يهدف هذا البروتوكول إلى تحقيق فصل وتعزيز قطرات الدهون حسب الحجم عبر الطرد المركزي المتسلسل، مما يتيح تحقيقا دقيقا وقابلا للتكرار في آليات أيض الدهون والعمليات البيولوجية المرتبطة بقطرات الدهون.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يهدف هذا البروتوكول إلى تحقيق فصل وتعزيز قطرات الدهون حسب الحجم عبر الطرد المركزي المتسلسل، مما يتيح تحقيقا دقيقا وقابلا للتكرار في آليات أيض الدهون والعمليات البيولوجية المرتبطة بقطرات الدهون.
يصف هذا البروتوكول نهجا تفريقيا للطرد المركزي التفريقي لإثراء قطرات الدهون (LDs) بأحجام مختلفة من خلايا ظهارة الثدييات البقرية (BMECs) وأنسجة الثدي، مما يتيح تحليلا بحجم يتجاوز طرق العزل الجماعي التقليدية لل LD. باعتبارها مراكز تنظيمية ديناميكية لاستقلاب الدهون داخل الخلايا، تؤدي LDs وظائف حيوية من خلال تخزين الدهون المحايدة (مثل الدهون الثلاثية وإسترات الكوليستيريل) وتنسيق تخليقها وتحللها ونقلها. تلعب دورا مركزيا في الحفاظ على توازن الطاقة، ودعم تكوين الأغشية، وتسهيل نقل الإشارات الخلوية. يعد استخراج LD ضروريا لدراسة الآليات التنظيمية لاستقلابية الدهون. دراسة استقلاب الدهون في الغدد الثدية لها آثار كبيرة على نمو الرضع، وصحة الإنسان، والاقتصاد الزراعي، وعلم الأحياء الخلوي الأساسية. لذلك، نحن نصف طريقة طرد مركزي تفريقي لاستخراج LDs من BMECs وأنسجة الغدد الثديية. على عكس أساليب العزل الجماعي التقليدية للولادة الكلية، يتيح هذا البروتوكول إثراء مجموعات فرعية من العزلة الطويلة بناء على الحجم من خلال تعديل القوى الطرد المركزية بشكل متسلسل. يتم تقييم سلامة وزيادة الإثراء النسبي لكسر LD بشكل مبدئي باستخدام التلوين BODIPY493/503، مما يوفر نهجا عمليا وقابلا للتكرار لتحليلات لاحقة لأيض الدهون والعمليات المرتبطة به.
قطرات الدهون (LDs) هي عضيات ديناميكية داخل الخلايا تعمل كمواقع تخزين أساسية للدهون المحايدة1. يرتبط التراكم غير الطبيعي للكبد الدهني بمجموعة واسعة من الأمراض، التي تتجاوز السمنة لتشمل حالات مثل مرض الكبد الدهني2، أمراض القلب والأوعية الدموية3، السكري4، والسرطان5. وعلى العكس، فإن نقص عدد ال LDs يمكن أن يؤدي أيضا إلى عواقب وخيمة، مما يؤدي إلى فقدان احتياطيات الطاقة الخلوية وحدوث اضطرابات وظيفية لاحقة.6. في سياق الاقتصاد الزراعي، يمكن أن يؤدي نقص LDs في المجترات إلى إفراز غير كاف لدهون الحليب، مما يؤدي إلى انخفاض دهون الحليب، والذي بدوره يؤثر على القيمة الغذائية وقابلية تسويق منتجات الألبان7. حاليا، برز تنظيم أيض LD كمجال بحث مهم.
لقد كان تطوير تقنيات الاستخراج من LDs منذ القرن العشرين يهدف باستمرار إلى استخراج ال LDs بكميات أكبر، مع نقاء أعلى ونشاط بيولوجي محفوظ بشكل أفضل. يتضمن ذلك تأسيس وتحسين المنهجيات باستمرار. حاليا، صممت عدة شركات مجموعات تجارية لفصل LD8. على الرغم من أن هذه المجموعات تقلل كثيرا من وقت الفصل وتتطلب فقط استخدام الطرد المركزي التقليدي، إلا أن العينات التي يصعب فصلها لا يمكن تعديل الكواشف، ويصعب تحسين خطوات الاختبار. علاوة على ذلك، يلعب استخراج الكبد الدهني دورا لا غنى عنه في توضيح آليات الأمراض، بما في ذلك أمراض الأيض مثل الكبدالدهني 9، والسرطان10، والأمراض التنكسيةالعصبية 11، حيث يعمل كمسبار متعدد الأبعاد لفك رموز المسارات المرضية. يمكن أيضا تشريح تركيبات البروتين والدهون عن طريق استخراج LDs لكشف تنوع الوظائف البيولوجية ل LD12.
