इस प्रोटोकॉल में, माउस मॉडल में जीसी-एमएस का उपयोग करके बैट-अनुकूलित धमनीशिरापरक मेटाबोलामिक्स के लिए प्रासंगिक तरीकों को रेखांकित किया गया है। ये विधियां जीव स्तर पर बैट-मध्यस्थता मेटाबोलाइट एक्सचेंज में मूल्यवान अंतर्दृष्टि के अधिग्रहण की अनुमति देती हैं।
ब्राउन वसा ऊतक (बीएटी) एक अद्वितीय ऊर्जा व्यय प्रक्रिया के माध्यम से चयापचय होमियोस्टेसिस को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जिसे गैर-कंपकंपी थर्मोजेनेसिस के रूप में जाना जाता है। इसे प्राप्त करने के लिए, बैट अपनी उच्च चयापचय मांग का समर्थन करने के लिए पोषक तत्वों को प्रसारित करने के विविध मेनू का उपयोग करता है। इसके अतिरिक्त, बैट मेटाबोलाइट-व्युत्पन्न बायोएक्टिव कारकों को गुप्त करता है जो चयापचय ईंधन या सिग्नलिंग अणुओं के रूप में काम कर सकते हैं, जिससे बैट-मध्यस्थता इंट्राटिश्यू और / या इंटरटिश्यू संचार की सुविधा मिलती है। इससे पता चलता है कि बैट सक्रिय रूप से प्रणालीगत मेटाबोलाइट एक्सचेंज में भाग लेता है, एक दिलचस्प विशेषता जिसे खोजा जाने लगा है। यहां, हम विवो माउस-स्तर अनुकूलित बैट धमनीशिरापरक मेटाबोलॉमिक्स के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं। प्रोटोकॉल थर्मोजेनिक उत्तेजनाओं के लिए प्रासंगिक तरीकों और सुल्ज़र की नस का उपयोग करके एक धमनीशिरापरक रक्त नमूना तकनीक पर केंद्रित है, जो चुनिंदा रूप से इंटरस्कैपुलर बैट-व्युत्पन्न शिरापरक रक्त और प्रणालीगत धमनी रक्त को निकालता है। इसके बाद, उन रक्त नमूनों का उपयोग करके एक गैस क्रोमैटोग्राफी-आधारित मेटाबोलामिक्स प्रोटोकॉल का प्रदर्शन किया जाता है। इस तकनीक के उपयोग को बैट द्वारा मेटाबोलाइट्स के शुद्ध तेज और रिलीज को मापने के द्वारा अंतर-अंग स्तर पर बैट-विनियमित मेटाबोलाइट एक्सचेंज की समझ का विस्तार करना चाहिए।
ब्राउन वसा ऊतक (बैट) में एक अद्वितीय ऊर्जा व्यय संपत्ति होती है जिसे गैर-कंपकंपी थर्मोजेनेसिस (एनएसटी) के रूप में जाना जाता है, जिसमें माइटोकॉन्ड्रियल अनकपलिंग प्रोटीन 1 (यूसीपी 1) -निर्भर और यूसीपी1-स्वतंत्र तंत्र 1,2,3,4,5 दोनों शामिल हैं। इन विशिष्ट विशेषताओं प्रणालीगत चयापचय और मोटापा सहित चयापचय रोगों के रोगजनन के नियमन में बैट फंसाना, प्रकार 2 मधुमेह, हृदय रोग, और कैंसर cachexia 6,7,8. हाल के पूर्वव्यापी अध्ययनों ने बैट द्रव्यमान और / या मोटापे, हाइपरग्लाइसेमिया और मनुष्यों में कार्डियोमेटाबोलिक स्वास्थ्य के साथ इसकी चयापचय गतिविधि के बीच एक व्युत्क्रम संबंध दिखाया है 9,10,11.
