Composição corporal e análise de enjaulamento metabólico em ratos de alta gordura Fed
Summary
Este protocolo descreve o uso de um analisador de composição do corpo e sistema de monitoramento animal metabólico para caracterizar a composição corporal e parâmetros metabólicos em camundongos. Um modelo de obesidade induzido pelo alto teor de gordura alimentar é usado como um exemplo para a aplicação dessas técnicas.
Abstract
Alterações de composição corporal (massa gorda ou magra), parâmetros metabólicos, tais como o consumo de oxigênio de todo o corpo, a despesa de energia e a utilização de substrato e comportamentos tais como a ingestão de alimentos e atividade física podem fornecer informações importantes a respeito os mecanismos subjacentes da doença. Dada a importância da composição corporal e metabolismo para o desenvolvimento da obesidade e suas sequelas subsequentes, é necessário tomar medidas precisas desses parâmetros no cenário de pesquisa pré-clínica. Os avanços da tecnologia sobre as passado poucas décadas tornaram possível derivar dessas medidas em modelos de roedores em uma forma não-invasiva e longitudinal. Por conseguinte, estas medidas metabólicas provaram ser úteis ao avaliar a resposta das manipulações genéticas (por exemplo nocaute ou transgénicos ratos, viral knock-down ou superexpressão de genes), triagem de drogas experimentais/composto e dietéticos, intervenções de atividade física ou comportamental. Aqui, descrevemos os protocolos usados para medir a composição corporal e parâmetros metabólicos usando um animal sistema em alimentados com comida e altos gordo dieta-alimentou ratos de monitoramento.
Introduction
Metabolismo sustenta muitos aspectos de celular normal, órgão e fisiologia de todo o corpo. Por conseguinte, no cenário de diversas patologias, alterações no metabolismo podem contribuir diretamente para a condição subjacente ou podem ser adversamente afetadas como um efeito colateral da patologia. Tradicionalmente, metabólica pesquisas e estudos em balanço energético concentraram no campo da obesidade e doenças relacionadas, tais como resistência à insulina, pré-diabetes, intolerância à glicose, diabetes e doenças cardiovasculares. Esta pesquisa se justifica, dada a crescente prevalência de tais condições em todo o mundo e o indivíduo, da sociedade, e os custos económicos dessas condições infligem. Como tal, o desenvolvimento de estratégias de prevenção e novas terapias para a obesidade do alvo é uma meta constante em laboratórios de pesquisa ao redor do mundo e modelos pré-clínicos do mouse são fortemente invocados para estes estudos.
Embora pesar ratos fornece uma avaliação confiável de ganho de peso ou perda, ele não fornece um colapso dos diferentes componentes que formam a composição do corpo inteiro (massa gorda, massa magra, água livre bem como outros componentes, como o pelo e as garras). A pesagem de almofadas de gordura após a conclusão dos estudos, uma vez que o mouse é falecido fornece uma medida exata de diferentes depósitos de gordura, mas só pode fornecer dados para um único momento. Como consequência, muitas vezes é necessário se inscrever várias coortes para investigar o desenvolvimento da obesidade ao longo do tempo, significativamente crescente número de animais, tempo e custos. A utilização da absortometria de raio-x de dupla energia (DEXA) fornece uma abordagem para avaliar o conteúdo de tecido gordo e magro corpo e permite que o pesquisador obter dados de uma forma longitudinal. No entanto, o procedimento exige ratos anestesiados1, e episódios repetidos de anestesia podem impactar o acúmulo de tecido adiposo ou afetar outros aspectos da regulação metabólica. EchoMRI utiliza a ressonância magnética nuclear em materiais para medir a massa gorda e magra, a água livre e conteúdo total de água. Isto é possível devido à criação do contraste entre os componentes de diferentes tecidos, com diferenças na duração, amplitude e a distribuição espacial das frequências de rádio geradas permitindo a definição e quantificação de cada tipo de tecido. Esta técnica é vantajosa, pois é não-invasivo, rápido, simples, não requer anestesia ou radiação e, importante, foi positivamente validado contra análise química2.
