3T3-L1-Zelllinie: Ein Schlüssel zum Verständnis von Fettleibigkeit

Die 3T3-L1-Zelllinie, die von Präadipozyten der Maus abstammt, wird in der Forschung, die sich mit den grundlegenden zellulären Mechanismen von Fettleibigkeit, Diabetes und anderen damit zusammenhängenden Krankheiten befasst, intensiv genutzt. Darüber hinaus sind 3T3-L1-Zellen von zentraler Bedeutung für die Erforschung der komplizierten subzellulären Wege, die die Adipogenese, den Prozess der Umwandlung von Präadipozyten in reife Adipozyten, ermöglichen.

Hintergrund und Ursprung der 3T3-L1-Zelllinie

In diesem Abschnitt werden wesentliche Details über die 3T3-L1-Zelllinie erläutert, wie z. B. ihre Beschaffenheit, die Größe der 3T3-L1-Adipozyten und ihre Herkunft, die für Forscher, die mit dieser Zelllinie arbeiten möchten, von grundlegender Bedeutung sind.

Die 3T3-L1-Linie stammt von Fibroblastenzellen der Maus ab und wurde aus 3T3-Zellen von 3T3-Swiss Albino-Mäusen subkloniert, die aufgrund ihrer Fähigkeit, Lipide zu akkumulieren, ausgewählt wurden. Die Vorläufer 3T3-Zellen wurden aus Mausembryonen gewonnen.
Anfänglich weisen 3T3-L1-Zellen eine fibroblastenähnliche Struktur auf; unter bestimmten Bedingungen differenzieren sie sich jedoch und nehmen die Eigenschaften von Adipozyten an.
Die Größe der 3T3-L1-Adipozyten variiert in den verschiedenen Stadien der Differenzierung: undifferenzierte Zellen haben typischerweise einen durchschnittlichen Durchmesser von 15,4 μm, während nach der Differenzierung die durchschnittlichen Durchmesser am 7. und 14. Tag nach der Differenzierung etwa 18,8 μm bzw. 20,3 μm betragen [1].
3T3-L1-Zellen zeichnen sich durch einen instabilen Karyotyp aus, mit einer Chromosomenzahl von 2n = 40.

3-dimensionale medizinische Animation von wachsenden Fettzellen.

Kultivierung von 3T3-L1-Zellen

3T3-L1-Zellen werden in Forschungslabors häufig kultiviert. Die folgenden Informationen zur Kultivierung in diesem Abschnitt können Ihnen helfen, 3T3-L1-Kulturen effektiv zu handhaben und zu erhalten. Hier erfahren Sie mehr: Wie lang ist die Verdopplungszeit von 3T3-L1-Zellen? Ist 3T3-L1 eine adhärente oder eine Suspensions-Zelllinie? Wie hoch ist die Aussaatdichte von 3T3-L1?