हाल ही में, बैट को एनएसटी को बनाए रखने के लिए जिम्मेदार चयापचय सिंक के रूप में प्रस्तावित किया गया है, क्योंकि इसे थर्मोजेनिक ईंधन 6,7 के रूप में परिसंचारी पोषक तत्वों की पर्याप्त मात्रा की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, बैट बायोएक्टिव कारकों को उत्पन्न और जारी कर सकता है, जिन्हें ब्राउन एडिपोकिन्स या बैटकोकिन्स कहा जाता है, जो अंतःस्रावी और / या पैराक्राइन संकेतों के रूप में कार्य करते हैं, जो सिस्टम-स्तरीय चयापचय होमियोस्टेसिस 12,13,14,15में इसकी सक्रिय भागीदारी का संकेत देते हैं। इसलिए, बैट के पोषक तत्व चयापचय को समझने से मनुष्यों में इसके पैथोफिजियोलॉजिकल महत्व की हमारी समझ को बढ़ाना चाहिए, थर्मोरेगुलेटरी अंग के रूप में इसकी पारंपरिक भूमिका से परे।
गैर-चयापचय योग्य रेडियोट्रेसर्स का उपयोग करके क्लासिक पोषक तत्व तेज अध्ययनों के संयोजन में स्थिर आइसोटोप ट्रेसर को नियोजित करने वाले मेटाबोलोमिक अध्ययनों ने हमारी समझ में काफी सुधार किया है कि कौन से पोषक तत्व बैट द्वारा अधिमानतः लिए जाते हैं और उनका उपयोग कैसे किया जाता है 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27. उदाहरण के लिए, रेडियोधर्मी अनुरेखक अध्ययनों से पता चला है कि शीत-सक्रिय बैट ग्लूकोज, लिपोप्रोटीन-बाउंड फैटी एसिड और ब्रांकेड-चेन अमीनो एसिड 16,17,18,19,20,21,22,23,27 लेता है. हाल ही में आइसोटोप अनुरेखण चयापचय अध्ययन के साथ संयुक्त हमें चयापचय भाग्य और ऊतकों और सुसंस्कृत कोशिकाओं 24,25,26,28,29,30 के भीतर इन पोषक तत्वों के प्रवाह को मापने के लिए अनुमति दी है. हालांकि, ये विश्लेषण मुख्य रूप से पोषक तत्वों के व्यक्तिगत उपयोग पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिससे हमें अंग मेटाबोलाइट एक्सचेंज में बीएटी की सिस्टम-स्तरीय भूमिकाओं के सीमित ज्ञान के साथ छोड़ दिया जाता है। बीएटी द्वारा खपत परिसंचारी पोषक तत्वों की विशिष्ट श्रृंखला और कार्बन और नाइट्रोजन के संदर्भ में उनके मात्रात्मक योगदान के बारे में प्रश्न मायावी रहते हैं। इसके अतिरिक्त, क्या बैट पोषक तत्वों का उपयोग करके मेटाबोलाइट-व्युत्पन्न BATokines (जैसे, लिपोकिन्स) उत्पन्न और जारी कर सकता है, इसकी खोज अभी 12,13,14,15,31,32 से शुरू हो रही है।
धमनीशिरापरक रक्त विश्लेषण एक क्लासिक शारीरिक दृष्टिकोण है जिसका उपयोग अंगों/ऊतकों में परिसंचारी अणुओं के विशिष्ट तेज या रिहाई का आकलन करने के लिए किया जाता है। इस तकनीक को पहले ऑक्सीजन और कई चयापचयों को मापने के लिए चूहों के इंटरस्कैपुलर बैट पर लागू किया गया है, जिससे बैट को इसकी अपचय क्षमता 33,34,35,36,37 के साथ अनुकूली थर्मोजेनेसिस की प्रमुख साइट के रूप में स्थापित किया गया है। हाल ही में, चूहे इंटरस्कैपुलर बैट का उपयोग करके एक धमनीशिरापरक अध्ययन को ट्रांस-ओमिक्स दृष्टिकोण के साथ जोड़ा गया था, जिससे थर्मोजेनिक रूप से उत्तेजित बैट 38 द्वारा जारी अनदेखा बैट38 की पहचान की गई।
उच्च संवेदनशीलता गैस क्रोमैटोग्राफी में हाल ही में प्रगति- और तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीसी-एमएस और एलसी-एमएस) आधारित मेटाबोलॉमिक्स ने अंग-विशिष्ट मेटाबोलाइट एक्सचेंज39,40,41के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए धमनीशिरापरक अध्ययन में रुचि पैदा की है। ये तकनीकें, उनकी उच्च संकल्प शक्ति और द्रव्यमान सटीकता के साथ, छोटे नमूना मात्रा का उपयोग करके चयापचयों की एक विस्तृत श्रृंखला के व्यापक विश्लेषण को सक्षम करती हैं।
इन प्रगति के साथ संरेखण में, एक हाल के अध्ययन सफलतापूर्वक माउस स्तर पर बैट का अध्ययन करने के लिए धमनीशिरापरक चयापचयों अनुकूलित, विभिन्न परिस्थितियों में बैट में मेटाबोलाइट विनिमय गतिविधियों के मात्रात्मक विश्लेषण को सक्षम42. यह लेख C57BL/6J माउस मॉडल में GC-MS का उपयोग करके BAT-लक्षित धमनीशिरापरक मेटाबोलामिक्स प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है।
पूरे शरीर के ऊर्जा संतुलन में बैट की चयापचय क्षमता को समझने में एक महत्वपूर्ण कदम यह परिभाषित करना है कि यह किन पोषक तत्वों का उपभोग करता है, वे चयापचय रूप से कैसे संसाधित होते हैं, और कौन से चयापचयों को ?…
The authors have nothing to disclose.
