A testösszetétel és az anyagcsere-ketrec elemzése a magas zsírtartalmú táplált egerek protokolljában (németre fordítva)
Összegzés
Ez a protokoll leírja a testösszetétel-elemzés és az állati anyagcsere-monitorozó rendszer használatát az egerek testösszetételének és anyagcsere-paramétereinek jellemzésére. A magas zsírtartalmú etetés által kiváltott elhízási modell példaként szolgál e technikák alkalmazására.
Absztrakt
A testösszetétel (zsír- vagy sovány tömeg), az anyagcsere-paraméterek, például az egész test oxigénfogyasztása, az energiafogyasztás és a szubsztrát kihasználtsága, valamint az olyan viselkedésmódok, mint az étkezés és a fizikai aktivitás, fontos információkkal szolgálhatnak a betegség mögöttes mechanizmusairól. Tekintettel a testösszetétel és anyagcsere fontosságára, az elhízás kialakulására és az azt követő következményekre, a preklinikai kutatások során ezekre a paraméterekre pontos intézkedéseket kell tenni. Az elmúlt évtizedek technológiai fejlődése lehetővé tette, hogy ezeket az intézkedéseket rágcsáló modellekben levezessék nem invazív és hosszanti módon. Ennek eredményeként ezek az anyagcsere-intézkedések hasznosnak bizonyultak a genetikai manipulációkra adott válasz (pl. Knockout vagy transzgénikus egerek, vírus knockdown vagy gének túlzott expressziója), a kísérleti gyógyszer/vegyület szűrés, valamint az étrendi, viselkedési vagy fizikai aktivitás értékelésében. Beavatkozások. Itt leírjuk a testösszetétel és az anyagcsere-paraméterek mérésére szolgáló protokollokat állat-felügyeleti rendszer alkalmazásával a chow-val táplált és a magas zsírtartalmú étrendben táplált egerekben.
Bevezetés
A normál sejt-, szerv- és egész testfiziológia számos szempontja alátámasztja az anyagcserét. Ennek eredményeként a különböző betegségek hátterében az anyagcsere változásai közvetlenül hozzájárulhatnak az alapbetegséghez, vagy a patológia mellékhatásaként veszélybe kerülhetnek. Hagyományosan az anyagcsere-vizsgálatok és az energiaegyensúly-vizsgálatok az elhízás és a kapcsolódó állapotok területére összpontosítottak, mint például az inzulinrezisztencia, a prediabetes, a glükóz intolerancia, a szív- és érrendszeri betegségek és a cukorbetegség. Ez a kutatás az ilyen körülmények világszerte növekvő elterjedtségének, valamint ezeknek a feltételeknek az egyéni, társadalmi és gazdasági költségeinek fényében indokolt. Így az elhízás megelőzésére irányuló megelőzési stratégiák és új terápiák kifejlesztése folyamatos cél a világ kutató laboratóriumaiban, és a preklinikai egérmodellekre erősen támaszkodnak ezek a vizsgálatok.
Ebben a protokollban egyenes leírást adunk a testösszetétel-elemzés használatáról az egerek testösszetételének felmérésére és egy állati anyagcsere-monitorozó rendszerrel az anyagcsere szempontjainak mérésére. Ezeknek a technikáknak a szempontjait és korlátait megvitatjuk az ajánlott elemzési módszerekkel, az adatok értelmezésével és bemutatásával együtt.
Előfizetés szükséges. Kérjük, ajánlja a JoVE-t könyvtárosának.
Jegyzőkönyv
Az összes leírt kísérletet az Alfred Medical Research Education Precinct Animal Etikai Bizottság (AMREP AEC) hagyta jóvá, és az egerekről humánus gondozás gondoskodott az ausztráliai Országos Egészségügyi és Orvosi Kutatási Tanács (NHMRC) állatkísérletekkel kapcsolatos irányelveinek megfelelően. Az állatoknak az előírt étrendet és vizet ad libitum adták, és ellenőrzött hőmérsékletű környezetben helyezkedtek el (
21-22 ° C), világos 12 és 12 órás sötét ciklussal. Hét hetes hím egereket (C57Bl/6J háttérrel) rendszeresen tápláltak normál chow-étrenddel (energiatartalom 14,3 MJ/kg, amely a kJ 76% -ából szénhidrát, 5% zsír, 19% fehérje volt; lásd a Anyagok) vagy a magas zsírtartalmú táplálkozási csoport számára magas zsírtartalmú étrend (HFD) () energiatartalma 19 MJ/kg, amely 36% szénhidrátot, 43% zsírt, 21% fehérjét, speciális takarmányokat tartalmaz kJ) 3 hétig. A testtömeg és a testmagasság összetételét EchoMRI géppel hetente végeztük, míg az anyagcsere-elemzést kagylóban 3 hét diéta után végeztük.
