Bedömning av lipidhanteringskapacitet i hela kroppen hos möss
Summary
Detta dokument ger tre enkla och tillgängliga analyser för att bedöma lipidmetabolism hos möss.
Abstract
Att bedöma lipidmetabolism är en hörnsten i utvärderingen av metabolisk funktion, och det anses nödvändigt för in vivo metabolism studier. Lipider är en klass av många olika molekyler med många vägar involverade i deras syntes och ämnesomsättning. En utgångspunkt för utvärdering av lipid hemostas för närings- och fetmaforskning behövs. Detta dokument beskriver tre enkla och tillgängliga metoder som kräver lite expertis eller övning för att behärska, och som kan anpassas av de flesta laboratorier för att screena för lipidmetabolism avvikelser hos möss. Dessa metoder mäter (1) flera fasta serum lipidmolekyler med hjälp av kommersiella kit (2) analys för kost lipidhanteringsförmåga genom ett oralt intralipidtoleranstest och (3) utvärderar svaret på en farmaceutisk förening, CL 316,243, hos möss. Tillsammans kommer dessa metoder att ge en översikt på hög nivå över lipidhanteringsförmåga hos möss.
Introduction
Kolhydrater och lipider är två viktiga substrat för energimetabolism. Avvikande lipidmetabolism resulterar i många mänskliga sjukdomar, inklusive typ II-diabetes, hjärt-kärlsjukdomar, fettleversjukdomar och cancer. Dietlipider, främst triglycerider, absorberas genom tarmarna i lymfsystemet och kommer in i venös cirkulation i chylomicroner nära hjärtat1. Lipider bärs av lipoproteinpartiklar i blodomloppet, där fettsyramoietiesna frigörs genom verkan av lipoproteinlipas vid perifera organ som muskel- och fettvävnad2. De återstående kolesterolrika restpartiklarna rensas av levern3. Möss har använts i stor utsträckning i laboratorier som en forskningsmodell för att studera lipidmetabolism. Med omfattande genetiska verktygsuppsättningar tillgängliga och en relativt kort avelscykel är de en kraftfull modell för att studera hur lipider absorberas, syntetiseras och metaboliseras.
På grund av komplexiteten i lipidmetabolismen används sofistikerade lipidomicsstudier eller isotopiska spårstudier vanligtvis för att kvantifiera samlingar av lipidarter eller lipidrelaterade metaboliska flödet och öden4,5. Detta skapar en enorm utmaning för forskare utan specialiserad utrustning eller expertis. I detta dokument presenterar vi tre analyser som kan fungera som inledande tester innan tekniskt utmanande tekniker används. De är icke-terminala förfaranden för mössen, och därför mycket användbara för att identifiera potentiella skillnader i lipidhanteringskapacitet och begränsa de berörda processerna.
För det första kan mätning av fastande serumlipidmolekyler hjälpa en att fastställa en mus övergripande lipidprofil. Möss bör fastas, eftersom många lipidarter stiger efter måltiderna, och ökningens omfattning påverkas starkt av kostens sammansättning. Många lipidmolekyler, inklusive totalt kolesterol, triglycerid och icke-esterifierad fettsyra (NEFA), kan mätas med hjälp av ett kommersiellt kit och en plattläsare som kan läsa absorbans.
För det andra utvärderar ett oralt intralipidtoleranstest lipidhanteringsförmåga som en nettoeffekt av absorption och metabolism. En orally administrerad intralipid orsakar en spik i cirkulerande triglyceridnivåer (1-2 timmar), varefter serum triglyceridnivåerna återgår till basala nivåer (4-6 timmar). Denna analys ger information om hur väl en mus kan hantera de exogena lipiderna. Hjärta, lever och brun fettvävnad är aktiva konsumenter av triglycerider, medan vit fettvävnad lagrar den som en energireserv. Förändringar i dessa funktioner leder till skillnader i testresultaten.
Slutligen, främja lipolys för att mobilisera lagrade lipider anses vara en möjlig strategi för viktminskning. Den β3-adrenerga receptorn signaleringsväg i fettvävnaden spelar en viktig roll i adipocyte lipolys, och human genetik har identifierat en förlust av funktion polymorfism Trp64Arg i β3-adrenerga receptor korrelerad med fetma6. CL 316,243, en specifik och potent β3-adrenerga receptor agonist, stimulerar fettvävnad lipolys och frisättning av glycerol. Utvärdering av en mus svar på CL 316,243 kan ge värdefull information om utveckling, förbättring, och förståelse av föreningens effektivitet.
Sammantaget kan dessa tester användas som en första skärm för förändringar i mössens lipidmetaboliska tillstånd. De väljs för tillgängligheten av instrumenten och reagenserna. Med resultaten från dessa analyser kan forskare bilda sig en helhetsbild av sina djurs metaboliska kondition och besluta om mer sofistikerade och riktade metoder.
Protocol
Representative Results
Discussion
De tre analyserna beskrev funktionen robust i labbet, med några kritiska överväganden. Fasta över natten krävs för att bestämma faste-serum lipidnivåer och oral intralipidtoleranstest. För oral intralipidtoleranstest är det viktigt att snurra blodet vid rumstemperatur för att minimera bildandet av ett fettskikt, särskilt vid 1- och 2-timmars tidpunkterna; det är viktigt att inte kassera detta fettskikt om det bildas. Se till att överföra supernatanten med lipidskiktet och rör försiktigt för att blanda d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöds av National Institutes of Health (NIH), grant R00-DK114498, och United States Department of Agriculture (USDA), bevilja CRIS: 3092-51000-062 till 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 |
References
- 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).
