Состав тела и метаболических арретирование анализ высокого жира ФРС мышей
Summary
Этот протокол описывает использование анализатор состава тела и метаболических животных системы мониторинга характеризовать состав тела и метаболических параметров у мышей. Для применения этих методов в качестве примера используется модель ожирения, вызванных высоким содержанием жиров питание.
Abstract
Изменения в составе тела (fat или мышечной массы), метаболических параметров, таких как потребление кислорода всего тела, затрат энергии и использование подложки и поведения, например, питания и физической активности могут обеспечить важную информацию относительно основных механизмов болезни. Учитывая важное значение состава тела и метаболизм в развитие ожирения и его последующие осложнения, это необходимо сделать точные меры этих параметров в параметре доклинических исследований. Достижения в области технологий за последние несколько десятилетий сделали возможным для получения этих мер в моделях грызунов в неинвазивные и продольные моды. Следовательно эти метаболических меры оказались полезными при оценке ответа генетических манипуляций (например нокаут или трансгенных мышей, вирусный нокдаун или гиперэкспрессия генов), экспериментальных наркотиков/соединение скрининг и диетическое, поведенческих или физической активности вмешательств. Здесь мы описываем протоколы, используемые для измерения состава тела и метаболических параметров с помощью системы в Чоу кормили высоких жира диета кормили мышей и мониторинга животного.
Introduction
Метаболизм подкрепляет многие аспекты нормального клеточного, орган и физиологии всего тела. Следовательно в параметре различных патологий, изменения метаболизма может непосредственно способствовать базового условие или могут негативно повлиять как побочный эффект патологии. Традиционно метаболические и исследований в энергетический баланс были сосредоточены на области ожирения и соответствующих условий, таких как сопротивление инсулина, заранее диабет, глюкозы нетерпимость, сердечно-сосудистые заболевания и диабет. Это исследование является оправданным ввиду эскалации распространенности таких условий во всем мире и индивидуальных, социальных, и экономических издержек этих условий нанести. Таким образом развитие превентивных стратегий и новых терапии ожирения целевой является постоянной целью в исследовательских лабораториях во всем мире и доклинические мыши модели сильно полагаться на эти исследования.
В то время как взвешивание мышей обеспечивает надежную оценку веса или потери, он не обеспечивает разбивку различных компонентов, которые составляют всего тела композиция (жировой массы, мышечной массы, свободной воды, а также других компонентов, таких как мех и когти). Весом жировых отложений на завершение исследований, когда мышь умершего обеспечивает точное измерение различных жировых отложений, но может предоставить только данные для точки один раз. Как следствие часто бывает необходимо зарегистрировать несколько когорты для изучения развития ожирения в течение времени, значительно увеличение поголовья, время и затраты. Использование двойного энергии рентгеновская абсорбциометрия (DEXA) обеспечивает подход к оценке содержимого тела жира и мышечной ткани и позволяет исследователю для получения данных в продольные моды. Однако эта процедура требует мышей наркотизированных1, и повторяющиеся приступы анестезии могут повлиять накопления жировой ткани или повлиять на другие аспекты метаболических регулирования. EchoMRI использует relaxometry ядерного магнитного резонанса для измерения жира и мышечной массы, бесплатная вода и общее содержание воды. Это достижимо благодаря созданию контраст между компонентами различных тканей, с различиями в продолжительности, амплитуда и пространственного распределения созданного радиочастот, позволяя определение и количественная оценка каждого типа ткани. Эта техника является выгодным, как это неинвазивный, быстрый, простой, не требует анестезии или радиации и, главное, позитивно протестирована против химического анализа2.
Ключевым моментом ожирения и связанных с ними исследований является уравнение баланса энергии. Хотя накопление жира является более сложным, чем чисто энергии (пищи) против энергии из (расход энергии), они являются жизненно важными факторами, чтобы иметь возможность измерить. Ежедневные расходы энергии будет в общей сложности четыре различных компонентов: (1) расходы базальной энергии (метаболизма); (2 расходы энергии за счет теплового эффекта потребления продовольствия; (3) энергии, необходимой для терморегуляции; и (4) энергию потратил на физической активности. Как расходование энергии генерирует тепло, измерения производства тепла животное (известный как Прямая калориметрия) может использоваться для оценки расходов энергии. Кроме того измерение вдохновил и истек концентрации O2 и CO2, что позволяет для определения всего тела O2 потребления и производства CO2 , могут быть использованы как способ косвенно измерить (косвенные калориметрия) тепла производства и поэтому рассчитать расходы энергии. Увеличение потребления пищи или сокращение расходов энергии будет предрасполагают мышей к увеличению веса и наблюдения за изменениями в этих параметров может дать полезную информацию, вероятно механизмов действий в конкретных моделях ожирения. Связанные метаболических параметр интерес — коэффициент дыхательных путей обмена (RER), показатель доли субстрата/топлива (т.е., углеводов или жиров), переживает метаболизм и используются для производства энергии. Следовательно измерение потребляемой пищи (потребляемой энергии) в сочетании с уровни физической активности, O2 потребления, RER и расходование энергии может обеспечить широкое понимание профиля метаболизм организма. Один из методов для сбора таких данных является использование всеобъемлющего лабораторных животных, мониторинга системы (МОЛЛЮСКИ), которая базируется на косвенные калориметрии метода для измерения расходов энергии и имеет дополнительные возможности определения уровней физической активности (луч перерывы) и потребление пищи через весы включены в измерительной камеры.
