The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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1Department of Biochemistry, Temple University, 2Department of Anesthesiology and Pain Medicine, University of Washington
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Mallilankaraman, K., Gandhirajan, R. K., Hawkins, B. J., Madesh, M. Visualization of Vascular Ca2+ Signaling Triggered by Paracrine Derived ROS. J. Vis. Exp. (58), e3511, doi:10.3791/3511 (2011).
प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों रहते ऑक्सीकरण संवेदनशील रंजक (1 और 2) का उपयोग कर या confocal माइक्रोस्कोपी द्वारा प्लाज्मिड सेंसर (3 एवं 4) का उपयोग कोशिकाओं में मापा जा सकता है है.
1. साइटोसोलिक ROS के J774 कोशिकाओं में विज़ुअलाइज़ेशन
2. MROS के J774 कोशिकाओं में विज़ुअलाइज़ेशन
3. Visualizatiस्थिर अति cyto MPMVECs में साइटोसोलिक ROS पर
5. 2 Ca ट्रिगर paracrine व्युत्पन्न ROS के दृश्य के लिए सह संस्कृति मॉडल + endothelial कोशिकाओं में संकेत
के दृश्य के माप के लिए [2 Ca +] मैं परिवर्तन हम एक 2 Ca का उपयोग करें + संवेदनशील फ्लोरोसेंट डाई fluo 4-AM ( Invitrogen).
6. डेटा विश्लेषण का उपयोग ImageJ सॉफ्टवेयर
LSM. डेटा विश्लेषण के लिए प्रारूप फ़ाइल के रूप में confocal प्रणाली से प्राप्त छवियों स्थानांतरण. 2009 ज़ेन और ज़ेन 2010 LSM 510 मेटा confocal खुर्दबीन या LSM के साथ प्रदान की सॉफ्टवेयर 710 multiphoton confocal खुर्दबीन क्रमशः. LSM प्रारूप में फ़ाइलों को बचाता है. हम इस देशी का उपयोग कर छवि विश्लेषण के लिए सुझाव LSM फ़ाइलों के रूप में मूल गुणवत्ता बनाए रखा है. यह फ़ाइल स्वरूप सीधे छवि विश्लेषण कार्यक्रम छवि जे में खोला जा सकता है निम्नलिखित चरणों का एक उदाहरण एकल छवि के मात्रात्मक विश्लेषण प्रदान करते हैं. कोई अतिरिक्त plugins इस डेटा विश्लेषण के लिए आवश्यक हैं.
7. प्रतिनिधि परिणाम
चित्रा 1 साइटोसोलिक और mitochondrial TLR ligands के साथ चुनौती पर ROS उत्पादन से पता चलता है. प्रतिनिधि confocal छवियों (साइटोसोलिक) DCF और MitoSOX (mitochondria) उत्तेजना के 6 घंटे के बाद प्रतिदीप्ति लाल की वृद्धि दिखा. प्रतिदीप्ति परिवर्तन सामान्यीकृत और गुना परिवर्तन के रूप में व्यक्त किया गया.
चित्रा 2 स्थिर अति cyto और अति dMito endothelial कोशिकाओं की पीढ़ी से पता चलता है. माउस endothelial कोशिकाओं pHyPer cyto या electroporation के माध्यम से pHyPer dMito प्लाज्मिड constructs साथ ट्रांसफ़ेक्ट थे. कक्ष stably व्यक्त plasmids G418 के साथ दो सप्ताह के लिए चुना गया. चयन के बाद, पतला कोशिकाओं में 96 अच्छी तरह प्लेटें वरीयता प्राप्त थे. व्यक्तिगत कालोनियों अलग और सजातीय अभिव्यक्ति के लिए imaged थे.
e_content "> चित्रा 3 endothelial साइटोसोलिक और mitochondrial एच 2 हे 2 स्तर की माप से पता चलता है कि प्रतिनिधि confocal छवियों (साइटोसोलिक) हाइपर cyto और अति dMito (mitochondria) उत्तेजना के 6 घंटे के बाद प्रतिदीप्ति की वृद्धि दिखा. प्रतिदीप्ति तीव्रता परिवर्तन सामान्यीकृत किया गया और गुना को बदलने के रूप में व्यक्त की है.चित्रा 4 बृहतभक्षककोशिका व्युत्पन्न ROS प्रेरित endothelial साइटोसोलिक 2 + जुटाना Ca के आकलन से पता चलता है. LPS-उत्तेजित मैक्रोफेज फेफड़े microvascular endothelial कोशिकाओं (PMVEC) कि पहले से intracellular Ca 2 के साथ लोड किया गया था पर जोड़ा गया था + [Ca (2 +] मैं) सूचक डाई Fluo 4. जंगली प्रकार LPS सक्रिय मैक्रोफेज के आवेदन एक [2 Ca +] पैदा मैं PMVECs कि कार्यात्मक NADPH oxidase की पीटकर द्वारा तनु था में वृद्धि (gp91 phox / -).

