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Method Article
Os pré-adipócitos são isolados da fração vascular estromal do tecido adiposo marrom interescapular de camundongos recém-nascidos e diferenciados em células que acumulam gotículas lipídicas, expressam marcadores moleculares e mostram a morfologia mitocondrial de adipócitos marrons maduros. Essas células são posteriormente analisadas por imunofluorescência e microscopia eletrônica de transmissão.
O tecido adiposo marrom (BAT) está presente apenas em mamíferos e tem função termogênica. Os adipócitos marrons são caracterizados por um citoplasma multilocular com múltiplas gotículas lipídicas, um núcleo central, um alto conteúdo mitocondrial e a expressão da proteína desacopladora 1 (UCP1). O BAT foi proposto como um potencial alvo terapêutico para a obesidade e seus distúrbios metabólicos associados devido à sua capacidade de dissipar energia metabólica como calor. Para investigar a função e regulação do BAT, a cultura de adipócitos marrons é indispensável. O presente protocolo otimiza o processamento de tecidos e a diferenciação celular para a cultura de adipócitos marrons de camundongos recém-nascidos. Além disso, são mostrados procedimentos para a imagem de adipócitos diferenciados com imunofluorescência confocal e microscopia eletrônica de transmissão. Nos adipócitos marrons diferenciados com as técnicas aqui descritas, as principais características definidoras do BAT clássico são preservadas, incluindo altos níveis de UCP1, aumento da massa mitocondrial e contato físico muito próximo entre as gotículas lipídicas e as mitocôndrias, tornando este método uma ferramenta valiosa para estudos de BAT.
O tecido adiposo branco e marrom diferem em sua localização anatômica, origem celular, função, morfologia e massa total. O tecido adiposo branco (TAB) é o principal reservatório de energia fisiológica do corpo e armazena grandes quantidades de triacilglicerol (TAG) em células altamente especializadas que possuem uma única gotícula lipídica gigante ocupando a maior parte de seu volume celular1. A lipólise TAG libera ácidos graxos livres, que entram na circulação sistêmica para atender às demandas de energia durante o jejum ou outros estados de balanço energético negativo. Além disso, o WAT secreta produtos proteicos e lipídicos, chamados adipocinas e lipocinas, respectivamente, que possuem funções reguladoras metabólicas, imunológicas e reprodutivas, tornando o WAT o maior tecido endócrino do corpo2.
O tecido adiposo marrom (BAT) é um órgão muito menor cuja principal função fisiológica é a termogênese sem tremores para prevenir a hipotermia. Em camundongos e humanos recém-nascidos, o BAT é um órgão bem definido localizado no espaço interescapular. Humanos adultos não têm BAT interescapular (iBAT); no entanto, eles desenvolvem aglomerados de células marrons semelhantes a adipócitos integradas em depósitos que, de outra forma, compreendem principalmente o WAT. Esses adipócitos "marrom-em-branco" (brite) compartilham características morfológicas e moleculares com os adipócitos clássicos do iBAT, mas têm uma origem celular diferente 3,4.
Em contraste com os adipócitos brancos, os adipócitos marrons têm múltiplas gotículas lipídicas pequenas e mitocôndrias abundantes5. A proteína de desacoplamento 1 (UCP1, também conhecida como termogenina) é expressa exclusivamente por adipócitos marrons e brite e medeia o vazamento de prótons na membrana mitocondrial interna (IMM), desacoplando assim o transporte de elétrons da síntese de ATP e gerando calor. A termogênese sem tremores no BAT é ativada pela norepinefrina (NE), que é liberada dos terminais simpáticos no BAT em resposta à estimulação fria6. O NE se liga aos receptores beta-adrenérgicos (principalmente beta 3) na superfície dos adipócitos marrons e desencadeia uma cascata de sinalização mediada por cAMP intracelular. Isso resulta em lipólise de TAG, beta-oxidação de ácidos graxos mitocondriais e geração de calor após a ativação de UCP13. A estreita relação funcional entre gotículas lipídicas e mitocôndrias em adipócitos marrons tem paralelos estruturais, como a interação entre essas organelas em áreas grandes e com contato físico muito estreito 7,8.