В этом протоколе мы предоставляем прямой описание использования анализатор состава тела для оценки состава тела в мышей и метаболических животных системы мониторинга для определения аспекты метаболизма. Соображения и ограничения для этих методов будет обсуждаться, а также предлагаемые методы анализа, интерпретации и представления данных.
Protocol
Representative Results
Discussion
Важнейшие шаги
Протоколы, описанные здесь, представляют собой пример способов измерения состава тела и различных метаболических параметров в мышей, используя анализатор состава тела и метаболических животных, система мониторинга. Для обоих методов критически…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим сотрудников из Альфред медицинских исследований и образования участковых животное услуги (как AMREP) команды за их помощь и уход мышей, используемые в данном исследовании и для поддержки оперативной инфраструктуры поддержки схемы викторианской эпохи государства Правительство.
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
- Chen, W., Wilson, J. L., Khaksari, M., Cowley, M. A., Enriori, P. J. Abdominal fat analyzed by DEXA scan reflects visceral body fat and improves the phenotype description and the assessment of metabolic risk in mice. Am J Physiol Endocrinol Metab. 303 (5), E635-E643 (2012).
- Kovner, I., Taicher, G. Z., Mitchell, A. D. Calibration and validation of EchoMRI whole body composition analysis based on chemical analysis of piglets, in comparison with the same for DXA. Int J Body Compos Res. 8 (1), 17-29 (2010).
- EchoMRI. . Software User Manual: Whole body composition analyzer. , (2016).
- Columbus Instruments. . Oxymax for Windows User Manual. , (2014).
- Tschop, M. H., et al. A guide to analysis of mouse energy metabolism. Nat Methods. 9 (1), 57-63 (2011).
- Speakman, J. R. Measuring energy metabolism in the mouse – theoretical, practical, and analytical considerations. Front Physiol. 4, (2013).
- Swoap, S. J., et al. Vagal tone dominates autonomic control of mouse heart rate at thermoneutrality. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 294 (4), H1581-H1588 (2008).
- Tian, X. Y., et al. Thermoneutral housing accelerates metabolic inflammation to potentiate atherosclerosis but not insulin resistance. Cell Metab. 23 (1), 165-178 (2016).
- Giles, D. A., et al. Thermoneutral housing exacerbates nonalcoholic fatty liver disease in mice and allows for sex-independent disease modeling. Nat Med. 23 (7), 829-838 (2017).
- Lee, M. W., et al. Activated type 2 innate lymphoid cells regulate beige fat biogenesis. Cell. 160 (1-2), 74-87 (2015).
- Kusminski, C. M., et al. MitoNEET-driven alterations in adipocyte mitochondrial activity reveal a crucial adaptive process that preserves insulin sensitivity in obesity. Nat Med. 18 (10), 1539-1549 (2012).
- Judex, S., et al. Quantification of adiposity in small rodents using micro-CT. Methods. 50 (1), 14-19 (2010).
- Chaurasia, B., et al. Adipocyte ceramides regulate subcutaneous adipose browning, inflammation, and metabolism. Cell Metab. 24 (6), 820-834 (2016).
- Matthews, V. B., et al. Interleukin-6-deficient mice develop hepatic inflammation and systemic insulin resistance. Diabetologia. 53 (11), 2431-2441 (2010).
- Tschop, M., Smiley, D. L., Heiman, M. L. Ghrelin induces adiposity in rodents. Nature. 407 (6806), 908-913 (2000).
- Garcia, M. C., et al. Mature-onset obesity in interleukin-1 receptor I knockout mice. Diabetes. 55 (5), 1205-1213 (2006).
- Kowalski, G. M., Bruce, C. R. The regulation of glucose metabolism: Implications and considerations for the assessment of glucose homeostasis in rodents. Am J Physiol Endocrinol Metab. 307 (10), E859-E871 (2014).
- McGuinness, O. P., Ayala, J. E., Laughlin, M. R., Wasserman, D. H. NIH experiment in centralized mouse phenotyping: the Vanderbilt experience and recommendations for evaluating glucose homeostasis in the mouse. Am J Physiol Endocrinol Metab. 297 (4), E849-E855 (2009).
