Lokalisering, Identifikation og Excision af murint fedt-depoter
Summary
På grund af den drastiske og negative sammenhæng mellem fedme og andre co-morbiditet, forskning om den rolle fedt spiller i sygdom og helbred er berettiget. Vi præsenterer en protokol til isolering og udtagelse af adipose depoter gør det muligt at studiet af fedt ved hjælp af in situ og in vitro metoder.
Abstract
Obesity has increased dramatically in the last few decades and affects over one third of the adult US population. The economic effect of obesity in 2005 reached a staggering sum of $190.2 billion in direct medical costs alone. Obesity is a major risk factor for a wide host of diseases. Historically, little was known regarding adipose and its major and essential functions in the body. Brown and white adipose are the two main types of adipose but current literature has identified a new type of fat called brite or beige adipose. Research has shown that adipose depots have specific metabolic profiles and certain depots allow for a propensity for obesity and other related disorders. The goal of this protocol is to provide researchers the capacity to identify and excise adipose depots that will allow for the analysis of different factorial effects on adipose; as well as the beneficial or detrimental role adipose plays in disease and overall health. Isolation and excision of adipose depots allows investigators to look at gross morphological changes as well as histological changes. The adipose isolated can also be used for molecular studies to evaluate transcriptional and translational change or for in vitro experimentation to discover targets of interest and mechanisms of action. This technique is superior to other published techniques due to the design allowing for isolation of multiple depots with simplicity and minimal contamination.
Introduction
Adipose gjort en bemærkelsesværdig optræden i mediernes søgelys på grund af fedme dramatiske stigning i løbet af de sidste årtier af det 20. århundrede. Fedme i dag berører mere end en tredjedel af de voksne og 17% af børn og unge i USA (US) 1. Spanning alle etniske grupper, har statistisk forskning omkring fedmeepidemien vist, at ikke-spansktalende sorte har den højeste alder justeret sats af fedme (49,5%) sammenlignet med mexicanske amerikanere (40,4%), alle latinamerikanere (39,1%) og ikke- Hispanic hvide (34,3%) 2. Den økonomiske effekt af fedme er også en voksende bekymring for sundhedssystemet. I 2012 blev det anslået, at den årlige helbredsundersøgelse udgifter til pleje for fedme i USA i 2005 var 190200 millioner dollars, næsten 21% af den samlede medicinske udgifter budget. Desværre blev fedme blandt børn skønnes at være ansvarlig for 14 milliarder dollar i direkte medicinske omkostninger alene. Statistisk set blev det bestemt, at den gennemsnitlige medicinske omkostninger vedpersoner med fedme var 2741 dollar højere om året end dem uden denne sygelighed 3-5.
Fedme er en væsentlig risikofaktor for en række af tilstande, såsom: type 2 diabetes, dyslipidæmi, kardiovaskulær sygdom, kræft, muskel- knoglelidelser og kronisk inflammation. Fedme er dybt bundet til patogenesen af metabolisk syndrom og andre kroniske sygdomme 6-8. Med sådanne drastiske og negative sammenhænge mellem fedme og andre co-morbiditet, har den videnskabelige forskning fokuseret opmærksomhed for bedre at forstå den aktuelle epidemi og de forskelligartede og afgørende roller ved fedt spillet.
Historisk blev fedtvæv betragtes ligegyldig og blot blev betragtes som en simpel påfyldning væv. I øjeblikket har fedt vist sig at spille mange vigtige roller i kroppens funktion i: stofskifte, hormon regulering, inflammation, beskyttelse og isolering 9. Fedtvæv er sammensat primært afadipocytter, men indeholder også pericytter, endotelceller, monocytter, makrofager og pluripotente stamceller 8. Fedtvæv er fordelt i hele kroppen i forskellige depoter. De vigtigste depoter kan findes subdermalt, subkutant, intramuskulært, og viscerally 10. Adipose depoter er blevet vist at have depot specifikke metaboliske profiler, som har vist et depot specifik tilbøjelighed til fedme og beslægtede lidelser 8.
Traditionelt har fedtvæv blevet klassificeret i to store typer: hvid fedtvæv (WAT) og brunt fedtvæv (BAT); selvom nyere litteratur angiver tilstedeværelse af en tredje gruppe døbt brite eller beige fedt 11. Fedtvæv har vist sig at have forskellige farver, morfologier, metaboliske funktioner, biokemiske træk og genetiske ekspressionsmønstre 10. Adipocytter i WAT har en enkelt, stor lipid dråber og varierende mængder af mitokondrier. WATer overvejende fundet i subkutane og viscerale lokaliteter i kroppen. WAT fungerer primært som en lokalitet af energilagring og beskyttelse orgel. Adipocytter i BAT har en multilokulært morfologi og rigelige mitokondrier. BAT ligger primært i nakken og store blodkar i thorax samt skulderbladene 12. BAT primært funktioner i energi-expending adfærd, der regulerer termogenese 7. Brite eller beige adipose har vist sig at dele en analog morfologi og udtryk for BAT, men har vist sig at være stammede fra hvide adipocytter 11.