Uma consideração chave de obesidade e investigação com ele relacionada é a equação de equilíbrio de energia. Enquanto o acúmulo de gordura é mais complicado do que puramente energia (ingestão de alimentos) versus energia para fora (gasto de energia), são fatores vitais para ser capaz de medir. Gasto energético diário é o total de quatro diferentes componentes: (1) despesas de energia basal (taxa metabólica de repouso); (2) o gasto de energia devido ao efeito térmico do consumo de alimentos; (3) a energia necessária para a termorregulação; e (4) a energia gasta na atividade física. Como despesa de energia gera calor, medir a produção de calor por um animal (conhecido como calorimetria direta) pode ser usado para avaliar o gasto de energia. Alternativamente, medição de inspirado e expirado a concentrações de O2 e CO2, permitindo a determinação de todo o corpo O2 consumo e produção de CO2 , pode ser utilizado como uma forma de medir indiretamente (indireta Calorimetria) produção de calor e, consequentemente, calcular o gasto de energia. Um aumento na ingestão de alimentos ou uma diminuição no gasto de energia irá predispor ratos para ganho de peso e observações de mudanças nesses parâmetros podem fornecer informações úteis de prováveis mecanismos de ação em particulares modelos de obesidade. Um parâmetro metabólico relacionado de interesse é a relação de troca respiratória (RER), um indicador da proporção de substrato/combustível (ou seja, carboidrato ou gordura) está passando por metabolismo e sendo utilizado para produzir energia. Consequentemente, medição de ingestão de alimentos (energia consumida) combinado com níveis de atividade física, O consumo de2 , RER e gasto de energia pode fornecer uma compreensão ampla do perfil metabólico do organismo. Um método para coletar tais dados é usar um animal de laboratório completo sistema (moluscos), que se baseia o método de calorimetria indireta para medir o gasto de energia e tem a capacidade adicional de determinar os níveis de atividade física (feixe de monitoramento quebras) e ingestão de alimentos através de escalas incorporado na câmara de medição.
Neste protocolo, nós fornecemos uma descrição direta do uso de um analisador de composição do corpo para avaliar a composição corporal em ratos e um sistema de monitoramento animal metabólico para medir aspectos do metabolismo. Considerações e limitações para essas técnicas serão discutidas bem como sugeridos métodos de análise, interpretação e representação de dados.
Protocol
Representative Results
Discussion
Passos críticos
Os protocolos descritos neste documento fornecem um exemplo de formas de composição corporal de medida e vários parâmetros metabólicos em ratos utilizando um analisador de composição do corpo e um animal metabólico, sistema de monitoramento. Para ambas as técnicas, é criticamente importante garantir que as máquinas estão trabalhando de forma otimizada, e para isso, é imperativo que o pesquisador realiza um teste de sistema para o analisador de com…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a equipe da pesquisa médica de Alfred e equipe de serviços de educação delegacia Animal (AS AMREP) por sua assistência e cuidado com os ratos utilizados neste estudo e para o apoio do regime de apoio operacional de infraestrutura do estado vitoriano Governo.
Materials
| 4 in 1 system | EchoMRI | 4 in 1 system | Whole body composition analyser |
| Canola oil test sample (COSTS) | EchoMRI | Mouse-specific (contact company for cat number) | |
| Animal specimen holder | EchoMRI | 103-E56100R | |
| Delimiter | EchoMRI | 600-E56100D | |
| 12 chamber system | Columbus Instruments | Custom built | Metabolic Caging System; includes control program |
| Drierite | Fisher Scientific | 238988 | CLAMS consumable |
| Calibration gas tank | Air Liquide | Mixed to order | Gas calibration (0.5% CO2, 20.5% O2, balance nitrogen). |
| Normal chow diet | Specialty Feeds | Irradiated mouse and rat diet | |
| High fat diet | Specialty Feeds | SF04-001 | |
| Balance | Mettler Toledo | PL202-S | Balance for weighing mice |
| TexQ Disinfectant spray | TexWipe | ||
| Hydrogen Peroxide cleaning solution | TexWipe | TX684 |
References
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