हम पद्धतिगत चर्चा के लिए चोई और जंग प्रयोगशालाओं के सभी सदस्यों को धन्यवाद देते हैं। हम सलाह और प्रतिक्रिया के लिए सी जंग और डी गुएर्टिन को धन्यवाद देते हैं। हम पांडुलिपि के आलोचनात्मक पठन के लिए एमएस चोई को धन्यवाद देते हैं। इस काम को NRF-2022R1C1C1012034 द्वारा SMJ को वित्त पोषित किया गया था; NRF-2022R1C1C1007023 से DWC; एनआरएफ-2022आर1ए4ए3024551 से एसएमजे और डीडब्ल्यूसी यह काम W.T.K. चित्रा 1 और चित्रा 2 BioRender (http://biorender.com/) का उपयोग कर बनाया गया के लिए Chungnam राष्ट्रीय विश्वविद्यालय द्वारा समर्थित किया गया था.
0.5-20 µL Filter Tips | Axygen | AX.TF-20-R-S | |
1 mL Syringe with attached needle – 26 G 5/8" | BD Biosciences | 309597 | |
Agilent 5977B GC/MSD (mass selective detector) | Agilent | G7077B | |
Agilent 7693A Autosampler | Agilent | G4513A | |
Agilent 8890 GC System | Agilent | G3542A | |
Agilent J&W GC column (Capilary column) HP-5MS UI | Agilent | 19091S-433UI | |
Agilent MassHunter Workstation software_MS Quantitative analysis(Quant-My-way) | Agilent | G3335-90240 | |
C57BL/6J mouse | DBL | C57BL/6JBomTac | |
CentriVap -50 °C Cold Trap (with Stainless steel Lid) | LABCONCO | 7811041 | |
DL-Norvaline | Sigma-Aldrich | N7502-25G | |
Eppendorf centrifuge 5430R | Eppendorf | 5428000210 | |
Eppendorf Safe-Lock Tubes 1.5 mL | Eppendorf | 30120086 | |
Glass insert 250 μL | Agilent | 5181-1270 | |
Methanol (LC-MS grade) | Sigma-Aldrich | Q34966-1L | |
Methoxyamine hydrochloride | Sigma-Aldrich | 226904-5G | |
Microvette 200 Serum, 200 µL, cap red, flat base | Sarstedt | 20.1290.100 | |
MTBSTFA | Sigma-Aldrich | 394882-100ML | |
Pyridine(anhydrous, 99.8%) | Sigma-Aldrich | 270970-100ML | |
Refrigerated CentriVap Complete Vaccum Concentrators | LABCONCO | 7310041 | |
Rodent diet | SAFE | SAFE R+40-10 | |
Rodent incubator | Power scientific | RIT33SD | |
Ultra-Fine Pen Needles – 29 G 1/2" | BD Biosciences | 328203 | |
Vial Cap 9 mm | Agilent | 5190-9067 | |
Vial, ambr scrw wrtn 2 mL | Agilent | 5190-9063 | |
Vial, ambr scrw wrtn 2 mL+A2:C40 | Axygen | PCR-02-C |