Method Article
De novo lipogenez ve β-yağ asidi oksidasyon hepatosit kilit metabolik, yağlı karaciğer hastalığı da dahil olmak üzere birçok metabolik bozukluklar, içinde tedirgin olan yollar oluşturmaktadır. Burada fare primer hepatositlerin izolasyonu göstermek ve β-yağ asidi oksidasyon ve lipogenez ölçümü açıklar.
Lipid metabolism in liver is complex. In addition to importing and exporting lipid via lipoproteins, hepatocytes can oxidize lipid via fatty acid oxidation, or alternatively, synthesize new lipid via de novo lipogenesis. The net sum of these pathways is dictated by a number of factors, which in certain disease states leads to fatty liver disease. Excess hepatic lipid accumulation is associated with whole body insulin resistance and coronary heart disease. Tools to study lipid metabolism in hepatocytes are useful to understand the role of hepatic lipid metabolism in certain metabolic disorders.
In the liver, hepatocytes regulate the breakdown and synthesis of fatty acids via β-fatty oxidation and de novo lipogenesis, respectively. Quantifying metabolism in these pathways provides insight into hepatic lipid handling. Unlike in vitro quantification, using primary hepatocytes, making measurements in vivo is technically challenging and resource intensive. Hence, quantifying β-fatty acid oxidation and de novo lipogenesis in cultured mouse hepatocytes provides a straight forward method to assess hepatocyte lipid handling.
Here we describe a method for the isolation of primary mouse hepatocytes, and we demonstrate quantification of β-fatty acid oxidation and de novo lipogenesis, using radiolabeled substrates.
Non-alcoholic fatty liver disease is one of the leading causes of liver disease in Westernized cultures1,2. Lipid accumulation within the liver is associated with cell death, fibrosis, and liver failure via yet unknown mechanisms3-6. In fatty liver disease, hepatocyte-mediated β-fatty acid oxidation and de novo lipogenesis are important determinants of net lipid accumulation7,8. This article will, therefore, focus on hepatocyte isolation, followed by quantification of β-fatty acid oxidation and de novo lipogenesis.
Numerous methodologies have been developed to interrogate hepatocyte lipid metabolism. Though it is possible to measure metabolism of fat in vivo using stable isotopes9,10, these methods are costly, and require large numbers of animals. Additionally, the ability to investigate the effect of exogenous chemicals is limited due to the nature of in vivo experimentation. In contrast, the isolation of primary hepatocytes from mouse liver provides an affordable avenue to pursue11. Furthermore, studying hepatocytes in culture allows investigators to study the effects of varying chemicals on lipid processing while circumventing the difficulties of in vivo experimentation. Finally, isolated hepatocytes avoid any confounding from varying genetics since they are derived from the liver of a single animal.
Here we isolate and culture of hepatocytes, and we measure β-fatty acid oxidation and de novo lipogenesis, using radiolabeled palmitate. The protocol detailed below is straight forward, effective, and reproducible.
Tüm hayvan deneyleri yerel ve federal düzenlemelere uygun ve kurumsal IACUC ve radyasyon güvenliği yönetiminin onayı ile yapılmalıdır.
1. Hazırlık
İlköğretim Fare Hepatositlerin 2. izolasyonu
3. Yağ Asidi Oksidasyonu Deneyi
Uyarı: radyoaktivite kullanılması tehlikeli olabilir. Tüm satın alma, depolama, elleçleme, ve diRadyoaktif maddenin sposal kurumsal, eyalet ve federal düzenlemeler ve kurallara uygun olarak yapılmalıdır.
4. lipogenez Deneyi
3 x 10 7 toplam hücre - hepatosıt izolasyonlar genellikle 1 ile sonuçlanır. Gece boyunca inkübasyondan sonra, hücreler (Şekil 2), binükleer olacak birçoğu altıgen görünür. Sağlıklı hücreler, hücre ölümü göstergesidir granülasyon veya kabarcıkların, yoksun olmalıdır.