Den beskrevne kirurgiske metode i dette manuskript giver forskere med kapacitet til at analysere forskellige effekter, at faktorer som: miljø, lægemidler, og genetik, har på fedt; samt den gavnlige eller skadelige rolle fedt spiller i sygdom og helbred. Også, som giver mulighed for at identificere og isolere forskellige typer af fedtvæv tilgive mulighed for bedre at forstå de biokemiske forbindelser og forskelle mellem depoter. Dette kan hjælpe til at bestemme forholdet mellem placering, funktion og typer af fedt i kroppen. Denne beskrevne metode opnår dette ved at stille de midler til grov visualisering, genekspression analyse proteinekspression analyse, histologisk undersøgelse og isolering af primære cellelinier for in vitro-studier. I øjeblikket er der mange artikler, der giver indsigt i den metaboliske adfærd forskellige adipose depoter, samt deres anatomiske steder; men giver ikke en grundig metode til at specifikt lokalisere, identificere og isolere disse depoter. Denne kirurgiske metode giver en præcis teknik, der giver mulighed for isolering af flere depoter med en minimal mængde af dissektion og kontaminering i forhold til andre metoder beregnet til isolat af en eller to depoter 13-14.
Målet med denne protokol er at giveen præcis fremgangsmåde til identifikation og isolering af forskellige typer af fedtdepoter fra flere anatomiske steder.
Protocol
Representative Results
Discussion
Fedme kan føre til en stor masse morbiditeter og fuld forståelse af den rolle, som fedtvæv spiller, er ikke fuldt forstået; derfor fortsat forskning på området for fedt er nødvendig. Dyremodeller specifikt murine modeller er ideelle til indledende forskning i udviklingen af sygdomme og afprøvning af potentielle farmaceutiske behandlinger. Ved at bruge disse modeller, præcis isolation og udtagelse af adipose depoter er et yderst vigtigt og nødvendigt redskab i studiet af patologi adipøst ramt sygdomme. <…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors have no acknowledgements.
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| isoflurane | Med-Vet International | #RXISO-250 | |
| 70% Ethanol | Fisher | 07-678-001 | |
| DMEF-12 | Sigma Aldrich | D-6421 | Warm in waterbath before putting on tissue |
| 2 mL microcentrifuge tubes | Midsci | MCT-200-C-S | |
| Phosphate buffered saline | Sigma Aldrich | P5368-10PAK |
References
- Ogden, C. L., Carroll, M. D., Kit, B. K., Flegal, K. M. Prevalence of obesity in the United States, 2009-2010. NCHS Data Brief. 82, 1-8 (2012).
- Flegal, K. M., Carroll, M. D., Kit, B. K., Ogden, C. L. Prevalence of obesity and trends in the distribution of body mass index among US adults, 1999-2010. 307 (5), 491-497 (2012).
- Cawley, J., Meyerhoefer, C. The medical care costs of obesity: an instrumental variables approach. Journal of Health Economics. 31 (1), 219-230 (2012).
- Marder, W., Chang, S. Childhood Obesity: Costs, Treatment Patterns, Disparities in Care, and Prevalent Medical Conditions. Thomson Medstat Research Brief. , (2006).
- Cortez, M., Carmo, L. S., Rogero, M. M., Borelli, P., Fock, R. A. A high-fat diet increases IL-1, IL-6, and TNF-α production by increasing NF-κB and attenuating PPAR-γ expression in bone marrow mesenchymal stem cells. Inflammation. 36 (2), 379-386 (2013).
- Sanchez-Gurmaches, J., Hung, C. M., Sparks, C. A., Tang, Y., Li, H., Guertin, D. A. PTEN loss in the Myf5 lineage redistributes body fat and reveals subsets of white adipocytes that arise from Myf5 precursors. Cell Metab. 16 (3), 348-362 (2012).
- Sethi, J. K., Vidal-Puig, A. J. Thematic review series: adipocyte biology. Adipose tissue function and plasticity orchestrate nutritional adaptation. J Lipid Res. 48 (6), 1253-1262 (2007).
- Aarsland, A., Chinkes, D., Wolfe, R. R. Hepatic and whole-body fat synthesis in humans during carbohydrate overfeeding. Am J Clin Nutr. 65 (6), 1774-1782 (1997).
- Park, A., Kim, W. K., Bae, K. H. Distinction of white, beige and brown adipocytes derived from mesenchymal stem cells. World J. Stem Cells. 6 (1), 33-42 (2014).
- Wu, J., et al. Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and. 150 (2), 366-376 (2012).
- Giralt, M., Villarroya, F. White, brown, beige/brite: different adipose cells for different functions. Endocrinology. 154 (9), 2992-3000 (2013).
- Casteilla, L., Pénicaud, L., Cousin, B., Calise, D. Choosing an adipose tissue depot for sampling: factors in selection and depot specificity. Methods Mol. Biol. 456, 23-38 (2008).
- Grant, R., Youm, Y. H., Ravussin, A., Dixit, V. D. Quantification of adipose tissue leukocytosis in obesity. Methods Mol. Biol. 1040, 195-209 (2013).
