动静脉代谢组学测量棕色脂肪组织 中的体内 代谢物交换

摘要

在该方案中，概述了与在小鼠模型中使用GC-MS进行BAT优化的动静脉代谢组学相关的方法。这些方法允许在生物体水平上获得对BAT介导的代谢物交换的宝贵见解。

摘要

棕色脂肪组织 （BAT） 通过一种称为非颤抖产热的独特能量消耗过程在调节代谢稳态中起着至关重要的作用。为了实现这一目标，英美烟草利用多样化的循环营养素菜单来支持其高代谢需求。此外，BAT 分泌代谢物衍生的生物活性因子，可作为代谢燃料或信号分子，促进 BAT 介导的组织内和/或组织间通讯。这表明BAT积极参与全身代谢物交换，这是一个有趣的特征，正在开始探索。在这里，我们介绍了一种 体内小鼠水平 优化的BAT动静脉代谢组学的方案。该方案侧重于产热刺激的相关方法和使用苏尔寿静脉的动静脉采血技术，该技术选择性地引流肩胛间 BAT 来源的静脉血和全身动脉血。接下来，演示了使用这些血液样本的基于气相色谱的代谢组学方案。该技术的使用应通过测量 BAT 对代谢物的净摄取和释放，在器官间水平上扩展对 BAT 调节的代谢物交换的理解。

引言

棕色脂肪组织 （BAT） 具有一种独特的能量消耗特性，称为非颤抖产热 （NST），它涉及线粒体解偶联蛋白 1 （UCP1） 依赖性和 UCP1 非依赖性机制^{1、2、3、4、5}。这些显着特征使 BAT 参与全身代谢的调节和代谢疾病的发病机制，包括肥胖、2 型糖尿病、心血管疾病和癌症恶病质 ^6,7,8。最近的回顾性研究表明，BAT 质量和/或其代谢活性与人类肥胖、高血糖和心脏代谢健康呈负相关 ^9,10,11。

最近，BAT被提议作为负责维持NST的代谢汇，因为它需要大量的循环营养物质作为产热燃料

研究方案

所有实验均在成均馆大学机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准下进行。将小鼠饲养在IACUC批准的动物设施中，该设施位于22°C和45%湿度的洁净室中，每天进行12小时的光/暗循环。他们被放在通风的架子上，可以随意获得标准的食物饮食（包括 60% 的碳水化合物、16% 的蛋白质和 3% 的脂肪）。垫料和筑巢材料每周更换一次。在这项研究中，使用了12周龄且体重在25g至30g之间的雄性C57BL / 6J小鼠。这些动物来自商业供应商（见 材料表）。

1.通过温度驯化和药理刺激调节棕色脂肪组织的代谢活性

注意：数天至数周的温度适应或使用β-肾上腺素能受体激动剂的药理学刺激是调节 BAT 活性¹ 的常用方法。因此，下面提供了该方法的简明概述，以便读者能够根据需要选择适当的方法。为了获得代谢不活跃（产热性较低）的BAT，为C57BL / 6J小鼠选择称为热中性的基线温暖温度（28-30°C）。这个范围确保小鼠不需要消耗额外的能量来维持恒定的体温。为了获得代谢适度或高活性（产热）BAT，可以分别选择温和的寒冷（20-22°C）或严寒（6°C）温度。出于该实验的目的，在22°C的标准饲养条件下饲养小鼠，尽管对小鼠来说温和寒冷，但不涉及任何药理学刺激。

1. 温度适应
   1. 在开始温度适应之前至....

讨论

了解 BAT 在全身能量平衡中的代谢潜力的一个关键步骤是确定它消耗了哪些营养物质，它们是如何代谢处理的，以及哪些代谢物被释放到循环中。该协议引入了一种专门的动静脉取样技术，该技术能够进入 C57BL/6J 小鼠肩胛间 BAT 和全身动脉脉管系统的静脉脉管系统，该技术最近由 Park 等人⁴² 开发和验证。以下是您在遵循协议时应认真考虑的关键点。

对于生热.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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