(1) Testösszetétel-elemző eljárás
Jegyzet: Az optimális működés érdekében az ebben a protokollban használt EchoMRI 4-in-1-et olyan helyiségben kell elhelyezni, ahol a levegő hőmérséklete stabil és nem ingadozik. Ideális esetben ezt folyamatosan ellenőrizni kell. A gép áramellátásához és a megszakításokat lehetőleg kerülni kell. Ha az áramellátás megszakadt, és a rendszert újra kell indítani, akkor legalább 2-3 órát hagyhat a gép felmelegedése előtt, mielőtt újra felhasználná. Mielőtt elkezdené, ellenőrizze, hogy megfelelő egyéni védőfelszerelést visel-e.
2. Az állatok anyagcsere-rendszerének ellenőrzése
Megjegyzés: A rendszer megköveteli
2 óra felmelegedés és stabilizálás. Ha a gépet kikapcsolták, akkor azt be kell kapcsolni, hogy a cirkónium-oxid cella 725 ° C-ra felmelegedhessen. Ezenkívül általában egy nappal az állatba való belépés előtt helyezzük az egereket a testösszetétel-analizátorba, a megfigyelő rendszerbe, problémák merülnek fel. Vonakodás a stressz elkerülésére.
Előfizetés szükséges. Kérjük, ajánlja a JoVE-t könyvtárosának.
Reprezentatív eredmények
Az eredmények a 3. ábrán látható, hogy a testösszetétel paramétereinek tipikus változását jelzi magas zsírtartalmú táplálkozáskor, EchoMRI-vel mérve. Az elején nem volt különbség egyetlen mért paraméterben sem (3A. Ábra-F.). Mindazonáltal csak 1 hét magas zsírtartalmú etetés után a HFD csoportban jelentősen megnőtt a testtömeg, a zsírtömeg és a zsírtömeg-százalék (3A. Ábra),B.,D.). Az ezen intézkedések két csoportja közötti különbségek mértéke tovább nőtt a 3 hetes étrendi beavatkozás során. Izomtömeg, szabad víz és teljes víztartalom (3. ábra,E.,F.) egyik pillanatban sem tesznek különbséget a csoportok között. Az is látható, hogy a Chow egerek a vizsgálati időszak alatt tovább híztak (3A. Ábra)) táplált, ez a sovány tömeg növekedése volt (3. ábra) a zsírtömeg növelése helyett (3. ábra b).
A RER szignifikánsan alacsonyabb volt a magas zsírtartalmú táplált egereknél, ami a zsírfelhasználást jelzi a szénhidrát-felhasználáshoz képest, amikor a magas zsírtartalmú étrend (5A. Ábra)) táplálva. Az energiafogyasztás (hő) normalizálás nélkül lett a nehezebb állatok, valószínűleg az állatok metabolikusan aktívabb szövetei miatt (5b. Ábra)), ez a különbség elveszett, miután a testtömegre normalizálták (5. ábra) emelkedett. Vegye figyelembe a VO2, RER és az energiafogyasztás növekedését a sötét ciklusban a fényciklushoz képest, amikor az egerek aktívabbak. Ezek a különbségek az anyagcsere klasszikus napi változásait mutatják be, amelyek egereknél jelentkeznek. Míg ebben a példában az adatokat 12 óra blokkokra osztottuk, az adatok további időbeli korszakokra történő felosztása szintén hasznos lehet. A fizikai aktivitás is olyan tényező, amely hozzájárul az energiafelhasználáshoz. Ezek nem különböztek a csoportok között, ami arra utal, hogy a testzsír csökkenése nem az elhízott fenotípus mozgatórugója volt a magas zsírtartalmú egerekben (5. ábra).
statisztika
A dokumentumban szereplő összes adat az átlag ± átlagos hiba (SEM) formájában jelenik meg. A statisztikai szignifikancia az 1. ábrán folytatódott : Az egérköltségek és a kisállat-mintatartók helyes elhelyezése egerekkel az összetétel testanalízisében. Végezzen rendszerpróbát szokásos kalibrálással (költség) vagy egerek átvizsgálására a kisállat-mintatartóban, mindegyik a portálrendszerben. A piros nyilak azt a hengert mutatják, amelyben az egerek a gép hypostyle csarnokában lesznek.
2. ábra : Az egyes kamrák összeszerelése. (A) helyezze az ételtartót a mérleg közepére. B) helyezze az emelvényt minden kamrába, és helyezze a kamrát a tölcsér fölé. C) Az egerek a kamrákban külön-külön, és lefedik. D) helyezze be és rögzítse a palack vizet.