O iBAT tem vasos sanguíneos abundantes e terminais simpáticos9. Essas estruturas, juntamente com os pré-adipócitos, células imunes, fibroblastos e moléculas da matriz extracelular, compõem a fração vascular estromal adiposa (FVS)10. Muitos protocolos foram relatados para gerar adipócitos maduros a partir de pré-adipócitos 11,12,13,14,15 (Tabela Suplementar 1); no entanto, eles exibem variações extremas no processamento de tecidos e na composição dos meios de cultura de diferenciação. O protocolo aqui descrito permite a diferenciação eficiente e reprodutível de adipócitos marrons que (1) expressam os principais fatores de transcrição adipogênica receptor gama ativado por proliferador de peroxissomo (PPARγ) e CCAAT/proteína alfa de ligação ao intensificador (C/EBPα), (2) expressam os marcadores de adipócitos maduros perilipina1 (PLIN1) e determinante de cluster 36 (CD36), (3) acumulam gotículas lipídicas abundantes, (4) têm alta massa mitocondrial e uma alta abundância de complexos OXPHOS, (5) têm potencial termogênico, determinado por altos níveis de UCP1, e (6) têm alterações morfológicas mitocondriais associadas ao fenótipo de adipócitos marrons maduros. Essa metodologia é utilizada para estudar os mecanismos moleculares subjacentes à lipodistrofia generalizada 15,16,17.
Os procedimentos em animais foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Pontifícia Universidade Católica do Chile. Camundongos recém-nascidos P0,5 de ambos os sexos, derivados de um fundo misto de cepas C57BL/6J e 129J, foram usados para este estudo.
1. Extração de tecido
2. Digestão de tecidos
3. Processamento de tecidos
NOTA: Após a digestão, execute todas as etapas a seguir em uma capela de cultura de tecidos de fluxo laminar classe II.
4. Cultura da fração vascular estromal (SVF)
5. Diferenciação adipogênica
6. Preparação do homogeneizado celular
7. Western blotting
8. Imagens de alta resolução
A adipogênese é regulada por uma rede de fatores de transcrição que são responsáveis tanto pela expressão de proteínas-chave que induzem a formação e o funcionamento dos adipócitos marrons22, incluindo reguladores adipogênicos clássicos como PPARγ e C / EBPα23 , 24 , 25 , bem como marcadores de adipócitos maduros26 , 27. Através d...
O presente protocolo é um procedimento de diferenciação bifásica simples e replicável (Figura 2) para gerar células com as características moleculares e morfológicas de adipócitos marrons maduros. A colheita cirúrgica do iBAT é o primeiro passo crítico porque a ruptura do tecido limita severamente a viabilidade do material de partida. O processamento de tecidos também é fundamental porque uma suspensão celular homogênea e livre de detritos aumenta muito a quantidade de SVF qu...
Os autores não têm nada a divulgar.
