Name: assessing whole-body lipid-handling capacity in mice
Uploaded: 2020-11-24T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing Whole-Body Lipid-Handling Capacity in Mice at JoVE.com

Diese Arbeit wird unterstützt von den National Institutes of Health (NIH), Grant R00-DK114498, und dem United States Department of Agriculture (USDA), Grant CRIS: 3092-51000-062 an Y. Z.

Die Tiere werden unter standardisierten Bedingungen nach Tierpflege- und Versuchsprotokollen untergebracht, die vom Institutional Animal Care and Use Committee des Baylor College of Medicine (BCM) genehmigt wurden. Die Tiere werden mit einer Standard- oder Spezialdiät gefüttert, Wasser ad libitum und mit einem 12-Stunden-Tag-Nacht-Zyklus gehalten.
1. Messung von Nüchternserumlipiden
<ol><li>Übertragen Sie mäuse nach 17 Uhr in einen neuen Käfig und schnell mit freiem Zugang zu Wasser, ?...

<ol>
	<li>Dixon, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+chylomicron+uptake+into+lacteals.">Mechanisms of chylomicron uptake into lacteals.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1207, 52-57 (2010).</li><li>Nuno, J., de Oya, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipoprotein+lipase:+review.">Lipoprotein lipase: review.</a> Revista Cl&#237;nica Espa&#241;ola. 170 (3-4), 83-87 (1983).</li><li>Williams, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+processes+that+handle+--+and+mishandle+--+dietary+lipids.">Molecular processes that handle -- and mishandle -- dietary lipids.</a> Journal of Clinical Investigation. 118 (10), 3247-3259 (2008).</li><li>Burla, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MS-based+lipidomics+of+human+blood+plasma:+a+community-initiated+position+paper+to+develop+accepted+guidelines.">MS-based lipidomics of human blood plasma: a community-initiated position paper to develop accepted guidelines.</a> Journal of Lipid Research. 59 (10), 2001-2017 (2018).</li><li>Umpleby, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hormone+measurement+guidelines:+Tracing+lipid+metabolism:+the+value+of+stable+isotopes.">Hormone measurement guidelines: Tracing lipid metabolism: the value of stable isotopes.</a> Journal of Endocrinology. 226 (3), 1-10 (2015).</li><li>Mitchell, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+paired+sibling+analysis+of+the+beta-3+adrenergic+receptor+and+obesity+in+Mexican+Americans.">A paired sibling analysis of the beta-3 adrenergic receptor and obesity in Mexican Americans.</a> Journal of Clinical Investigation. 101 (3), 584-587 (1998).</li><li>Mahoney, L. B., Denny, C. A., Seyfried, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caloric+restriction+in+C57BL/6J+mice+mimics+therapeutic+fasting+in+humans.">Caloric restriction in C57BL/6J mice mimics therapeutic fasting in humans.</a> Lipids in Health and Disease. 5, 13 (2006).</li><li>Hayek, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dietary+fat+increases+high+density+lipoprotein+(HDL)+levels+both+by+increasing+the+transport+rates+and+decreasing+the+fractional+catabolic+rates+of+HDL+cholesterol+ester+and+apolipoprotein+(Apo)+A-I.+Presentation+of+a+new+animal+model+and+mechanistic+studies+in+human+Apo+A-I+transgenic+and+control+mice.">Dietary fat increases high density lipoprotein (HDL) levels both by increasing the transport rates and decreasing the fractional catabolic rates of HDL cholesterol ester and apolipoprotein (Apo) A-I. Presentation of a new animal model and mechanistic studies in human Apo A-I transgenic and control mice.</a> Journal of Clinical Investigation. 91 (4), 1665-1671 (1993).</li><li>Hogarth, C. A., Roy, A., Ebert, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genomic+evidence+for+the+absence+of+a+functional+cholesteryl+ester+transfer+protein+gene+in+mice+and+rats.">Genomic evidence for the absence of a functional cholesteryl ester transfer protein gene in mice and rats.</a> Comparative Biochemistry and Physiology - Part B: Biochemistry &amp; Molecular Biology. 135 (2), 219-229 (2003).</li><li>Tall, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functions+of+cholesterol+ester+transfer+protein+and+relationship+to+coronary+artery+disease+risk.">Functions of cholesterol ester transfer protein and relationship to coronary artery disease risk.</a> Journal of Clinical Lipidology. 4 (5), 389-393 (2010).</li><li>Singh, A. K., Singh, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triglyceride+and+cardiovascular+risk:+A+critical+appraisal.">Triglyceride and cardiovascular risk: A critical appraisal.</a> Indian Journal of Endocrinology and Metabolism. 20 (4), 418-428 (2016).</li><li>Miller, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triglycerides+and+cardiovascular+disease:+a+scientific+statement+from+the+American+Heart+Association.">Triglycerides and cardiovascular disease: a scientific statement from the American Heart Association.</a> Circulation. 123 (20), 2292-2333 (2011).</li><li>Dron, J. S., Hegele, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+of+Hypertriglyceridemia.">Genetics of Hypertriglyceridemia.</a> Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 11, 455 (2020).</li><li>Dole, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+relation+between+non-esterified+fatty+acids+in+plasma+and+the+metabolism+of+glucose.">A relation between non-esterified fatty acids in plasma and the metabolism of glucose.</a> Journal of Clinical Investigation. 35 (2), 150-154 (1956).</li><li>Bartelt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brown+adipose+tissue+activity+controls+triglyceride+clearance.">Brown adipose tissue activity controls triglyceride clearance.</a> Nature Medicine. 17 (2), 200-205 (2011).</li><li>de Souza, C. J., Burkey, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beta+3-adrenoceptor+agonists+as+anti-diabetic+and+anti-obesity+drugs+in+humans.">Beta 3-adrenoceptor agonists as anti-diabetic and anti-obesity drugs in humans.</a> Current Pharmaceutical Design. 7 (14), 1433-1449 (2001).</li><li>Braun, K., Oeckl, J., Westermeier, J., Li, Y., Klingenspor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-adrenergic+control+of+lipolysis+and+thermogenesis+in+adipose+tissues.">Non-adrenergic control of lipolysis and thermogenesis in adipose tissues.</a> Journal of Experimental Biology. 221, (2018).</li></ol>