3. ábra : A testösszetétel testanalízise 3 héten keresztül, zsíros étrend mellett. (A) testsúly, (B) Zsírtömeg, (C) elutasítja a tömeget, (D) Zsírtömeg-frakció, (E) Víztartalom, szabad és (F) Teljes víztartalom. A körök a normál chow-étrendet, a négyzetek a HFD-t jelentik. Kattintson ide az ábra nagyobb változatának megtekintéséhez.
4. ábra : Anyagcsere-paraméterek, amelyeket az állatok anyagcsere-ellenőrző rendszere kapott a megfelelő étrend 3 hete után. Az egereket 48 órán át a kamrákban helyezték el, az első 24 órát indukcióként. A második 24 óra adatait elemeztük és ezekben a számokban mutattuk be. (A) Nyers VO2 árak, B) A testtömegre normalizált VO2 (C) A VO2 izomtömegre normalizálódott, (D) A ki nem igazított VO2 (összesen 24 órás periódus) test szóródási sávja, t és (E) kiigazítatlan VO2 sovány testtömeg. A-C A fehér sávok a normál chow étrendet, a fekete sávok a magas zsírtartalmú étrendet jelentik. D-E A körök a normál chow-étrendet, a négyzetek a HFD-t jelentik. Kattintson ide az ábra nagyobb változatának megtekintéséhez.
5. ábra : A) Légzéscsere arány (RER), (B) Hő (energiafogyasztás) és (C) A testtömegre normalizált hő. D) Az aktivitási szint az ambuláns X és Y sugár, a törés és a Z sugár törésének összegeként számolva. A fehér sávok a normál chow étrendet képviselik; fekete sávok képviselik a HFD-t.
6. ábra : Ételbeviteli adatok a rendszerbe az utolsó 24 órára. (A) Élelmiszerbevitel grammban, (B) A testtömegre normalizált táplálékfelvétel és (C) számított energiafogyasztás. n = 4-5 (3 egeret kizártak az étellel való nagy rendetlenség miatt). A fehér sávok a normál chow étrendet képviselik; fekete sávok képviselik a HFD-t. Kattintson ide az ábra nagyobb változatának megtekintéséhez.
Előfizetés szükséges. Kérjük, ajánlja a JoVE-t könyvtárosának.
Vita
Fontos lépések
Az itt leírt protokollok példát adnak a testösszetétel és a különböző anyagcsere-paraméterek mérésére az egerekben testösszetétel-elemzés és állati anyagcsere-monitorozó rendszer segítségével. Mindkét technika esetében elengedhetetlen annak biztosítása, hogy a gépek optimálisan működjenek, és ennek érdekében elengedhetetlen, hogy a kutató végezzen fizikai összetételi tesztet és kalibrálja az állat-ellenőrző rendszert egy ismert gázösszetételen az anyagcsere szempontjából. a berendezés. Ez nagyobb következetességet eredményez, és képes azonosítani a géppel kapcsolatos esetleges problémákat.
Módosítások és hibajavítások
korlátozások
Jövőbeni alkalmazások
Míg ebben a bejegyzésben a magas zsírtartalmú táplálkozás során megszerzett elhízást használtuk fel olyan betegség állapotának példaként, ahol a testösszetétel és az anyagcsere-paraméterek mérése hasznos, ezen eszközök használata korántsem korlátozódik erre a kutatási területre. Ezeknek a technikáknak az alkalmazása olyan betegségek tanulmányozása során is értékes, mint a cukorbetegség, a szív- és érrendszeri betegségek, az életkorral összefüggő szarkopénia, gyengeség, rákos cachexia, izomdisztrófia és lipodisztrófia. Míg az ilyen infrastruktúra megszerzésének kezdeti költsége jelentős, az eszköznek az orvosi kutatások több és különböző területén történő felhasználása csökkenti ezt a kezdeti költséget. Ezenkívül ezeknek a gépeknek a folyamatos reagens- és fogyasztási költségei minimálisak; A megelőző karbantartást és szervizelést azonban figyelembe kell venni és költségvetésbe kell szánni.
A cikkben leírt módszerek felhasználhatók a testösszetétel és a különböző anyagcsere-paraméterek jellemzésére egerekben. Ezek az intézkedések számos kutatási területre vonatkoznak, és fontos információkat nyújtanak a fenotípus jellemzéséhez. Ezeknek a módszereknek az adatai az adott metabolikus fenotípust vezérlő mögöttes mechanizmusok felé is irányulhatnak. Ezeknek a technológiáknak a továbbfejlesztése és finomítása lehetővé teszi a kutatók számára, hogy eredményeiket a terápiás eredmények felé haladják.
Előfizetés szükséges. Kérjük, ajánlja a JoVE-t könyvtárosának.