تكوين دهون الحليب ليس مجرد عملية تحلل الركيزة؛ بل يمثل عملية تصنيع وتغليف الدهون المنسقة للغاية تنفذها خلايا الثدييات الظهارية. 13. يعتمد توليد دهون الحليب في أبقار الحلوب على آلية إفراز الغشاء القمي لهذه الخلايا: حيث تشكل الدهون الثلاثية في الشبكة الإندوبلازمية عناصر LD سيتوبلازمية، والتي تنقل بعد ذلك إلى الغشاء القمي وتفرز عبر البرعم. خلال هذه العملية، تغلف الكرات اللينية بغشاء كروي من دهون الحليب مشتق من الغشاء القمي، مما يؤدي إلى تكوين كرات دهون الحليب المستقرةهيكليا 14. تعد الغدة الثديية البقرية نموذجا كلاسيكيا لدراسة الرضاعة لدى الثدييات، والآليات الأساسية التي تحكم تخليق وإفراز LD محفوظة بشدة لدى البشر15. يمكن لوضع طرق لاستخراج LDs من كل من BMECs وأنسجة الثدي أن يربط بين إنتاج المواشي وصحة الإنسان. يمكن لاحقا الاستفادة من التحليلات البروتيومية والدهنية للحليبات المستخرجة لتحسين إنتاجية الحليب وجودته، مما يضمن السلامة والأمان.
تعتمد الطريقة الحالية بشكل أساسي على خاصية الكثافة المنخفضة لل LD، والتي تسبب طفوها إلى أعلى التدرج أثناء الطرد المركزي16. يتكون إجراء الاستخلاص من ثلاث خطوات رئيسية: جمع العينات، والطرد المركزي الفائق لطفو LD، وغسل LD. يضاف السكروز (2.5 م) إلى المخزن لحماية ال LDs، ثم يتم ضبط سرعة الطرد المركزي وفقا لمتطلبات التجريب؛ عادة، يمكن إثراء الديويرات الكبيرة عند قوى أقل من 10,000 × جم، بينما تستخدم سرعات أعلى (فوق 10,000 × جم) لاستخراج الديكورات الصغيرة، حيث قد تتمزق الديكورات الأكبر تحت هذه الظروف. وأخيرا، تخضع الأقراص المستخرجة لغسلات متعددة لمنع التلوث، ويتم تقييم نقاء الاستخلاص بشكل مبدئي باستخدام تلوين BODIPY493/503.
تحقق طرق العزل التقليدية لديلان بشكل أساسي الاسترداد الجماعي لمجموعات اللانتومور اللينيوم غير المتجانسة، مما يحد من تحليل الفروق الهيكلية والوظيفية المعتمدة على الحجم. يوسع البروتوكول الحالي الأساليب القياسية من خلال تمكين الإثراء القائم على الحجم لمجموعات الديلان الدماغية من خلال الطرد المركزي التفاضلي المتسلسل، مما يسهل دراسة نمو الديمن، ودوران الجسم، وحركة الداخل الخلوي، والاستخدام التفاضلي عبر المسارات الدهنية أو الالتامية الذاتية. يحقق هذا النهج الإثراء بدلا من التنقية المطلقة، وقد يحدث تداخل جزئي بين كسور الحجم بسبب توزيعات الحجم المستمرة والخصائص الفيزيائية المشتركة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
حدد حجم قطرات الدهون المستهدفة للتخصيب (الشكل 1).