Die drei beschriebenen Assays funktionieren robust im Labor, mit einigen kritischen Überlegungen. Das Fasten über Nacht ist für die Bestimmung des Nüchternserumlipidspiegels und des oralen Intralipidtoleranztests erforderlich. Für den oralen Intralipidtoleranztest ist es wichtig, das Blut bei Raumtemperatur zu drehen, um die Bildung einer Fettschicht zu minimieren, insbesondere an den 1- und 2-Stunden-Zeitpunkten; Es ist wichtig, diese Fettschicht nicht zu verwerfen, wenn sie sich bildet. Stellen Sie sicher, dass Si...

Kohlenhydrate und Lipide sind zwei Hauptsubstrate für den Energiestoffwechsel. Der aberrante Fettstoffwechsel führt zu vielen menschlichen Krankheiten, einschließlich Typ-II-Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fettlebererkrankungen und Krebs. Diätetische Lipide, hauptsächlich Triglyceride, werden durch den Darm in das Lymphsystem aufgenommen und gelangen in Chylomikronen in der Nähe des Herzens in den venösen Kreislauf1. Lipide werden durch Lipoproteinpartikel im Blutkreislauf transportiert, wo die Fettsäuren durch die Wirkung der Lipoproteinlipase an peripheren Organen wie Muskel- und Fettgewebe freigesetzt werden2. Die verbleibenden cholesterinreichen Restpartikel werden von der Leberbeseitigt 3. Mäuse wurden in Labors häufig als Forschungsmodell zur Untersuchung des Fettstoffwechsels verwendet. Mit umfassenden genetischen Toolsets und einem relativ kurzen Brutzyklus sind sie ein leistungsfähiges Modell für die Untersuchung, wie Lipide absorbiert, synthetisiert und metabolisiert werden.
Aufgrund der Komplexität des Fettstoffwechsels werden in der Regel ausgefeilte Lipidomik-Studien oder Isotopen-Tracer-Studien verwendet, um Sammlungen von Lipidspezies oder lipidbezogenen Stoffwechselflüssen und -schicksalen zu quantifizieren4,5. Dies stellt Forscher ohne spezielle Ausrüstung oder Fachwissen vor eine große Herausforderung. In diesem Artikel stellen wir drei Assays vor, die als erste Tests dienen können, bevor technisch anspruchsvolle Techniken eingesetzt werden. Sie sind nicht-terminale Verfahren für die Mäuse und daher sehr nützlich, um mögliche Unterschiede in der Lipid-Handling-Kapazität zu identifizieren und die betroffenen Prozesse einzugrenzen.
Erstens kann die Messung von Nüchternserumlipidmolekülen helfen, das Gesamtlipidprofil einer Maus zu bestimmen. Mäuse sollten gefastet werden, da viele Lipidarten nach den Mahlzeiten aufsteigen und das Ausmaß des Anstiegs stark von der Zusammensetzung der Ernährung beeinflusst wird. Viele Lipidmoleküle, einschließlich Gesamtcholesterin, Triglycerid und nicht veresterte Fettsäure (NEFA), können mit einem kommerziellen Kit und einem Plattenleser gemessen werden, der die Absorption ablesen kann.
Zweitens bewertet ein oraler Intralipidtoleranztest die Fähigkeit zur Lipidhandhabung als Nettoeffekt von Absorption und Stoffwechsel. Ein oral verabreichtes Intralipid verursacht einen Anstieg der zirkulierenden Triglyceridspiegel (1-2 Stunden), wonach der Serumtriglyceridspiegel auf basale Werte (4-6 Stunden) zurückkehrt. Dieser Assay gibt Aufschluss darüber, wie gut eine Maus mit den exogenen Lipiden umgehen kann. Herz, Leber und braunes Fettgewebe sind aktive Konsumenten von Triglyceriden, während weißes Fettgewebe es als Energiereserve speichert. Änderungen in diesen Funktionen führen zu Unterschieden in den Testergebnissen.