Wichtige Punkte für die Kultivierung von 3T3-L1-Zellen

Populationsverdopplungszeit:	Die ungefähre Populationsverdopplungszeit für 3T3-L1-Zellen beträgt 28 Stunden.
Adhärent oder in Suspension:	3T3-L1 ist eine adhärente Zelllinie.
Aussaat-Dichte:	für 3T3-L1-Zellen wird eine Zellaussaatdichte von 3 x¹⁰³ ^Zellen/cm2 empfohlen. Wenn die Zelldichte 6 x¹⁰⁴ ^Zellen/cm2 erreicht, sollten die Zellen bei 70 bis 80 % Konfluenz passagiert werden. Zur Aussaat werden die Zellen mit 1 x PBS gewaschen, mit Accutase-Lösung abgelöst, mit Medien versetzt und zentrifugiert. Die zurückgewonnenen Zellen werden in frischem Medium resuspendiert und in eine neue Flasche gegeben.
Wachstumsmedium:	DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) wird für das optimale Wachstum von 3T3-L1-Zellen verwendet. Dieses Medium wird normalerweise mit 4,0 mM L-Glutamin, 3,7 g/L NaHCO3, 4,5 g/L Glukose und 10 % fötalem Rinderserum ergänzt.
Wachstumsbedingungen:	3T3-L1-Zellkulturen werden in einem befeuchteten Inkubator bei 37°C und einer 5%igen CO2-Zufuhr gehalten.
Lagerung:	3T3-L1-Zellen werden bei einer Temperatur unter -150°C entweder in einem elektrischen Gefrierschrank oder in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff gelagert.
Einfrierverfahren und -medium:	Für das Einfrieren von 3T3-L1-Adipozyten nach der Methode des langsamen Einfrierens werden CM-1- oder CM-ACF-Medien verwendet. Bei dieser Methode sinkt die Temperatur der Zellen nur um 1 °C und ihre Lebensfähigkeit bleibt erhalten.
Auftauprozess:	Die eingefrorenen 3T3-L1-Zellen werden bei 37 °C im Wasserbad schnell aufgetaut. Die aufgetauten Zellen werden sofort im Kulturmedium resuspendiert und können direkt in den Kolben zum Wachstum gegeben werden. Im Gegensatz dazu können die Zellen zentrifugiert werden, um altes Gefriermedium zu entfernen, in frischem Medium resuspendiert und kultiviert werden.
Biologische Schutzstufe:	Für die 3T3-L1-Mauszelllinie werden Laboreinstellungen der Biologischen Schutzstufe 1 empfohlen.

Konfluenter Monolayer von 3T3-L1-Zellen unter 10- und 20-facher Vergrößerung.

3T3-L1-Zelllinie: Vorteile und Beschränkungen

Mit dieser Fibroblasten-Zelllinie sind viele Vor- und Nachteile verbunden. Einige wichtige Vorteile und Einschränkungen der 3T3-L1-Zelllinie werden hier erörtert.

Vorteile

Einfache Pflege: 3T3-L1-Zellen lassen sich im Labor leicht kultivieren und eignen sich daher gut für zahlreiche zellbasierte Experimente.
Geringe Kosten: Die 3T3-L1-Zelllinie ist preiswerter als frisch isolierte Adipozyten und stellt eine kostengünstige Alternative für die Untersuchung von Differenzierungs- und anderen Zellprozessen dar.
Fähigkeit zur Differenzierung: Mausfibroblasten 3T3-L1-Zellen besitzen die Fähigkeit zur Differenzierung. Sie können einen adipozytären Phänotyp und andere charakteristische Merkmale annehmen, wenn sie spezifischen Stimuli ausgesetzt werden.

Beschränkungen

Fehlende physiologische Relevanz: Die von Mäusen stammenden 3T3-L1-Fettzellen haben keine physiologische Relevanz für menschliche Fettzellen und Fettgewebe. Sie repräsentieren nicht vollständig die Heterogenität und Komplexität des Fettgewebes in vivo, was die direkte Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf den Menschen einschränkt.

Anwendungen von 3T3-L1-Zellen

Differenzierung von 3T3-L1-Adipozyten

Die 3T3-L1-Zelllinie wird häufig zur Untersuchung der Biologie der Adipozyten, der Differenzierung von Adipozyten und der damit verbundenen zellulären und molekularen Mechanismen verwendet. Die Differenzierung von 3T3-L1-Zellen in Adipozyten entspricht weitgehend dem in vivo ablaufenden Differenzierungsprozess von Adipozyten. Im Fettgewebe haben Vorläuferzellen, die sich in der stromalen Gefäßfraktion befinden, das Potenzial, sich als Reaktion auf verschiedene physiologische Signale, einschließlich des Ernährungsstatus und hormoneller Signale, in reife Fettzellen zu differenzieren. Das 3T3-L1-Modell ermöglicht eine detaillierte Untersuchung der Differenzierungswege von Adipozytenvorläufern und bietet Einblicke in die molekularen Mechanismen, die die Adipogenese und ihre Regulierung durch externe Faktoren steuern.