Genel olarak, yağ asidi oksidasyon deneyi, test bileşiği başına üç ila dört kez tekrarlanmış çalıştırılır. CO2 numune için sayımlar asit çözünür malzeme elde edilenler yaklaşık beşte biri olan. Genellikle (diğer bir deyişle, sitrik asit döngüsü yoluyla okside miktardır) tam oksidasyon ölçüsü olarak asitte çözünür malzemeye CO2 oranı hesaplanır. Böyle Karbonil siyanür-4- (triflorometoksi) fenilhidrazonun (FCCP) olarak hücresel solunum teşvik maddeler, TCA döngüsü üzerinden daha fazla oksidasyon belirten CO 2 doğru bu oranı kayacak. Solunum zinciri inhibitörleri bütün oksidasyonu azalacak(Şekil 3). Bu tahlil pilot, bu prosedür, hücre spesifik aktivitesinin üretilmesi olduğunu doğrulamak için bir no-hücresi kontrolü de en iyi yoldur.
Lipogenez Deneyi en çok sıfır zaman noktası kontrol (hemen önce, alt-tabaka hasat ile tedavi edilen hücreler) ile karşılaştırılır. Deney kuluçkalama en az dört saat boyunca zamana karşı doğrusal olmalıdır. Örneğin oligomycin gibi FCCP gibi yağlı asit oksidasyonunun geliştirilmesi, ATP sentezi azaltan bileşikler, lipojenik aktivitesi (Şekil 4) azaltacaktır.
Şekil 1: Adım 3.6 açıklandığı gibi filtre plakasını hazırlamak için Filtre Plate hazırlanması, steril bir 24 plaka kapağı çıkarın. Her bir gözün tabanında bir filtre kağıdı 2 cm x 2 cm parçası yerleştirin. Para bir 7 "x 4" parçası ile tüm plaka YerleşimiFilm ve sıkıca kuyu üst mühür plaka ovalayın. Bu kaldırılması gerektiğini de açıklıklar, üzerinde parafilm perfore çevreler üretecektir. Aşama 3.9 perklorik asit ilave edildikten sonra, bir yalıtım elde etmek için deney plakası üzerinde sıkı bir biçimde Filtre Kağıdı plaka yerleştirin.
Şekil 2: Kültür fazında birincil hepatositler 16 saat kollajen kaplı 24 oyuklu plakalar içerisinde kaplama sonrası, sağlıklı ve sağlıksız primer fare hepatositlerinin görüntü kontrast. Ölçek çubuğu, 200 mikron. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3: Primer tarafından Yağ Asidi Oksidasyonu Kültür 14 (A), CO 2, (B) asit-aktif çözünür malzeme ve (C) bir araç, FCCP veya oligomycin kullanılarak inkübe edilmiş primer hepatosit asitte çözünür malzeme CO2 oranı C-Palmitat oksidasyonu Fare Hepatositler. Veriler ortalama ± SEM. * p <0.05, tek kuyruklu Student t-testi ile aracın vs ** p <0.01. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4: lipogenez kültürlenmiş birincil fare Hepatositler (A) 3 'H-asetat ve araç, oligomycin veya FCCP mevcudiyetinde (B) lipojenik aktivitesi ile tedavi edilen primer hepatositlerinde zamana karşı lipojenik aktivitesi. Veriler ortalama ± SEM. *** p İçerik "> Tablo 1: primer hepatositlerinde izolasyonu için kültür ortamı Kültür Ortamı Bileşimi.