Schließlich gilt die Förderung der Lipolyse zur Mobilisierung gespeicherter Lipide als eine mögliche Strategie zur Gewichtsabnahme. Der β3-adrenerge Rezeptorsignalweg im Fettgewebe spielt eine wichtige Rolle bei der Adipozytenlipolyse, und die Humangenetik hat einen Funktionsverlust-Polymorphismus Trp64Arg im β3-adrenergen Rezeptor identifiziert, der mit Fettleibigkeit korreliert6. CL 316,243, ein spezifischer und potenter β3-adrenerger Rezeptoragonist, stimuliert die Fettgewebslipolyse und die Freisetzung von Glycerin. Die Bewertung der Reaktion einer Maus auf CL 316.243 kann wertvolle Informationen über die Entwicklung, Verbesserung und das Verständnis der Wirksamkeit der Verbindung liefern.
Zusammen können diese Tests als Ersterbst für Veränderungen im Lipidstoffwechselzustand von Mäusen verwendet werden. Sie werden aufgrund der Zugänglichkeit der Instrumente und Reagenzien ausgewählt. Mit den Ergebnissen dieser Assays können sich Forscher ein Gesamtbild über die metabolische Fitness ihrer Tiere machen und sich für ausgefeiltere und gezieltere Ansätze entscheiden.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>20% Intralipid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>I141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD Slip Tip Sterile Syringes 1ml</td>
			<td>Shaotong</td>
			<td>B07F1KRMYN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CL 316,243 Hydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C5976</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curved Feeding Needles (18 Gauge)</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>FNC-18-2-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Free Glycerol Reagent</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F6428</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol Standard Solution</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G7793</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR SERIES NEFA-HR(2)COLOR REAGENT A</td>
			<td>Fujifilm Wako Diagnostics</td>
			<td>999-34691</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR SERIES NEFA-HR(2)COLOR REAGENT B</td>
			<td>Fujifilm Wako Diagnostics</td>
			<td>991-34891</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR SERIES NEFA-HR(2)SOLVENT A</td>
			<td>Fujifilm Wako Diagnostics</td>
			<td>995-34791</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HR SERIES NEFA-HR(2)SOLVENT B</td>
			<td>Fujifilm Wako Diagnostics</td>
			<td>993-35191</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Vedco</td>
			<td>50989-161-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrix Plus Chemistry Reference Kit</td>
			<td>Verichem</td>
			<td>9500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-222-168</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microhematrocrit Capillary Tube, Not Heparanized</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-362-574</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NEFA STANDARD SOLUTION</td>
			<td>Fujifilm Wako Diagnostics</td>
			<td>276-76491</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>Boston Bioproducts</td>
			<td>BM-220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermo Scientific Triglycerides Reagent</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>TR22421</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Total Cholesterol Reagents</td>
			<td>Thermo Scientifi</td>
			<td>TR13421</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td>11695-4022-1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing whole-body lipid-handling capacity in mice

Die Beurteilung des Fettstoffwechsels ist ein Eckpfeiler der Bewertung der Stoffwechselfunktion und wird als wesentlich für In-vivo-Stoffwechselstudien angesehen. Lipide sind eine Klasse von vielen verschiedenen Molekülen mit vielen Wegen, die an ihrer Synthese und ihrem Stoffwechsel beteiligt sind. Ein Ausgangspunkt für die Bewertung der Lipidmesmostase für die Ernährungs- und Adipositasforschung ist erforderlich. Dieses Papier beschreibt drei einfache und zugängliche Methoden, die wenig Fachwissen oder Übung erfordern und die von den meisten Labors angepasst werden können, um nach Fettstoffwechselanomalien bei Mäusen zu suchen. Diese Methoden sind (1) die Messung mehrerer Nüchternserumlipidmoleküle mit kommerziellen Kits, (2) die Bestimmung der diätetischen Lipidhandhabungsfähigkeit durch einen oralen Intralipidtoleranztest und (3) die Bewertung der Reaktion auf eine pharmazeutische Verbindung, CL 316.243, bei Mäusen. Zusammen werden diese Methoden einen Überblick über die Lipidhandhabungsfähigkeit bei Mäusen bieten.

Wir zeigen mit drei Ausschnitten, dass jeder Assay wertvolle Informationen über den Fettstoffwechsel der Mäuse bietet. Bei männlichen C57BL/6J-Mäusen, die durch acht Wochen fettreiche Ernährung (HFD) ab einem Alter von acht Wochen herausgefordert wurden, war der Gesamtcholesterinspiegel signifikant erhöht, während Serumtriglyycerid und NEFA nicht waren (Tabelle 1), was darauf hindeutet, dass Triglycerid und NEFA im Blut nicht überwiegend durch eine diätetische Fettherausforderung reguliert werde...

Watch this Scientific Journal Video about Assessing Whole-Body Lipid-Handling Capacity in Mice at JoVE.com

Assessing Whole-Body Lipid-Handling Capacity in Mice

Dieses Papier bietet drei einfache und zugängliche Assays zur Beurteilung des Fettstoffwechsels bei Mäusen.

Beurteilung der Ganzkörper-Lipid-Handling-Kapazität bei Mäusen

Assessing lipid metabolism is a cornerstone of evaluating metabolic function, and it is considered essential for in vivo metabolism studies. Lipids are a ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Programmed Electrical Stimulation in Mice

Programmierte elektrische Stimulation in Mäuse

Genetically-modified mice have emerged as a preferable animal model to study the molecular mechanisms underlying conduction abnormalities, atrial and ...

Forschung

Medizin

Transthoracic Echocardiography in Mice

Transthorakale Echokardiographie in Mäuse

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene ...

Assessing Teratogenic Changes in a Zebrafish Model of Fetal Alcohol Exposure

Die Beurteilung Teratogene Änderungen in einem Zebrafisch-Modell der Fetal Alcohol Exposure

Fetal alcohol syndrome (FAS) is a severe manifestation of embryonic exposure to ethanol. It presents with characteristic defects to the face and organs, ...

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

Protokoll für Long Duration Ganzkörper-Hyperthermie in Mäuse

Hyperthermia is a general term used to define the increase in core body temperature above normal. It is often used to describe the increased core body ...

Assessing Changes in Volatile General Anesthetic Sensitivity of Mice after Local or Systemic Pharmacological Intervention

Beurteilung von Veränderungen in volatilen Vollnarkose Empfindlichkeit von Mäusen nach lokalen oder systemischen pharmakologischen Intervention

One desirable endpoint of general anesthesia is  the state of unconsciousness, also known as hypnosis. Defining the hypnotic state in animals is  less ...

A Method to Study the Impact of Chemically-induced Ovarian Failure on Exercise Capacity and Cardiac Adaptation in Mice

Eine Methode, um die Auswirkungen der Chemisch-induzierte Ovarialinsuffizienz on Exercise Cardiac Kapazität und Anpassung in Mäusen untersucht

The risk of cardiovascular disease (CVD) increases in post-menopausal women, yet, the role of exercise, as a preventative measure for CVD risk in ...

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

Halsschlagader Infusionen für pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Analyse von Taxanen in Mäusen

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

Assessing Specificity of Anticancer Drugs In Vitro

Assessing Specificity of Anticancer Drugs In Vitro

Die Beurteilung Spezifität von Anti-Krebs-Medikamente<em&gt; In Vitro</em

A procedure for assessing specificity of anticancer drugs in vitro using cultures containing both tumor and non-tumor cells is demonstrated. The key ...

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Phosphor-31 Magnet-Resonanz-Spektroskopie: Ein Werkzeug zur Messung<em&gt; In Vivo</em&gt; Mitochondrial Oxidative Phosphorylierung Kapazität im menschlichen Skelettmuskel

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Ganzen Körper und regionale Quantifizierung der aktiven Menschen braune Fettgewebe mit 18F-FDG PET/CT

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to ...