O financiamento foi fornecido pela FONDECYT (1181214 e 1221146) e Anillos (ACT210039) para bolsas de VC e doutorado ANID 21171743 para AMF e ANID 21150665 para FS. Agradecemos a Alejandro Munizaga pela ajuda no processamento das amostras e assessoria técnica para a microscopia eletrônica de transmissão. As ilustrações foram produzidas usando BioRender.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10x Tris/Glycine Buffer | BioRad | 1610734 | |
16% Paraformaldehyde Aqueous Solution | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
35 mm TC-treated Easy-Grip Style Cell Culture Dish | Falcon | 353001 | |
3-Isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) | Calbiochem | 410957 | |
40% Acrylamide/Bis Solution, 37.5:1 | BioRad | 1610148 | |
6-well plate | SPL Life Science | - | |
96 well optical black w/lid cell culture sterile | Thermo Scientific | 165305 | |
AccuRuler RGB Plus Pre-stained Protein Ladder | Maestrogen | 02102-250 | |
ACK lysing buffer | Gibco | A10492-01 | |
Ammonium Persulfate | BioRad | 1610700 | |
Antibiotic-antimycotic | Gibco | 15240062 | |
Anti-mouse IgG, HRP-linked Antibody | Cell Signaling | 7076 | |
Anti-rabbit IgG, HRP-linked Antibody | Cell Signaling | 7074 | |
Blotting-grade blocker | BioRad | 170-6404 | |
BODIPY 493/503 | Invitrogen | D3922 | |
BSA | Sigma | A1470 | |
C/EBPα antibody | Cell Signaling | 2295 | |
CaCl2 | Calbiochem | 208291 | |
CD36 antibody | Invitrogen | PA1-16813 | |
Cell Strainer 100 µm, nylon | Falcon | 352360 | |
Cell Strainer 40 µm, nylon | Falcon | 352340 | |
Collagenase type II | Gibco | 17101-015 | |
Cytation 5 Cell Imaging Multimode Reader | Biotek | ||
Dexamethasone | Sigma | D4902 | |
DMEM/F-12, powder | Gibco | 12500062 | |
EMBed-812 EMBEDDING KIT (Epon) | Electron Microscopy Sciences | 14120 | |
Ethanol absolute | Merck | 100983 | |
Fetal bovine serum | Gibco | 16000-044 | |
Gelatin from cold water fish skin | Sigma | G7041 | |
Glucose | Gibco | 15023-021 | |
Glutaraldehyde 25% Aqueous Solution | Electron Microscopy Sciences | 16210 | |
Goat anti-Rabbit IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 594 | Life Technologies | A11012 | |
Halt Phosphatase Inhibitor Cocktail 100X | Thermo Scientific | 78427 | |
Halt Protease Inhibitor Cocktail 100X | Thermo Scientific | 78429 | |
Hoechst 33258 | Invitrogen | H1398 | |
Immun-Blot PVDF Membrane | BioRad | 1620177 | |
Indomethacin | Sigma | I7378 | |
Insulin | Sigma | I3536 | |
KCl | Calbiochem | 529552 | |
KH2PO4 | Calbiochem | 529568 | |
KHCO3 | Sigma | 60339 | |
Lane Marker Reducing Sample Buffer | Thermo Scientific | 39000 | |
MgSO4 | Sigma | M2643 | |
MilliQ water sterile | - | - | |
Mitoprofile Total OXPHOS Rodent WB antibody Cocktail | Abcam | MS604 | |
NaCl | Merck | 1064041000 | |
OmniPur 10x PBS Liquid Concentrate | Calbiochem | 6505-OP | |
Osmium Tetroxide | Electron Microscopy Sciences | 19100 | |
Perilipin 1 antibody | Cell Signaling | 9349 | |
PPARγ (81B8) antibody | Cell Signaling | 2443 | |
RIPA buffer lysis | Thermo Scientific | 89901 | |
Rosiglitazone | Merck | 557366 | |
Sodium bicarbonate | Sigma | S5761 | |
Sodium Cacpdylate | Electron Microscopy Sciences | 12300 | |
Sodium Dodecyl Sulfate | BioRad | 1610301 | |
T3 | Sigma | T6397 | |
Talos F200C G2 | Thermo Scientific | ||
TEMED | BioRad | 1610800 | |
TOM20 antibody | Cell Signaling | 42406 | |
Tris Buffered Saline (TBS-10X) | Cell Signaling | 12498 | |
Triton X-100 | Sigma | 93443 | |
Trypsin-EDTA (0,25%) | Gibco | 25200056 | |
Tween 20, Molecular Biology Grade | Promega | H5152 | |
UCP1 antibody | Cell Signaling | 14670 | |
Ultracut R | Leica | ||
Uranyl Acetate | Electron Microscopy Sciences | 22400 | |
Westar Sun | Cyanagen | XLS063 | |
Westar Supernova | Cyanagen | XLS3 |
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