Tablo 1 | |
Kültür Medya | |
Kaplama Orta | |
DMEM | 500 mi |
FBS | % 10 |
Sodyum piruvat | 2 mM |
Kalem / Strep | % 2 |
Deksametazon | 1 uM |
İnsülin | 0,1 uM |
Bakım Orta | |
DMEM | 500 mi |
BSA Fraksiyon V | % 0.2 |
Sodyum piruvat | 2 mM |
Kalem / Strep | % 2 |
Deksametazon | 0,1 uM |
İnsülin | 1 nM |
Açlık Orta | |
DMEM | 500 mi |
BSA Fraksiyon V | % 0.2 |
Sodyum piruvat | 2 mM |
Kalem / Strep | % 2 |
Perfüzyon kurban gelen zaman ideal bir perfüzyon ve karaciğer kollajenaz sindirimi için en az 3 dakika olmalıdır. Perfüzyon Orta ile perfüzyon başlatılır sonra, karaciğer hemen kırmızı soluk ila görünümünü değiştirmek gerekir. LDM inkübasyonu yaklaşık 10 dakika sonra, karaciğer, şişmiş ve pembe görünür. Perfüzyon yetersiz olması halinde, karaciğer, bu değişiklikler göstermezler olabilir ve bu, tipik olarak daha düşük bir hepatosit verimle sonuçlanır.
Yıkama adımlarının ardından, izole edilmiş hepatositler önce kaplama buz üzerinde süspansiyon birkaç saat saklanabilir. Kaplama sonra, kültürlü hepatositler yapışır ve yaymak için birkaç saat gerektirir. Kaplama Orta inkübasyon 2 saat sonra, hepatositler, küçük ve yuvarlak kalacaktır. Bir gecelik inkübasyondan sonra, hepatositler, binükleer olacak çoğu bir daha karakteristik altıgen görünüm alacak. Hazırlık sağlıksız ise, carşın hücre ölümünün bir göstergesi sayıda granülasyonların ve zaman zaman kabarmasıyla, arzedecektir. En iyi kültür canlılığını korumak için, medya her 24 saat değiştirilmesi gerekir ve açık havaya maruziyeti en aza indirmek için alınan bakım.
Sodyum palmitat tamamen erimesi gerekir 70 ° C'de inkübasyondan sonra, ancak oda sıcaklığında su içinde çözünmez. Oda sıcaklığına maruz kalma bu nedenle hızlı bir şekilde çalışması için şart, lipid hızla katılaşmasına sebep olur. Palmitat ön inkübasyon ortamı içinde çözüldü sonra, bu lipidlerin çözünürlüğünün muhafaza edilmesi amacıyla, 37 ° C'de orta korumak için önemlidir.
Yukarıda belirtildiği gibi, yağ asit oksidasyonu tahlilinden doğru sonuçlar sağlamak için orta sıvı nitrojen içinde tamamen donmuş olmalıdır. Bu çukurlara perklorik asit ilavesi sırasında CO2 herhangi kaçmasını önler. Hemen Dondurulmuş örnekler perklorik asit ilave edildikten sonra, bir deney plakası sıkı c olmalıdırFiltre Kağıt Tabak tarafından overed, kuyular arasındaki gaz transferi için plakaları hizalamak için emin olun. Filtre kağıdı NaOH fazlası ile ıslatılır için, reaksiyonun orantılar hesabına göre NaHCO 3 olarak piyasaya CO 2 yakalama yeteneğine sahiptir. Bu protokol deneyler, tipik çoğaltır olan% CV, yeniden üretilebilir sonuçlar elde var ≤ Gerekirse 10., yağ asit oksidasyonu deneyi ya da lipogenesis tahlilinden hücre lizatından asit-aktif çözünür malzeme -80 ° C'de saklanan ve işlenmiş olma yeteneğine sahip Daha sonra sonuçlar üzerinde kayda değer herhangi bir etkisi yoktur. Yukarıda tarif edilen deneyler, fare karaciğerinden izole edilen primer hepatositlerinde lipid metabolizmasını değerlendirmek için nispeten basit ve etkili bir mekanizma süresi sağlar. Ex vivo kültür kullanımı sayesinde, bu yöntemler, yağ asidi oksidasyon ve lipogenez çeşitli koşulların etkilerini test izin verir. Bu protokol, bu prosedürü ile ilgili genetik değişiklikler rolünü değerlendirmek için adapte edilebilirD eğ Bununla birlikte, hepatositlerin yalıtım zamanı sınırlayıcı değildir ve bu nedenle, in vivo olarak belirli bir transgenik hayvan modelleri araştırmak için daha uygun olabilir analiz eder. Birden çok hepatosit preparatların analizi gerekli ise isteğe bağlı aşama 3.7.1 açıklanmıştır ve normalleştirilmesi için kullanıldığı haliyle protein seviyeleri test değerleri normale gerçekleştirilebilir. Biz birden hazırlıkları yapılan deneyler, uygun bir kontrole karşı göreceli değişiklikler olarak karşılaştırılabilir öneririz.
Son olarak, daha uzun kültür dönemleri seçeneği araştırılmalıdır değil, ancak, hepatositlerin kültür içinde birkaç gün sonra eş metabolik özellikleri sergileyebilir. Küçük bir değişiklik, bu protokol lipid metabolizması üzerinde bileşiklerin etkisini değerlendirmek önce birkaç günlük tedaviler için izin vermek için adapte edilmiş olabilir.
The authors indicate they have no conflicts of interest.
We would like to acknowledge Susan Gray and Umadevi Chalasani for their help with technical aspects of the hepatocyte isolation protocol. This work was supported by NIDDK grant 5R01DK089185 (to M.P. Cooper) and the DERC Pilot and Feasibility Program at UMMS (to M.P. Cooper).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Liver Perfusion Medium | Life Technologies | 17701038 | |
Liver Digest Medium | Life Technologies | 17703034 | Aliquot and store at -20 °C |
PBS | Corning | 21-040-CV | |
10X DPBS | Corning | 46-013-CM | |
DMEM | Corning | 10-017-CV | |
FBS | Life Technologies | 26140079 | |
Collagen | Life Technologies | A1048301 | |
Colloidal silica coated with polyvinylpyrrolidone | GE Life Sciences | 17-0891-01 | |
Sodium Pyruvate | Cellgro | 25-000-CI | |
Penicillin / Streptomycin | Cellgro | 30-001-CI | |
Insulin | Sigma | I0516-5ML | |
Dexamethasone | Sigma | D2915-100MG | |
Albumin (BSA), Fraction V | MP Biomedicals | 103703 | |
24-Well Culture Dish | Corning Falcon | 353047 | |
Tygon S3 Tubing | Cole Parmer | 06460-34 | |
Male Leur Lock to 200 Barb Connectors | Cole Parmer | 45518-00 | |
24 G x 3/4" Catheter | SurFlo | SROX2419CA | |
Perma-Hand Silk Suture | Ethicon | 683G | |
Cell Strainer | Corning Falcon | 08-771-2 | |
IsoTemp 3013HD Recirculating Water Bath | Fisher | 13-874-3 | |
MasterFlex C/L Peristaltic Pump | MasterFlex | HV-77122-24 | |
Microclamp | Roboz | RS-7438 | Pre-sterilize in autoclave |
5” Straight, Blunt-Blunt Operating Scissors | Roboz | RS-6810 | Pre-sterilize in autoclave |
24 mm Blade Straight, Sharp-point Microdissecting Scissors | Roboz | RS-5912 | Pre-sterilize in autoclave |
4” 0.8 mm Tip Microdissecting Forceps | Roboz | RS-5130 | Pre-sterilize in autoclave |
4” 0.8 mm Tip Full Curve Microdissecting Forceps | Roboz | RS-5137 | Pre-sterilize in autoclave |
60 ml Syringe | Becton Dickinson | 309653 | |
50 ml conical tubes | Corning Falcon | 352070 | |
BCA Protein Assay | Thermo Scientific | 23225 | |
Biosafety Cabinet | |||
CO2 Incubator | |||
Serological pipets | |||
1,000, 200, 20 μl pipet and tips |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır