Name: assessing whole-body lipid-handling capacity in mice
Uploaded: 2020-11-24T14:00:00
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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>
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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...

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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 ...

Assessing lipid metabolism is a cornerstone of evaluating metabolic function and it is considered essential for in vivo metabolism studies. Due to the complexity of lipid metabolism, sophisticated lipidomic studies or isotopic tracer studies are usually used, creating a massive challenge for researchers without specialized equipment or expertise. This protocol demonstrates easy and accessible assays for assessing lipid metabolism in mice.Demonstrating the procedure will be Mingyang Huang, a research assistant from the Zhu laboratory. Begin by transferring mice to a new cage and fasting them overnight with free access to water per 16 hours before the experiment, which ensures complete emptying of the mice's gastrointestinal tracts. On the next morning, make a superficial incision in the tail vein of the mouse.And draw 25 microliters of blood from the incision into a glass capillary. Quickly blow the blood into a microcentrifuge tube. Stop the bleeding using septic powders, then refill the feed in the cage and make sure the mice show no signs of extreme stress.Perform the blood withdrawal on all mice. Allow the blood to clot by leaving it undisturbed at room temperature for one hour, then spin the clotted blood samples at 2000 x g at four degrees Celsius for 10 minutes in a refrigerated benchtop microcentrifuge. Collect the supernatant for lipid metabolite analysis.After 5:00 PM, weigh the mice to calculate the intralipid volume that will be given to them on the next day. Then, transfer them into a new cage and fast them overnight. On the next morning, mark the tales of the mice housed in one cage to help identify them in the subsequent bleeding steps.Make a nick in the tail vein and drop 15 microliters of blood from the incision into a glass capillary, and quickly blow the blood into a microcentrifuge tube for T 0 serum. Gavage mice with 20%intralipid using an 18 gauge gavage needle at a ratio of 15 microliters per gram of body weight using the pre-fasting body weight. Draw blood at 1, 2, 3, 4, 5, and 6 hours.Spin the blood samples at 2000 x g for 10 minutes in a microcentrifuge. Transfer the supernatant, including the floating fat layer to a PCR tube for storage. The supernatant can be stored at minus 20 degrees Celsius for several weeks until analysis.After the last blood collection, stop the bleeding using septic powders, refill the feed in the cage and make sure the mice show no signs of extreme stress. Load two microliters of triglyceride standard and collected supernatants into a 96-well plate. Add 200 microliters of triglyceride reagent and let the plate incubate for five minutes at 37 degrees Celsius for color development.Measure the absorbance at 500 nanometers with a reference wavelength of 660 nanometers in a plate reader and calculate the sample's concentration. In the morning, weigh the mice to calculate the amount of diluted CL 316, 243 compound solution needed for the experiment. Transfer the mice into a new cage with free access to water and fast them for four hours.Make enough 1X CL compound solution from the 50X stock that was prepared by dissolving five milligrams of CL 316, 243 powder in one milliliter sterile saline or PBS. Use sterile saline or PBS for the control treatment group. Filter through a Millipore 0.22 micron PES membrane filter unit to sterilize the solution.Mark the tales of the mice housed in the same cage for easy identification during the bleeding step. Make a nick in the tail vein and draw 15 microliters of blood from the incision into a glass capillary, then quickly flow the blood into a microcentrifuge tube for the T 0 sample. Inject diluted CL compound solution intraperitoneally at a volume of 10 microliters per gram of body weight.Use a maximum of five mice for each 60 minute experiment or 10 mice for a two person team. Draw blood at 5, 15, 30, and 60 minutes after the injection. After the last blood collection, stop the bleeding using septic powders, refill the feed in the cage, and make sure the mice show no signs of extreme stress.Spin the blood samples at 2000 x g at four degrees Celsius for five minutes in a refrigerated microcentrifuge, then transfer the supernatant to a PCR tube for storage. The supernatant can be stored at minus 20 degrees Celsius for several weeks until analysis. Load one microliter of 2X serially diluted glycerol standards and collected supernatants into a 96-well plate.Add 100 microliters of free glycerol reagent and let the plate incubate for five minutes at 37 degrees Celsius for the color to develop. Measure the absorbance at 540 nanometers using a laboratory plate reader and calculate the concentration of each sample. When C57BL6/J male mice were challenged by eight weeks of a high-fat diet, total cholesterol levels were significantly elevated.Meanwhile, serum triglyceride and NEFA were not, suggesting that triglyceride and NEFA in the blood are not predominantly influenced by chronic high-fat diet challenge. In the second cohort of mice, substrains of C57BL6 were fed the high-fat diet for eight weeks starting at eight weeks of age. Their serum triglyceride levels were compared after an oral intralipid challenge.The 6/J substrain had a significantly higher peak compared to the 6/N substrain, indicating an enhanced absorption or a much slower triglyceride clearance. For eight week old C57BL6/J mice fed on normal chow, a single CL 316, 243 treatment led to a significant increase in serum glycerol. However, daily intraperitoneal pretreatment of mice with CL compound for one week led to a blunted reaction to the CL compound treatment, suggesting a quick development of resistance to the compound.Simplicity is both the power and weakness of this protocol. It does not impose a significant technical hurdle on experimenters, but the results need careful interpretation. Measurement of a specific lipid molecule by mass spectrometry or more comprehensive lipidomics should be performed for followup studies.An isotope tracing technique is usually used to understand the flux of lipid metabolism.

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