1. إعداد الكاشف
2. استخراج LDs من الخلايا
3. استخراج LDs من الأنسجة
4. التحقق الأولي لنقاء LD عن طريق التلوين
5. التحقق من نقاء LD بواسطة البقعة الغربية
6. نقاط التوقف وإرشادات التخزين
7. استكشاف الأخطاء
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
سير العمل والإطار المنهجي
تم إنشاء مخطط شجرة القرار (الشكل 1) لتوجيه اختيار شروط الطرد المركزي وفقا للأهداف التجريبية. تحديدا، استخدمت قوى الطرد المركزي ≤10,000 × g لإثراء الديناتورات الدقيقة الكبيرة (≥2 ميكرومتر)، بينما تم تطبيق قوى >10,000 x g لإثراء الديناتورات الصغيرة (<1 ميكرومتر). يوفر هذا الإطار أساسا عمليا لتحقيق فصل LD بناء على الحجم. يتم توضيح سير العمل العام لعزل LD من BMECs وأنسجة الثدي في
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ال LDs هي عضيات فريدة تتميز بنواة دهنية محايدة محاطة بطبقة أحادية من الفوسفوليبيد. تنمو من الشبكة الإندوبلازمية وتغير حجمها وعددها ديناميكيا، مما يسهل النقل داخل الخلايا والتواصل الواسع مع هياكل تحت الخلية الأخرى لتنسيق توازن الدهون الخلوي 17,18,19. يتم تعديل هذا السلوك الديناميكي بشكل أكبر بواسطة الإشارات الأيضية الجهازية، حيث ثبت أن الأنسولين ينسق التفاعل الأيضي بين الجلوكوز والدهون، مما يؤثر ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تم تمويل هذا البحث من قبل برنامج البحث والتطوير الوطني للمفاتيح في الصين (رقم المنحة 2024YFD1300601)، ومؤسسة العلوم الطبيعية في خنان (رقم 242300421029).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.25٪ trypsin-EDTA | جيبكو | 25200072 | الواشف |
| مجموعات تحضير سريع جل 10٪ من PAGE | بيومان بكين | PG112 | الواشف |
| 100 μ مصفاة خلية M | بيوتايم | FSTR100 | الواشف |
| طبق زراعة الخلايا بحجم 100 مم | كورنينغ | 490167 | الواشف |
| أمرشام إيميجر 600 | علوم الحياة في GE للرعاية الصحية | 600 | المعدات |
| الأوتوكلاف | باناسونيك | MLS-3751L | المعدات |
| مجموعة اختبار بروتين BCA | دينغقو بكين. | BCA01 | الواشف |
| بوديبي 493/503 | إنفيتروجين | D3922 | الواشف |
| الطرد المركزي | إبندورف | المعدات | |
| DMEM | هايكلون | SH30022.01 | الواشف |
| DMSO | سولاربيولوجيا | D8370 | الواشف |
| مصل الأبقار الجنيني | جيبكو | 2492319 | الواشف |
| هيبس | ميدكيم إكسبريس | HY-D0857 | الواشف |
| الجسم المضاد الثانوي المضاد للأرانب من AffiniPure الماعز المرافق ب HRP | بروتين تك | SA00001-2 | الواشف |
| KCl | هوشي | 20030666 | الواشف |
| KH2PO4 | هوشي | 10017608 | الواشف |
| MgCl2 | هوشي | 20059028 | الواشف |
| Na2HPO4· 12H2O | هوشي | S112623 | الواشف |
| NaCl | هوشي | 10019328 | الواشف |
| مخزن تحميل البروتين الفوري Omni-Easy | شنغهاي إبيزيم للتكنولوجيا الطبية الحيوية | LT101S | الواشف |
| مجموعة كشف التلميع الكيميائي فائقة الحساسية من Omni-ECL | شنغهاي إبيزيم للتكنولوجيا الطبية الحيوية | SQ201 | الواشف |
| PBS | هايكلون | SH30256.01 | الواشف |
| البنسلين والبنسيلين ستريبتوميسين 100&00؛ | NCM Biotech | CLOOC5 | الواشف |
| مقياس الرقم الهيدروجيني | ميتلر توليدو | S220K | المعدات |
| بيبيتي | إبندورف | المعدات | |
| PMSF | كولابر | CP8651 | الواشف |
| مجموعة نقل الغشاء PVDF | GenScript | eBlot L1 | الواشف |
| رابيت أنتي-بيريبين 2 | أبكام | 15294-1-AP | الواشف |
| الأرنب مضاد للأكتين وبيتا | بروتين تك | 20536-1-AP | الواشف |
| مجهر فلوري مقلوب بدرجة بحثية | أوليمبوس | IX73 | المعدات |
| سكروز | سولاربيولوجيا | S8271 | الواشف |
| دوار SW 40 Ti | بيكمان كولتر | 331301 | المعدات |
| ترانس-10، حمض اللينوليك المترافق، سيس-12 | كايمان | 90145 | الواشف |
| ترايسين | كولابر | CT11331 | الواشف |
| الطرد المركزي فوق الفائق | بيكمان كولتر | أوبتيما XE-100 | المعدات |
| كسارة الخلايا بالموجات فوق الصوتية | SCIENTZ | JY92-11N | المعدات |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن