Metabolómica arteriovenosa para medir el intercambio de metabolitos in vivo en tejido adiposo marrón

Resumen

En este protocolo, se describen los métodos relevantes para la metabolómica arteriovenosa optimizada para BAT utilizando GC-MS en un modelo de ratón. Estos métodos permiten la adquisición de información valiosa sobre el intercambio de metabolitos mediado por MTD a nivel de organismo.

Resumen

El tejido adiposo marrón (BAT) desempeña un papel crucial en la regulación de la homeostasis metabólica a través de un proceso único de gasto de energía conocido como termogénesis sin escalofríos. Para lograr esto, BAT utiliza un menú diverso de nutrientes circulantes para respaldar su alta demanda metabólica. Además, las MTD secretan factores bioactivos derivados de metabolitos que pueden servir como combustibles metabólicos o moléculas de señalización, lo que facilita la comunicación intratisular y/o intertisular mediada por BAT. Esto sugiere que las MTD participan activamente en el intercambio sistémico de metabolitos, una característica interesante que está empezando a ser explorada. Aquí, presentamos un protocolo para la metabolómica arteriovenosa de MTD optimizada in vivo a nivel de ratón. El protocolo se centra en métodos relevantes para las estimulaciones termogénicas y una técnica de muestreo de sangre arteriovenosa utilizando la vena de Sulzer, que drena selectivamente la sangre venosa derivada de BAT interescapular y la sangre arterial sistémica. A continuación, se demuestra un protocolo metabolómico basado en cromatografía de gases utilizando esas muestras de sangre. El uso de esta técnica debería ampliar la comprensión del intercambio de metabolitos regulado por MTD a nivel interorgánico mediante la medición de la absorción y liberación neta de metabolitos por las MTD.

Introducción

El tejido adiposo marrón (BAT) posee una propiedad única de gasto energético conocida como termogénesis sin temblores (NST), que involucra mecanismos dependientes de la proteína de desacoplamiento mitocondrial 1 (UCP1) e independientes de UCP1 1,2,3,4,5. Estas características distintivas implican a las MTD en la regulación del metabolismo sistémico y la patogénesis de las enfermedades metabólicas, como la obesidad, la diabetes tipo 2, las enfermedades cardiovasculares y la caquexia por....

Protocolo

Todos los experimentos se llevaron a cabo con la aprobación del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad de Sungkyunkwan. Los ratones se alojaron en una instalación de animales aprobada por la IACUC ubicada en una sala limpia a 22 °C y 45% de humedad, siguiendo un ciclo diario de luz/oscuridad de 12 h. Se mantuvieron en estantes ventilados y tuvieron acceso a una dieta estándar de comida ad libitum (que comprendía 60% de carbohidratos, 16% de proteínas y 3% de grasas). La ropa de cama y los materiales de anidación se cambiaron semanalmente. Para este estudio, se utilizaron ratones machos C57BL/6J de 12 semanas de edad y con un peso d....

Discusión

Un paso crítico para comprender el potencial metabólico de las MTD en el equilibrio energético de todo el cuerpo es definir qué nutrientes consume, cómo se procesan metabólicamente y qué metabolitos se liberan en la circulación. Este protocolo introduce una técnica especializada de muestreo arteriovenoso que permite el acceso a la vasculatura venosa de la MTD interescapular y a la vasculatura arterial sistémica en ratones C57BL/6J, que fue desarrollada y validada recientemente por Park et al^42.......

Materiales

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