Der Differenzierungsprozess kann in der Kultur induziert werden, indem konfluente 3T3-L1-Präadipozyten einem spezifischen Cocktail von Induktoren ausgesetzt werden, die in der Regel Insulin, Dexamethason und Isobutylmethylxanthin (IBMX) enthalten. Die Induktion löst eine Reihe von transkriptionellen und zellulären Ereignissen aus, die zum Erwerb eines adipozytären Phänotyps führen, der durch die Anhäufung von Lipidtröpfchen, Insulinempfindlichkeit und die Expression adipozytenspezifischer Proteine wie Peroxisom-Proliferator-aktivierter Rezeptor gamma (PPARγ) und CCAAT/Enhancer-binding Protein alpha (C/EBPα) gekennzeichnet ist.

Funktionelle Merkmale von reifen 3T3-L1-Adipozyten

Differenzierte 3T3-L1-Adipozyten exprimieren adipogene Gene und weisen viele funktionelle Merkmale reifer Adipozyten auf, nämlich die Fähigkeit, Lipide zu speichern und zu mobilisieren, Adipokine zu sezernieren und auf Insulin zu reagieren. Diese Zellen sind in der Lage, Triglyceride zu synthetisieren und abzubauen und spielen damit eine Rolle in der Energiehomöostase. Die Untersuchung von 3T3-L1-Fettzellen hat auch Licht auf die endokrinen Funktionen des Fettgewebes geworfen und die Sekretion verschiedener bioaktiver Peptide und Proteine hervorgehoben, die den systemischen Stoffwechsel beeinflussen.

Diabetes- und Adipositasforschung

3T3-L1-Präadipozyten werden als In-vitro-Modell verwendet, um molekulare Wege zu untersuchen, die bei Diabetes und Fettleibigkeit eine Rolle spielen. Darüber hinaus können sie bei der Suche nach Medikamenten oder anderen therapeutischen Mitteln zur Bekämpfung dieser Krankheiten helfen. In einer 2022 durchgeführten Studie wurde beispielsweise die antidiabetische Wirkung eines traditionellen Krauts, Ocimum forskolei Benth, mit 3T3-L1-Zellen untersucht. Sie untersuchten die Glukoseaufnahme, adipogene Marker und Transkriptionsmarker, d. h. DGAT1, CEBP/α und PPARγ, in den behandelten Zellen. Dementsprechend wurde in einer Studie die fettleibigkeitshemmende Wirkung eines Pflanzenstoffs, Kaempferol, an 3T3-L1-Zellen untersucht. Die Forscher untersuchten, dass die Verbindung ein Potenzial zur Bekämpfung von Fettleibigkeit aufweist, indem sie die Adipogenese hemmt und die Lipolyse in diesen Präadipozyten fördert.

Forschungspublikationen mit 3T3-L1-Zellen

Hier sind einige der bekanntesten und am häufigsten zitierten neueren Veröffentlichungen, die sich mit 3T3-L1-Zellen befassen.

Apigetrin hemmt die Adipogenese in 3T3-L1-Zellen durch Herunterregulieren von PPARγ und CEBP-α

In dieser Veröffentlichung in Lipids in Health and Disease (2018) wird vorgeschlagen, dass Apigetrin, ein Flavonoid, die Adipogenese unterdrückt, indem es die Spiegel von Transkriptionsfaktoren, d. h. CEBP-α und PPARγ, in 3T3-L1-Zellen reduziert.

Antiadipogene Wirkungen von Logansäure in 3T3-L1-Präadipozyten und ovariektomierten Mäusen

Diese Studie wurde 2018 in der Zeitschrift Molecules veröffentlicht. Sie schlug vor, dass eine Verbindung Logansäure in der Wurzel von Gentiana lutea L. (GL) ein Anti-Adipositas-Potenzial besitzt, da sie adipogene Effekte in 3T3-L1-Zellen ausübt.

Eine dosisabhängige Wirkung von Dimethylsulfoxid auf den Lipidgehalt, die Zelllebensfähigkeit und den oxidativen Stress in 3T3-L1-Adipozyten

Dieser Beitrag in den Toxicology Reports (2018) untersuchte die mögliche Wirkung von Dimethylsulfoxid auf den Lipidgehalt, den oxidativen Stress und die Lebensfähigkeit von 3T3-L1-Zellen in einer dosisabhängigen Weise.

Auswirkungen von Adropin auf die Proliferation und Differenzierung von 3T3-L1-Zellen und primären Präadipozyten der Ratte

Dieser Artikel wurde 2019 in der Zeitschrift Molecular and Cellular Endocrinology veröffentlicht. In dieser Studie untersuchten die Forscher die möglichen Auswirkungen des Adropin-Proteins auf die Proliferation und Differenzierung von 3T3-L1-Zellen und primären Adipozyten der Ratte.

Fucoidan aus Undaria pinnatifida hat antidiabetische Wirkungen durch Stimulierung der Glukoseaufnahme und Reduzierung der basalen Lipolyse in 3T3-L1-Adipozyten

Diese Studie von Nutrition Research (2019) untersuchte das antidiabetische Potenzial eines sulfatierten Polysaccharids, Fucoidan, das aus Undaria pinnatifida gewonnen wird. Die Ergebnisse zeigten, dass Fucoidan die Glukoseaufnahme stimuliert und die basale Lipolyse in 3T-L1-Präadipozyten reduziert und diese Effekte ausübt.

Ginsenosid Rg2 hemmt die Adipogenese in 3T3-L1-Präadipozyten und unterdrückt Fettleibigkeit bei fettreichen Mäusen durch den AMPK-Signalweg

Dieser Forschungsartikel wurde im Jahr 2019 in der Zeitschrift Food and Function veröffentlicht. Darin wird vorgeschlagen, dass ein natürliches Produkt, Ginsenosid Rg2, Anti-Fettleibigkeitseffekte ausübt, indem es die Adipogenese in 3T3-L1-Zellen und fettleibigen Mäusen durch die Regulierung der AMPK-Kaskade hemmt.

Ressourcen für die 3T3-L1-Zelllinie: Protokolle, Videos und mehr

3T3-L1 ist eine bekannte Mausfibroblasten-Zelllinie. Für diese Zelllinie gibt es zahlreiche Ressourcen zu den Protokollen für Kultivierung, Transfektion, Einfrieren und Auftauen.

Einige Ressourcen werden hier erwähnt.

Differenzierung von 3T3-L1-Zellen: Dieser Link enthält ein detailliertes Protokoll zur Differenzierung von 3T3-L1-Präadipozyten.
Transfektion von 3T3-L1-Zellen: Dieses Video ist eine Anleitung für die Transfektion von 3T3-L1-Zellen.
Passage von 3T3-Zellen: Dieses Video erklärt das Verfahren zur Passage von 3T3-Mausfibroblastenzellen.

Hier finden Sie einige Protokolle für die Kultivierung der 3T3-L1-Zelllinie.

3T3-L1-Zellen kultivieren: Dieser Link enthält eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Teilung von 3T3-L1-Zellen. Außerdem enthält er ein Protokoll für das Einfrieren und die Differenzierung der Zellen.
3T3-L1-Zellkultur und -differenzierung: Dieser Link enthält ein Protokoll für die Kultivierung und Differenzierung von 3T3-L1-Zellen.

Quellenangaben

Schnelle Analyse von aus menschlichem Fettgewebe stammenden Stammzellen und 3T3-L1-Differenzierung zu Adipozyten mit dem Scepter™ 2.0 Cell Counter. BioTechniques, 2012. 53(2): p. 109-111.
Xu, J., et al., microRNA-16-5p fördert die Differenzierung von 3T3-L1-Adipozyten durch Regulierung von EPT1. Biochemical and biophysical research communications, 2019. 514(4): p. 1251-1256.
Zhang, L., et al., Promoting differentiation and lipid metabolism are the primary effects for DINP exposure on 3T3-L1 preadipocytes. Environmental Pollution, 2019. 255: p. 113154.
Khalil, H.E., et al., Ameliorative Effect of Ocimum forskolei Benth on Diabetic, Apoptotic, and Adipogenic Biomarkers of Diabetic Rats and 3T3-L1 Fibroblasts Assisted by In Silico Approach. Molecules, 2022. 27(9): p. 2800.
Torres-Villarreal, D., et al., Anti-obesity effects of kaempferol by inhibiting adipogenesis and increasing lipolysis in 3T3-L1 cells. Journal of physiology and biochemistry, 2019. 75: p. 83-88.