هذه تفاصيل ورقة كيفية استخدام الدفق المستمر غرف نقص الأكسجين لتوليد أجواء بتركيزات محددة من O 2 لفهم الاستجابات البيولوجية إلى انخفاض O 2. هذا النظام هو سهل لإعداد وصيانة، ومرنة بما فيه الكفاية لتلائم مجموعة واسعة من O 2 تجمعات ونظم نموذج
مقالة منهجية
هذه تفاصيل ورقة كيفية استخدام الدفق المستمر غرف نقص الأكسجين لتوليد أجواء بتركيزات محددة من O 2 لفهم الاستجابات البيولوجية إلى انخفاض O 2. هذا النظام هو سهل لإعداد وصيانة، ومرنة بما فيه الكفاية لتلائم مجموعة واسعة من O 2 تجمعات ونظم نموذج
الأكسجين ضروري لجميع الميتازوان للبقاء على قيد الحياة ، مع استثناء واحد معروف1. يمكن أن ينشأ انخفاض توافر O2 (نقص الأكسجة) أثناء حالات المرض أو التطور الطبيعي أو التغيرات في الظروف البيئية2-5. يمكن أن يوفر فهم مسارات الإشارات الخلوية التي تشارك في الاستجابة لنقص الأكسجة نظرة ثاقبة جديدة لاستراتيجيات العلاج لأمراض الإنسان المتنوعة ، من السكتة الدماغية إلى السرطان. تم إعاقة هذا الهدف ، جزئيا على الأقل ، بسبب الصعوبات التقنية المرتبطة بالتعرض الخاضع للرقابة لنقص التأكسج في الكائنات النموذجية القابلة للتعديل وراثيا.
الديدان الخيطية Caenorhabditis elegans مناسبة بشكل مثالي ككائن حي نموذجي لدراسة استجابة نقص الأكسجين ، حيث يسهل استزراعها والتلاعب بها وراثيا. علاوة على ذلك ، من الممكن دراسة الاستجابات الخلوية لتركيزات O2 المحددة الناقصة للأكسجين دون تأثيرات مربكة لأن C. ايليجانس تحصل على O2 (وغازات أخرى) عن طريق الانتشار ، بدلا من الجهاز التنفسي الميسر6. يتم الحفاظ على العوامل المعروفة بأنها متورطة في الاستجابة لنقص الأكسجة في C. ايليجانس. تعتمد الاستجابة الفعلية لنقص الأكسجة على التركيز المحدد ل O2 المتاح. في C. ايليجانس، يؤدي التعرض لنقص الأكسجة المعتدل إلى استجابة نسخية بوساطة hif-1 إلى حد كبير ، عامل النسخ المحفز لنقص الأكسجة المحفوظللغاية 6-9. تتطلب أجنة C.elegans hif-1 للبقاء على قيد الحياة في 5,000-20,000 جزء في المليون O27,10. نقص الأكسجة هو مصطلح عام ل "أقل من المعتادO 2". يمكن أيضا تحديد نورموكسيا (O2 العادي). نحن نعتبر عموما هواء الغرفة ، وهو 210,000 جزء في المليون O2 هو نورموكسيا. ومع ذلك ، فقد ثبت أن C. ايليجانس لديه تفضيل سلوكي لتركيزات O2 من 5-12٪ (50،000-120،000 جزء في المليون O2) 11. في اليرقات والبالغين ، يعمل hif-1 على منع السبات الناجم عن نقص الأكسجة في 5,000 جزء في المليون O212. ومع ذلك ، لا يلعب hif-1 دورا في الاستجابة للتركيزات المنخفضة ل O2 (نقص الأكسجين ، التعريف التشغيلي <10 جزء في المليون O2)13. في نقص الأكسجين ، C. ايليجانس يدخل في حالة قابلة للانعكاس من الرسوم المتحركة المعلقة حيث يتوقف كل النشاط الذي يمكن ملاحظتهمجهريا 10. حقيقة أن الاستجابات الفسيولوجية المختلفة تحدث في ظروف مختلفة تسلط الضوء على أهمية التحكم التجريبي في تركيز نقص الأكسجين ل O2.
