак. Диетические липиды, в основном триглицериды, всасываются через кишечник в лимфатическую систему и попадают в венозное кровообращение в хиломикронах вблизисердца1. Липиды переносятся липопротеиновыми частицами в кровотоке, где части жирных кислот высвобождаются под действием липопротеинлипазы на периферические органы, такие как мышцы и жироваяткань 2. Оставшиеся богатые холестерином остаточные частицы очищаются печенью3. Мыши широко использовались в лабораториях в качестве исследовательской модели для изучения липидного обмена. С доступными комплексными наборами генетических инструментов и относительно коротким циклом размножения, они являются мощной моделью для изучения того, как липиды поглощаются, синтезируются и метаболизируются.
Из-за сложности липидного обмена сложные исследования липидомики или изотопные индикаторные исследования обычно используются для количественной оценки коллекций липидных видов или связанных с липидами метаболических потоков и судеб4,5. Это создает огромную проблему для исследователей без специализированного оборудования или опыта. В этой статье мы представляем три анализа, которые могут служить начальными тестами перед использованием технически сложных методов. Они являются неконцевальными процедурами для мышей и, таким образом, очень полезны для выявления потенциальных различий в способности к обработке липидов и сужения затронутых процессов.
Во-первых, измерение молекул липидов сыворотки натощая может помочь определить общий липидный профиль мыши. Мышей следует голодать, потому что многие виды липидов поднимаются после еды, а на степень повышения сильно влияет состав рациона. Многие молекулы липидов, включая общий холестерин, триглицериды и неэтерифицированные жирные кислоты (NEFA), можно измерить с помощью коммерческого набора и считывателя пластин, который может считывать поглощение.
Во-вторых, пероральный тест на интралипидную толерантность оценивает способность обращаться с липидами как чистый эффект абсорбции и метаболизма. Перорально вводимый интралипид вызывает всплеск циркулирующих уровней триглицеридов (1-2 часа), после чего уровни триглицеридов в сыворотке крови возвращаются к базальным уровням (4-6 часов). Этот анализ дает информацию о том, насколько хорошо мышь может справляться с экзогенными липидами. Сердце, печень и коричневая жировая ткань являются активными потребителями триглицеридов, тогда как белая жировая ткань хранит ее в качестве энергетического резерва. Изменения в этих функциях приведут к различиям в результатах теста.
Наконец, содействие липолизу для мобилизации накопленных липидов считается возможной стратегией потери веса. Сигнальный путь β3-адренорецепторов в жировой ткани играет важную роль в липолизе адипоцитов, и генетика человека идентифицировала полиморфизм потери функции Trp64Arg в β3-адренергическом рецепторе, коррелируемом с ожирением6. CL 316,243, специфический и мощный агонист β3-адренергических рецепторов, стимулирует липолиз жировой ткани и высвобождение глицерина. Оценка реакции мыши на CL 316,243 может предоставить ценную информацию о разработке, улучшении и понимании эффективности соединения.
В совокупности эти тесты могут быть использованы в качестве начального скрининга для изменений в липидном метаболическом состоянии мышей. Они выбираются по доступности инструментов и реагентов. С помощью результатов, полученных из этих анализов, исследователи могут сформировать общую картину метаболической пригодности своих животных и принять решение о более сложных и целенаправленных подходах.
Protocol
Representative Results
Discussion
Три описанных анализа надежно функционируют в лаборатории, с несколькими критическими соображениями. Ночное голодание требуется для определения уровня липидов в сыворотке натощите и перорального теста на интралипидную толерантность. Для перорального теста на интралипидную толеран?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа поддерживается Национальными институтами здравоохранения (NIH), грантом R00-DK114498 и Министерством сельского хозяйства США (USDA), грант CRIS: 3092-51000-062 для Y. Z.
Materials
| 20% Intralipid | Sigma Aldrich | I141 | |
| BD Slip Tip Sterile Syringes 1ml | Shaotong | B07F1KRMYN | |
| CL 316,243 Hydrate | Sigma-Aldrich | C5976 | |
| Curved Feeding Needles (18 Gauge) | Kent Scientific | FNC-18-2-2 | |
| Free Glycerol Reagent | Sigma Aldrich | F6428 | |
| Glycerol Standard Solution | Sigma | G7793 | |
| HR SERIES NEFA-HR(2)COLOR REAGENT A | Fujifilm Wako Diagnostics | 999-34691 | |
| HR SERIES NEFA-HR(2)COLOR REAGENT B | Fujifilm Wako Diagnostics | 991-34891 | |
| HR SERIES NEFA-HR(2)SOLVENT A | Fujifilm Wako Diagnostics | 995-34791 | |
| HR SERIES NEFA-HR(2)SOLVENT B | Fujifilm Wako Diagnostics | 993-35191 | |
| Ketamine | Vedco | 50989-161-06 | |
| Matrix Plus Chemistry Reference Kit | Verichem | 9500 | |
| Micro Centrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-222-168 | |
| Microhematrocrit Capillary Tube, Not Heparanized | Fisher Scientific | 22-362-574 | |
| NEFA STANDARD SOLUTION | Fujifilm Wako Diagnostics | 276-76491 | |
| Phosphate Buffered Saline | Boston Bioproducts | BM-220 | |
| Thermo Scientific Triglycerides Reagent | Fisher Scientific | TR22421 | |
| Total Cholesterol Reagents | Thermo Scientifi | TR13421 | |
| Xylazine | Henry Schein | 11695-4022-1 |
Riferimenti
- Dixon, J. B. Mechanisms of chylomicron uptake into lacteals. Annals of the New York Academy of Sciences. 1207, 52-57 (2010).
- Nuno, J., de Oya, M. Lipoprotein lipase: review. Revista Clínica Española. 170 (3-4), 83-87 (1983).
- Williams, K. J. Molecular processes that handle — and mishandle — dietary lipids. Journal of Clinical Investigation. 118 (10), 3247-3259 (2008).
- Burla, B., et al. MS-based lipidomics of human blood plasma: a community-initiated position paper to develop accepted guidelines. Journal of Lipid Research. 59 (10), 2001-2017 (2018).
- Umpleby, A. M. Hormone measurement guidelines: Tracing lipid metabolism: the value of stable isotopes. Journal of Endocrinology. 226 (3), 1-10 (2015).
- Mitchell, B. D., et al. A paired sibling analysis of the beta-3 adrenergic receptor and obesity in Mexican Americans. Journal of Clinical Investigation. 101 (3), 584-587 (1998).
- Mahoney, L. B., Denny, C. A., Seyfried, T. N. Caloric restriction in C57BL/6J mice mimics therapeutic fasting in humans. Lipids in Health and Disease. 5, 13 (2006).
- Hayek, T., et al. Dietary fat increases high density lipoprotein (HDL) levels both by increasing the transport rates and decreasing the fractional catabolic rates of HDL cholesterol ester and apolipoprotein (Apo) A-I. Presentation of a new animal model and mechanistic studies in human Apo A-I transgenic and control mice. Journal of Clinical Investigation. 91 (4), 1665-1671 (1993).
- Hogarth, C. A., Roy, A., Ebert, D. L. Genomic evidence for the absence of a functional cholesteryl ester transfer protein gene in mice and rats. Comparative Biochemistry and Physiology – Part B: Biochemistry & Molecular Biology. 135 (2), 219-229 (2003).
- Tall, A. R. Functions of cholesterol ester transfer protein and relationship to coronary artery disease risk. Journal of Clinical Lipidology. 4 (5), 389-393 (2010).
- Singh, A. K., Singh, R. Triglyceride and cardiovascular risk: A critical appraisal. Indian Journal of Endocrinology and Metabolism. 20 (4), 418-428 (2016).
- Miller, M., et al. Triglycerides and cardiovascular disease: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 123 (20), 2292-2333 (2011).
- Dron, J. S., Hegele, R. A. Genetics of Hypertriglyceridemia. Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 11, 455 (2020).
- Dole, V. P. A relation between non-esterified fatty acids in plasma and the metabolism of glucose. Journal of Clinical Investigation. 35 (2), 150-154 (1956).
- Bartelt, A., et al. Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance. Nature Medicine. 17 (2), 200-205 (2011).
- de Souza, C. J., Burkey, B. F. Beta 3-adrenoceptor agonists as anti-diabetic and anti-obesity drugs in humans. Current Pharmaceutical Design. 7 (14), 1433-1449 (2001).
- Braun, K., Oeckl, J., Westermeier, J., Li, Y., Klingenspor, M. Non-adrenergic control of lipolysis and thermogenesis in adipose tissues. Journal of Experimental Biology. 221, (2018).