चित्रा 1. Visualizatiबृहतभक्षककोशिका के सेलुलर ROS और mitochondrial superoxide उत्पन्न. J774.1 कोशिकाओं TLR2, 3 और 4 ligands के साथ चुनौती दी थी (2 μg / मिलीलीटर, Lipoteichoic एसिड TLR2, 10μg/ml, पाली (मैं: 1 μg / मिलीलीटर LPS-TLR4 सी) TLR3) 6 घंटे के लिए . 37 डिग्री सेल्सियस उपचार के बाद कोशिकाओं के साथ भरी हुई थी (ए) सेलुलर ROS सूचक (एच 2 DCF - डीए, हरी प्रतिदीप्ति) या (बी) mitochondrial superoxide सूचक (MitoSOX लाल, लाल प्रतिदीप्ति ). (सी) Antimycin एक mitochondrial ROS उत्पादन के लिए एक सकारात्मक नियंत्रण के रूप में इस्तेमाल किया गया था. प्रतिदीप्ति तीव्रता परिवर्तन confocal माइक्रोस्कोपी का उपयोग मूल्यांकन किया गया. (डी) और (ई) मतलब प्रतिदीप्ति परिवर्तन के quantitation.

चित्रा 2. Endothelial सेल साइटोसोलिक और mitochondrial ROS संकेतकों के स्थिर अभिव्यक्ति पैदा करने की योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व.

चित्रा 3. वीendothelial साइटोसोलिक और mitochondrial एच 2 हे 2 स्तर के isualization stably (ए) अति cyto व्यक्त MPMVECs या (ख) अति dMito TLR2, 3 और 4 ligands (2 μg / मिलीलीटर, Lipoteichoic एसिड TLR2 साथ चुनौती दी थी, 10μg / मिलीलीटर, (मैं: सी) पाली TLR3, 1 μg / मिलीलीटर LPS-TLR4 6 घंटे के लिए) 37 डिग्री सेल्सियस (सी) Antimycin एक mitochondrial ROS उत्पादन के लिए एक सकारात्मक नियंत्रण के रूप में इस्तेमाल किया गया था. उपचार के बाद, प्रतिदीप्ति तीव्रता परिवर्तन confocal माइक्रोस्कोपी का उपयोग मूल्यांकन किया गया. (डी) और (ई) मतलब प्रतिदीप्ति परिवर्तन के quantitation.

चित्रा 4. बृहतभक्षककोशिका व्युत्पन्न ROS बिगड़ा endothelial सेल Ca 2 + जुटाना प्रकाश में लाना. (ए) endothelial कोशिकाओं / बृहतभक्षककोशिका मॉडल सह संस्कृति अध्ययन के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व (बी) दोनों WT और gp91phox अशक्त चूहों (जैक्सन प्रयोगशाला) से हौसले से अलग murine मैक्रोफेज 1 / μg मिलीलीटर LPS द्वारा 6 एच. के लिए सक्रिय थे Macrophages सेल ट्रैकर लाल (लाल) के साथ लेबल रहे थे और Fluo-4 लोड PMVECs (हरा) पर जोड़ा paracrine • 2 हे आकलन - संकेतन (सी) LPS सक्रिय WT चूहों से अलग मैक्रोफेज बड़े और तेजी से Ca 2 + लामबंदी शुरू PMVECs में gp91phox अशक्त चूहों से मैक्रोफेज की तुलना. बृहतभक्षककोशिका सक्रियण की मान्यता पहले प्रदर्शित किया गया है.
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विधि यहाँ वर्णित कोशिकाओं रहने वाले या तो ऑक्सीकरण संवेदनशील रंजक या प्लाज्मिड सेंसर का उपयोग करने में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के तेजी से और मात्रात्मक माप की अनुमति देता है. TLRs के agonists (टोल की तरह रिसेप्टर्स) यौगिकों कि कोशिका की सतह पर मौजूद TLRs के माध्यम से कोशिकाओं को उत्तेजित और बहाव के संकेत 15 रास्ते ट्रिगर कर रहे हैं. हमारे प्रोटोकॉल में, हम तीन अलग अलग TLR agonists अर्थात उपयोग किया है, Lipo-teichoic एसिड TLR2 agonist, (मैं: सी) पाली. TLR3 agonist, LPS-TLR4 agonist जो एक मॉडल प्रणाली के रूप में ROS उत्पन्न ROS माप प्रदर्शित करने के लिए रिपोर्ट कर रहे हैं . ROS के मापन oxidants संवेदनशील डाई का उपयोग करते हुए तेजी से है और ROS प्रजातियों की विविधता को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. प्लाज्मिड आधारित सेंसर अति के प्रयोग के चुनिंदा एच 2 हे 2 स्तर का पता लगाता है . एच 2 2 हे ऑक्सीडेंट और अधिक स्थिर है और एक स्थिर सेल की स्थापना में भी हाइपर cyto और अति dMito का उपयोग ROS संवेदनशील फ्लोरोसेंट रंजक के फोटो autooxidation अधिक लाभ कहते हैं.हाइपर artifactual ROS पीढ़ी के कारण नहीं करता है और विभिन्न शारीरिक और रोग की शर्तों के तहत अलग अलग सेल के डिब्बों में एच 2 हे 2 एकाग्रता के तेजी से परिवर्तन का पता लगाने के के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. Stably हाइपर सेंसर व्यक्त कक्ष जनसंख्या के clonal चयन है कि एच 2 हे 2 स्तर के और अधिक विश्वसनीय और सटीक मापन प्रदान करता है के लिए इस्तेमाल किया जाता है. महत्वपूर्ण बात, इस विधि का पता लगाने और Ca 2 के मात्रात्मक माप + जीना सहज प्रतिरक्षा कोशिकाओं जैसे पड़ोसी कोशिकाओं से paracrine व्युत्पन्न ROS द्वारा ट्रिगर कोशिकाओं में जुटाना भी वर्णन करता है. यह प्रयोगात्मक confocal माइक्रोस्कोपी के साथ संयुक्त प्रक्रिया बहुत उदाहरण है जहाँ दो अलग अलग सेल प्रकार शामिल हैं में विशेष रूप से सेल संकेत transduction घटनाओं में महत्वपूर्ण spatio-अस्थायी परिवर्तन प्रकट करने के लिए उपयोगी हो सकता है. हालांकि, प्रतिनिधि इस पत्र में विस्तृत प्रयोगों अध्ययन बातचीत के प्रकार के सिर्फ एक उदाहरण हैं, इस तकनीक का एक आसानी से किया जा सकता हैएकाधिक रहते सेल प्रकार के बीच बातचीत सेलुलर अध्ययन करने के लिए dapted.
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ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
यह काम राष्ट्रीय संस्थानों स्वास्थ्य अनुदान के एम.एम. (HL086699 R01, HL086699 01A2S1, 1S10RR027327-01) द्वारा समर्थित किया गया. हमारे लेख आंशिक रूप से कार्ल Zeiss MicroImaging LLC द्वारा समर्थित है.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Attofluor cell chamber | Invitrogen | A7816 | |
| Antimycin A | Sigma-Aldrich | A8674 | |
| DMEM low glucose medium | Invitrogen | 10567-014 | |
| Endothelial growth factor supplement (ECGS) | Upstate, Millipore | 02-102 | |
| Fetal Bovine Serum | Invitrogen | 12662011 | |
| G418 | Invitrogen | 10131-027 | |
| Gelatin | Sigma-Aldrich | G1393 | |
| H2DCFDA | Invitrogen | D-399 | |
| LPS | Sigma-Aldrich | L4516 | |
| LTA | Sigma-Aldrich | L2515 | |
| MitoSOX Red | Invitrogen | M36008 | |
| Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Invitrogen | 51985091 | |
| Pen/Strep (10x) | Invitrogen | 15140163 | |
| pHyPer-cyto | Evrogen | FP941 | |
| pHyPer-dMito | Evrogen | FP942 | |
| Poly(I:C) | Sigma-Aldrich | P0913 | |
| Prism software 5.0 | GraphPad Software Inc. | ||
| SigmaPlot 11.0 | Systat software, Inc. | ||
| Trypsin-EDTA (10x) | Invitrogen | 15400054 | |
| T-25 Flasks | Corning | 430639 | |
| T-75 Flasks | BD Biosciences | 353136 | |
| 96-well TC micro well plate | BD Biosciences | 353072 | |
| Zen 2009 software | Carl Zeiss, Inc. |