هنا ، نقدم طريقة لبناء وتنفيذ الغرف البيئية التي تنتج ظروفا موثوقة وقابلة للتكرار نقص الأكسجين بتركيزات محددة من O2. تضمن طريقة التدفق المستمر التوازن السريع للغرفة وتزيد من استقرار النظام. بالإضافة إلى ذلك ، تسمح شفافية الغرف وإمكانية الوصول إليها بالتصور المباشر للحيوانات المعرضة لنقص الأكسجة. نظهر أيضا طريقة فعالة لحصاد C. ايليجانس عينات بسرعة بعد التعرض لنقص الأكسجة ، وهو أمر ضروري لمراقبة العديد من التغييرات التي تنعكس بسرعة والتي تحدث في نقص الأكسجة10،14. توفر هذه الطريقة أساسا أساسيا يمكن تعديله بسهولة لتلبية احتياجات المختبرات الفردية ، بما في ذلك أنظمة نموذجية مختلفة ومجموعة متنوعة من الغازات.
1. بناء غرف البيئية
2. ربط الغاز إلى دائرة البيئة
3. تحديد معدل التدفق
الحمار = "jove_title"> 4. تحضير العينات للفحص الجدوى
5. حصاد السريع من نقص الأكسجة المعرضة للديدان (مثال: تحضير العينات لمؤسسة الحرمين-1 تحليل الغربية)
يتم عكس بسرعة العديد من نقص الأكسجة الناجم عن آثار عند عودته إلى هواء الغرفة، بما في ذلك استئناف إنتاج البيض 12، الفسفرة من الحواتم الإنقساميةفي مرحلة التطور الجنيني 13 و تدهور البروتين مؤسسة الحرمين-1 9،20. مطلوب العزلة السريع للحيوانات التي تعرضت لنقص الأكسجين للحصول على آثار للتكرار في ظل هذه الظروف. مع هذا الإعداد، يمكن حصادها الحيوانات وتجميدها في النيتروجين السائل في أقل من دقيقتين. بينما غرف قفاز نقص الأكسجة مربع تسمح للتلاعب من العينات في ظروف نقص الأكسجين، والتكلفة، والتطبيق العملي لظروف أخرى من نقص الأكسجين تحد من فائدتها.
6. ممثل النتائج
ويمكن ملاحظة آثار العضوي من نقص الأكسجةمن خلال دراسة الجدوى إلى سن البلوغ من C. ايليجانس (الشكل 2). الأجنة التي وضعتها البرية من نوع بريستول (N2)، ومؤسسة الحرمين-1 (ia04) المسوخ الحذف والبقاء على قيد الحياة كافة في الهواء تركيزات منزل 2 O (210000 جزء من المليون O 2). N 2 الديدان قادرة على التكيف والبقاء على قيد الحياة إلى سن البلوغ في 5000 جزء في المليون O 2، في حين أن مؤسسة الحرمين-1 الأجنة ليست قابلة للحياة. وهذا يدل على أن مؤسسة الحرمين-1 أمر ضروري للتكيف مع تغير مستويات الأكسجين المتاحة في البيئة 10. لا يمكن ولا N2 الحيوانات مؤسسة الحرمين-1 البقاء على قيد الحياة التعرض ل1000 جزء في المليون O 2.
تصور دودة مباشرة في نقص الأكسجين هو ممكن مع استخدام نطاق تشريح والحاويات واضح (الشكل 3). عن طريق وضع مباشرة في غرفة نقص الأكسجة على نطاق تشريح، ليست هناك حاجة لإزالة الديدان من نقص الأكسجة لمراقبة ردود الفعل العضوي. يمكن تركيبها في نطاق مع illumation مضان (كما في الشكل (3)

الشكل 1. يشار إلى مثال من اتجاه الغرفة. نقص الأكسجة من تدفق الغاز من خلال الأسهم. يتم تخزين الغاز في خزانات الغاز المضغوط مع تحديد التركيزات 2 O (1) ويرفق هيئة للرقابة على المرحلة الثانية (2). الغاز يدخل في الجزء السفلي من أنبوب تدفق (3)، التي تخرج من أعلى في معدل تدفق الصحيح. يتدفق الغاز بعد ذلك في قارورة فقاعة (4)، مرطبة للغاز (ضمان الاتصال الصحيح من قارورة فقاعة من خلال مراقبة فقاعات). غاز رطب ثم يمر إلى غرفة نقص الأكسجة في صمام تدفق (5)، وتعريض عينات لنقص الأكسجة. الغاز المخارج أخيرا إلى الغرفة من خلال فتحة العادم حفر في الغرفة.

الشكل 2. الجدوى من الأجنة تتعرض لO جزء في المليون 1000 2، 5000 جزء في المليون O 2). الأجنة لظروف كل الأكسجين كما الأجنة لمدة 24 ساعة متواصلة في غرفة الأوكسجين تدفق. تم نقل الديدان لظروف normoxic، سمح لتطوير إلى سن البلوغ لمدة 48 ساعة، وسجل بعد ذلك للبقاء إلى سن البلوغ. ن> 50، N = 5.

الشكل 3. تصور C. ويتعرض ايليجانس في نقص الأكسجة مع المجهر. الديدان لنقص الأكسجين باستخدام الأساليب المذكورة. وضعت غرفة شفافة البيئية (التي شيدت مع طبق بيركس وتبلور لوحة زجاجية) مباشرة على المسرح من نطاق تشريح. وتظهر وجهتا نظر، واحدة بما في ذلك تدفق الغاز كله اقامة، والآخر مع الغرفة فقط على المسرح المجهر.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هذا الأسلوب يعرض استراتيجية لبناء بيئة نقص الأوكسجين الذي يسمح للبيئات مع تركيز دقيق من الأوكسجين إلى الحفاظ عليها في المختبر. هذه الغرف توفر طريقة بسيطة لكشف الكائنات الحية إلى تركيزات منخفضة محددة من O 2 ورصد مخرجات الجزيئية والفيزيولوجية. يتم تجميعها في غرفة البيئية التي وصفها المختبر بدلا من شراء تجاريا وبالتالي يمكن تعديلها لتناسب احتياجات التجربة.
واحد ميزة واضحة من هذا الأسلوب هو تصميم التدفق ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
ونحن نشكر أعضاء مختبر ميلر للمناقشة وقراءة نقدية للمخطوطة. وأيد هذا العمل من قبل على جائزة محقق جديد من مركز الصدمة ناثان من التميز في علم الأحياء الأساسي للشيخوخة إلى DLM والمعاهد الوطنية للصحة جائزة R00 AG030550 إلى DLM.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| اسم كاشف | شركة | فهرس العدد | |
| أنابيب (FEP وPTFE) | كول Parmer Tygon | YO-95821-00 (1/8 "FEP) 06605-27 (1/16 × 1/8 "PTFE) 'R-3603 | |
| ضغط التجهيزات | سياتل أنظمة السوائل | 06363-58 (M. مقرنة 1/16 ") 06363-62 (F. مقرنة 1/16 ") 06363-60 (M. مقرنة 1/8 ") 06363-61 (F. مقرنة 1/8 ") | |
| تدفق أنبوب | ألبورج | PMR3-010073 (3 المخرجات) PMR1-013520 (1 المخرجات) | |
| كتلة تدفق تحكم | سييرا الآلات | 810S-L-DR-2-OV1-SK1-V1-S1 (كتلة تراك) C100L-DD-2-OV1-SV1-PV2-V1-SO-C10 (تراك الذكية 2) | |
| مضغوط الصهريج لنقل الغاز | AirGas | التي أدخلت على النظام | |
| البلاستيك Luer ذكر تعليق لاذع إلى التجهيزات خرطوم | كول Parmer | 45505-41 (500 سلسلة 1/16 ") | |
| يلقي صناديق الاكريليك | Ellard الأجهزة | التي أدخلت على النظام | |
| الأنابيب والتجهيزات (النحاس الأصفر أو الفولاذ المقاوم للصدأ) | سياتل أنظمة السوائل | B-402-1 (1/4 "الجوز) B-200-3 (1/8 نقطة الإنطلاق الاتحاد ") B-400-مجموعة (1/4 "الحلقات) B-QM2-B1-200 (مراقبة الجودة QM الجسم) B-200-1-2 (1/8 × 1/8 "كون الذكور) | |
| داو كورنينج الشحوم فراغ | سيغما الدريخ | Z273554 | |
| AnaeroPack مربع | Misubishi شركة الغاز والمواد الكيميائية | R684004 (0.4 لتر) R685025 (2.5 لتر) R685070 (7.0 لتر) | |
| بيركس قنينة غاز غسيل | سيغما الدريخ | CLS31770500C (500 مل) CLS31770250C (250 مل) CLS31770125C (125 مل) | |
| حامض البالمتيك | سيغما الدريخ | P0500 | |
| ماعز مكافحة فأر مفتش-الفجل البيروكسيديز | جنوب التكنولوجيا الحيوية شركاه | 1032-1005 | |
| SuperSignal Chemiluminsecent بيكو الغربية الركيزة | بيرس الكيميائية | 34077 | |
| 100 × بلورة زجاج 50 أطباق | Kimax كيمبل | 23000 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن