يصف هذا البروتوكول طريقة أنثرون لقياس الجليكوجين في كبد الجرذان وعضلاته العظمية عبر حالات أيضية مختلفة.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول طريقة أنثرون لقياس الجليكوجين في كبد الجرذان وعضلاته العظمية عبر حالات أيضية مختلفة.
الجليكوجين هو احتياطي رئيسي للجلوكوز داخل الخلايا في الكبد والعضلات الهيكلية ويلعب دورا أساسيا في استقلاب الكربوهيدرات. الجليكوجين الكبدي ضروري للحفاظ على التوازن الجلايسيمي الجهازي، بينما يدعم الجليكوجين العضلي الهيكلي النشاط البدني وأداء التمارين. لذا فإن القياس الدقيق لجليكوجين الأنسجة أمر بالغ الأهمية للدراسات التي يتم فيها تنظيم أيض الجليكوجين ديناميكيا أو تغييره المرضي. هنا، نصف طريقة موثوقة وحساسة لقياس محتوى الجليكوجين في كبد الجرذان وعضلاته العظمية. يتكون البروتوكول من خطوات متتابعة، تشمل الهضم القلووي، إزالة البروتين، ترسيب الجليكوجين، غسل الكحول، وتطور اللون باستخدام كاشف الأنثرون. تظهر قابلية تطبيق هذه الطريقة في الفئران التي تعرضت لثلاث حالات فسيولوجية ذات صلة: التغذية العشوائية ، الصيام الليلي، وإعادة التغذية قصيرة الأمد. تلتقط هذه النماذج التجريبية الحالات الأيضية الرئيسية المرتبطة بتخزين الجليكوجين واستنزافه وإعادة التخليق. يوفر تحليل البقعة الغربية المتعامدة لإنزيمات الجليكوجين سينثاز وجليكوجين فوسفوريلاز الدعم الميكانيكي للتغيرات الأيضية الملحوظة. يتم إثبات تطبيق هذه الطريقة بشكل أكبر في الحيوانات التي عولجت بالإبينفرين لنمذجة انهيار الجليكوجين الحاد الناتج عن الإجهاد. بشكل عام، توفر هذه الطريقة نطاقا ديناميكيا واسعا وحساسية كافية لقياس جليكوجين الأنسجة عبر حالات فسيولوجية مختلفة بشكل ملحوظ. يوفر أداة موثوقة للتحقيق في استقلاب الجليكوجين في الجسم الحي، ويمكن تطبيقه أيضا على نماذج زراعة الخلايا في المختبر.
الجليكوجين هو عديد السكريات المتفرع للغاية يعمل كمخزن رئيسي للطاقة في العضلات الهيكلية والكبد لدى الثدييات، وبدرجة أقل في أعضاء أخرى مثل الدماغ والكلى والقلب والأنسجة الدهنية1. أثناء التغذية، يخضع الجلوكوز الفائض للبلمرة أو تكوين الدهون الجديدة ، ويخزن على شكل جليكوجين أو دهون. ومع ذلك، أثناء الصيام أو الجهد البدني، يخضع الجليكوجين لتحلل إنزيمي، مما يضمن إمدادا مستمرا وسريعا من الجلوكوز لتلبية متطلبات الطاقة. هذه القدرة على التخزين للجليكوجين ضرورية للحفاظ على التوازن الجلايسيمي خلال دورات إعادة التغذية الفسيولوجية السريعة2.
يتم تحفيز تخليق الجليكوجين بواسطة إنزيم الجليكوجين الصناعي (GYS)، الذي يوجد في شكلين من الأشكال الثديية: GYS1 وGYS2. يعبر GYS1 بشكل رئيسي عن العضلات الهيكلية، بينما GYS2 هو الشكل النظيري للكبد. يتم كبت النشاط التحفيزي ل GIS بواسطة الفسفرة في عدة مواقع، بما في ذلك Ser641، تحت ظروف الصيام، بينما يتم تحفيز نشاطه عند إزالة الفسفرة في ظروف التغذية. يتم تحفيز تحلل الجليكوجين بواسطة فوسفوريلز الجليكوجين. الشكل النفسي للكبد هو PYGL، ونظير العضلة هو PYGM. على عكس GYS، يتم تحفيز نشاطها التحفيزي عند الفسفرة عند Ser15 أثناء الصيام ويتم كبته عند إزالة الفسفرة بعد التغذية3.
يعد التنظيم الصحيح لاستقلاب الجليكوجين أمرا أساسيا للعديد من العمليات البيولوجية، وقد تم تحديد اختلال استقلاب الجليكوجين كعامل سبب في العديد من الأمراض. على وجه التحديد، يرتبط تغير أيض الجليكوجين الكبدي باضطرابات أيضية مختلفة، بما في ذلك أمراض تخزين الجليكوجين4، والسكري من النوع2 5، ومرض الكبد الدهني المرتبط بخلل الأيض 6,7، وضعف الاستجابة المضادة للتنظيم لانخفاض سكر الدم8. بالإضافة إلى ذلك، الجليكوجين في الدماغ ضروري لتكوين الذاكرة طويلة الأمد9، بينما جليكوجين العضلات العظمية هو منظم رئيسي لقدرة التحمل10. لذلك، فإن القياس الدقيق للجليكوجين في الأنسجة أمر بالغ الأهمية للدراسات التي يتم فيها تنظيم استقلاب الجليكوجين ديناميكيا أو تغييره المرضي، مما يمكن من التحقيق في آليات المرض وتقييم التدخلات المعدلة للجليكوجين.
تم الإبلاغ عن عدة طرق لقياس الجليكوجين، منها طريقة الأنثرون11,12، طريقة الأميلوجلوكوزيداز13، طريقة حمض الفينول-الكبريتيك14، وطريقة مطيافية الرنين المغناطيسي النووي غير الغازية (MRS)15، مع وجود مزايا وقيود لكل طريقة بعض المزايا والقيود. هنا، نصف بروتوكولا مفصلا لطريقة الأنثرون لقياس الجليكوجين في كبد الجرذان وعضلاته العظمية (الشكل 1). يشمل هذا البروتوكول خطوات متسلسلة من الهضم القلووي، إزالة البروتين، ترسيب الجليكوجين، غسل الكحول، وتطور اللون باستخدام مادة الأنثرون. هذه الطريقة بسيطة واقتصادية وتتطلب أدوات متخصصة قليلة. لإثبات حساسيته وقابليته للتكرار، قمنا بحساب حد الكشف (LOD)، حد القياس (LOQ)، بالإضافة إلى معامل التباين داخل الاختبار وبين الاختبارات (CV٪)، باستخدام سلسلة من معايير الجليكوجين. لإثبات قابلية تطبيقه، تم تقييم مستويات الجليكوجين في الكبد والعضلات الهيكلية تحت ثلاث شروط فسيولوجية ذات صلة: التغذية المرضية، الصيام الليلي لمدة 16 ساعة، وإعادة التغذية قصيرة الأمد. بالإضافة إلى ذلك، تم عرض الطريقة باستخدام الحيوانات المعالجة بالإبينفرين لنمذجة تحلل الجليكوجين الحاد الناتج عن الإجهاد. تم إجراء تحليل البقعة الغربية المتعامدة للإنزيمات الرئيسية المشاركة في أيض الجليكوجين لتأكيد التغيرات الأيضية الملحوظة.

الشكل 1: نظرة عامة على سير عمل قياس كمية الجليكوجين. تمثيل تخطيطي لسير العمل التجريبي لقياس كمية الجليكوجين في الكبد والعضلات الهيكلية. تشمل العملية جمع الأنسجة، الهضم القلوي، ترسيب البروتينات، عزل الجليكوجين، والكشف اللوني المعتمد على الأنثرو. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع بروتوكولات الحيوانات من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية (IACUC؛ #1905019) في جامعة نانجينغ الطبية.
1. تحضير الكواشف
2. علاج الحيوانات
3. حصاد الأنسجة

الشكل 2: إجراءات تشريح الأنسجة للكبد والعضلات الهيكلية. (أ) خطوات متسلسلة لكشف تجويف البطن وجمع أنسجة الكبد، بما في ذلك شق الجلد، وتمديد الشق، وفصل الجلد عن العضلة الأساسية، والبطن المستعرض. (ب) خطوات متسلسلة لعزل عضلة المعدة العقدية، بما في ذلك الشق الطولي، انعكاس العضلات الفوقية، تحديد البنى التشريحية، واستئصال العضلة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
4. اختبار الجليكوجين اللوني

الشكل 3: عزل الجليكوجين وقياسه تحت حالات غذائية مختلفة. (أ) صورة تمثيلية لحبيبات الجليكوجين المتراكبة من عينات الكبد في ظروف مغذية وصيامة ومحسنة في ظروف مغذية. (ب) صورة تمثيلية لحبيبات الجليكوجين المترسبة من عينات عضلات الهيكل العظمي تحت ظروف تغذية وصيام وإعادة تصحيح. (ج) منحنى قياسي مولد من معايير الجلوكوز الذي يظهر العلاقة الخطية بين الامتصاص عند 620 نانومتر وتركيز الجلوكوز. (د) مستويات جلوكوز الدم في ظروف الطعام والصيام والرجاة. (ه) محتوى الجليكوجين الكبدي في ظروف المغذية، الصائمة، والمراجعة. (و) محتوى الجليكوجين في العضلات الهيكلية تحت ظروف التغذية والصيام والمراجعة. تعرض البيانات كمتوسط ± SEM (n = 6 لكل مجموعة). تم إجراء التحليل الإحصائي باستخدام التحليل العادي أحادي الاتجاه للتباين (ANOVA) مع تصحيح عدة مقارنات باستخدام طريقة بنجاميني-هوشبرغ. **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001، NS: غير مهم. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
| المواد الكيميائية | 0 ملغ/مل | 0.01 ملغ/مل | 0.02 ملغ/مل | 0.05 ملغ/مل | 0.1 ملغ/مل | 0.2 ملغ/مل | 0.5 ملغ/مل | 1 ملغ/مل | فراغ | عينة غير معروفة |
| محلول الجلوكوز القياسي | 50 ميكرولتر | 50 ميكرولتر | 50 ميكرولتر | 50 ميكرولتر | 50 ميكرولتر | 50 ميكرولتر | 50 ميكرولتر | 50 ميكرولتر | – | – |
| الماء المقطر (H₂O) | – | – | – | – | – | – | – | – | 50 ميكرولتر | – |
| عينة الجليكوجين | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 50 ميكرولتر |
| حل تفاعل الأنثرون | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر | 200 ميكرولتر |
الجدول 1: إعداد التفاعل لاختبار الجليكوجين اللوني. إعداد التفاعل لمعايير الجلوكوز، عينات الجليكوجين الفارغة وغير المعروفة المستخدمة في اختبار الأنثرون اللوني. تم دمج أحجام محددة من معايير الجلوكوز، أو الماء المقطر، أو عينات الجليكوجين مع محلول تفاعل الأنثرون قبل الحضانة وقياس الامتصاص.
5. حساب محتوى الجليكوجين في الأنسجة
ملاحظة: قم بتطبيع الجليكوجين المقاس إلى وزن رطب في الأنسجة أو كتلة بروتين كلية.


6. البقعة الغربية للإنزيمات الرئيسية التي تحفز أيض الجليكوجين
7. حساسية وقابلية تكرار الطريقة




كقيمة متوسطة من أربع جولات في اليوم الأول.

كالقيمة المتوسطة ل CV1 وCV 2 وCV3 وCV4.الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مستويات الجليكوجين في عضلات الكبد والهيكل العظمي تحت حالات غذائية مختلفة
انخفض الصيام الليلي بشكل ملحوظ مستويات جلوكوز الدم (متوسط ± الخطأ المعياري لمتوسط [SEM]) من 7.9 ± 0.4 ملمولار في الفئران التي تم تغذيتها بالإجازة إلى 5.4 ± 0.3 ملم. تمت استعادة مستويات الجلوكوز في الدم إلى 8.3 ± 0.1 ملليمول بعد ساعتين من إعادة التغذية (الشكل 3D). تماشيا مع هذه التغيرات، كانت مستويات الجليكوجين الكبدي (المتوسط ± المتوسط SEM) 45.05 ± 3.85 ملغ/غ في الأن...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذا المقال، نصف طريقة معدلة لقياس الألوان الأنثرون لقياس الجليكوجين في أنسجة الحيوانات. بالإضافة إلى الخطوات المتسلسلة التقليدية مثل حصاد الأنسجة، والهضم القلوي، وترسيب الجليكوجين، وغسل الكحول، وتطور اللون القائم على العرش، قمنا بدمج خطوة إزالة البروتين لتقليل التداخل الخلفي (الشكل 1). ثم طبقنا هذه الطريقة لتقييم التغيرات في محتوى الجليكوجين في الكبد وعضلة الهضمة تحت ظروف فسيولوجية مختلفة، مما أظهر قدرتها على اكتشاف التغيرات الفسيولوجية ذات الصلة في استقل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب مصالح.
وقد دعم هذا العمل البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2022YFA0806103) والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82270871).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL microcentrifuge tubes | LABGIC | BS-15-M | يستخدم في معالجة العينات وإعداد التفاعل |
| 15 mL microcentrifuge tubes | LABGIC | BS-150-M-S | يستخدم في التعامل مع المحلولات والترسيب |
| 20X TBST | Solarbio Life Sciences | T1082 | مخزن لتنظيف الغشاء في البلوت الغربي |
| 37 oC Incubator | Shanghai Jinghong Instrument | HWS-150 | تحضين لوحة BCA |
| 50 mL centrifuge tubes | LABGIC | CT-112-50A | يستخدم في هضم الأنسجة واستخراجها |
| 96-well plate | LABGIC | BS-MP-96W-CL | قياس الامتزاز على اللوحة |
| Analytical balance | Changzhou Xingyun | FA2204N | وزن المساحيق الكيميائية |
| Anthrone | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | A108571 | كواشف لكشف الجليكوجين الملون |
| Anti-GYS1 antibody | Proteintech | 10566-1-AP | كشف إنزيم الجليكوجين سينثاز 1 |
| Anti-GYS2 antibody | Proteintech | 22371-1-AP | كشف إنزيم الجليكوجين سينثاز 2 |
| Anti-phospho-GYS1/2 (Ser641) antibody | Cell Signaling Technology | 47043S | كشف الجليكوجين المفرزل |
| Anti-phospho-PYGL (Ser15) antibody | Abcam | ab227043 | كشف فوسفوريليز الجليكوجين |
| Anti-PYGL antibody | Proteintech | 15851-1-AP | كشف إنزيم فوسفوريليز الجليكوجين في الكبد |
| Anti-PYGM antibody | Novus Biologicals | NBP2-16689 | كشف إنزيم فوسفوريليز الجليكوجين في العضلات |
| BCA assay kit | Beyotime | P0012 | تقدير البروتين |
| Benzoic acid | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | B116255 | تحضير المحلول المشبع للمقاييس |
| Blunt forcepts | Shanghai Jinzhong | J42010 | ضغط الأصابع؛ تشريح الأنسجة |
| BSA Fraction V | Beyotime | ST023 | عامل سد في البلوت الغربي |
| Chemiluminescent imager | Tanon | Tanon 5200 Multi | كشف إشارات البلوت الغربي |
| Chemiluminescent substrate (ECL) | Beyotime | P0018S | تطوير الإشارة في البلوت الغربي |
| Distilled water | Beyotime | ST872 | مذيب لتحضير الكواشف |
| Epinephrine hydrochloride | Sigma-Aldrich | E4642 | تحريض تحلل الجليكوجين في الجسم |
| Ethanol | Macklin | E809065 | ترسب الجليكوجين وغسله |
| Fine surgical scissors | Shanghai Jinzhong | JA2601 | تشريح الأنسجة |
| Fresco 17 centrifuge | Thermo Fisher Scientific | 75002402 | ترسيب العينات |
| Glucometer | i-SENS | CareSens N | قياس مستوى الجلوكوز في الدم |
| Glucometer | i-SENS | CareSens N | قياس مستوى الجلوكوز في الدم عبر الوريد |
| Glucometer strips | i-SENS | CareSens N Strips | قياس مستوى الجلوكوز في الدم عبر الوريد |
| Glucose | Macklin | G6172 | تحضير منحنى المعيار |
| Glycogen stock | Beyotime | D0812 | تحضير مجموعة من مقاييس الجليكوجين |
| Goat anti-rabbit IgG secondary antibody | Thermo Fisher Scientific | 31462 | كشف الأجسام المضادة الأولية |
| Handheld homogenizer | GreenPrima | PB100 | تجانس الأنسجة |
| India ink | Sigma-Aldrich | 198285 | تلطيخ البروتين الكلي للتطبيع |
| Isoflurane | RWD Life Science | R510-22-10 | تخدير الحيوان |
| Laboratory heating block | Changzhou Guowang | GWJ300-1 | تسخين العينات خلال التجارب |
| Lithium chloride | Macklin | 767397 | تعزيز ترسب الجليكوجين |
| Methanol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | M116115 | خطوة غسل الجليكوجين |
| Microplate reader | BioTek | ELx800 | قياس الامتزاز عند 620 نانومتر |
| Nitrocellulose membrane | Millipore | HATF04700 | غشاء نقل البروتين |
| Orbital shaker | DLAB SCIENTIFIC CO.,LTD | SK-O180-S | تحضين كواشف التلألؤ الملون |
| P1000 Pipettor | Thermo Fisher Scientific | 4641100N | نقل المحلول |
| P200 Pipettor | Thermo Fisher Scientific | 4641080N | إزالة السائل المتبقي |
| Phosphatase inhibitors (PhosSTOP) | Roche | 4906845001 | حفظ الفسفرة البروتينية |
| Plastic containers (for tissue storage) | Thermo Fisher Scientific | 6A0008 | تخزين الأنسجة المستخرجة |
| Protease inhibitors cocktail | MCE | HY-K0011 | منع تحلل البروتين |
| RIPA lysis buffer | Beyotime | P0013B | استخراج البروتين |
| SDS-PAGE gel kit | Beyotime | P0012A | فصل البروتين |
| SDS-PAGE loading buffer (6X) | Beyotime | P0015F | مزج مع عينات البروتين قبل تحميلها في فتحات SDS-PAGE |
| SDS-PAGE running buffer (5x) | Beyotime | P0014D | الكهربائي SDS-PAGE |
| Small Animal Anesthesia Machine | RWD Life Science | R500 | تخدير الحيوان |
| Sodium hydroxide | Macklin | S817977 | هضم الأنسجة واستخراج الجليكوجين |
| Sprague-Dawley rats | Charles River Laboratories | Crl: CD(SD) | نموذج حيواني تجريبي |
| Spray bottle | Beyotime | TB6310 | تطبيق الإيثانول 75٪ على فرو الحيوان لبلله وتعقيمه |
| Standard chow diet | Jiangsu-Xietong, Inc. | XTI01ZJ-009 | نظام غذائي لصيانة القوارض |
| Surgical scissors | Shanghai Jinzhong | J22010 | تشريح الأنسجة |
| Syringe (sterile) with 25-gauge needle | Beyotime | FS801 | حقن داخل الصفاق وقرصة الوريد |
| Thiourea | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | T112512 | تثبيت كواشف الأنثرون |
| Transfer buffer (10x) | Solarbio Life Sciences | D1060 | نقل البروتين إلى الغشاء |
| Trichloroacetic acid | Shanghai Yuanye Bio-Technology | W11293 |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن