נייר עמדה זה מפרט כיצד להשתמש רציפה הזרימה לתאי חוסר חמצן כדי ליצור אווירה עם ריכוזים מוגדרים של O 2 להבין תגובות ביולוגיות לירידה O 2. מערכת זו קל להתקנה ולתחזוקה, גמישים מספיק כדי להתאים מגוון רחב של O 2 ריכוז ומערכות מודל
מאמר שיטה
נייר עמדה זה מפרט כיצד להשתמש רציפה הזרימה לתאי חוסר חמצן כדי ליצור אווירה עם ריכוזים מוגדרים של O 2 להבין תגובות ביולוגיות לירידה O 2. מערכת זו קל להתקנה ולתחזוקה, גמישים מספיק כדי להתאים מגוון רחב של O 2 ריכוז ומערכות מודל
חמצן חיוני metazoans כל לשרוד, עם חריג אחד ידוע 1. ירידה O 2 זמינות (היפוקסיה) יכולים להיווצר במהלך מצבים של התפתחות המחלה, רגיל או שינויים בתנאי הסביבה 2-5. הבנת מסלולי איתות תאיים המעורבים בתגובה ל היפוקסיה יכול לספק תובנה חדשה אסטרטגיות טיפול של מחלות אנושיות שונות, משבץ לסרטן. מטרה זו כבר הקשתה, לפחות בחלקה, בשל קשיים טכניים הקשורים עם חשיפה מבוקרת hypoxic באורגניזמים מודל מקובל מבחינה גנטית.
Caenorhabditis elegans את נמטודות הוא אידיאלי כאורגניזם מודל לחקר בתגובה חוסר חמצן, כפי שהוא קל תרבות גנטית לתפעל. יתר על כן, ניתן ללמוד התגובות הסלולר ספציפיים חוסר חמצן O 2 בריכוזים ללא תופעות מבלבלים מאז ג elegans להשיג O 2 (ו גזים אחרים) על ידי דיפוזיה, בניגוד למערכת הנשימה הקל 6. גורמים הידועים כמעורבים בתגובה ל היפוקסיה שמורים ב C. elegans. תגובה ממשית היפוקסיה תלויה בריכוז מסוים של O 2 הזמין. ב C. elegans, חשיפה מתונה היפוקסיה מעורר תגובה תעתיק מתווכת במידה רבה על ידי HIF-1, את הפערים המשתמרים היפוקסיה, גורם שעתוק מושרה 6-9. ג. עוברים elegans דורשים HIF-1 לשרוד עמודים לדקה 5,000-20,000 O 2 7,10 . היפוקסיה היא מונח כללי של "פחות מ רגיל 2". Normoxia (רגיל O 2) יכול להיות גם קשה להגדיר. בדרך כלל אנחנו רואים האוויר בחדר, שהיא 210,000 עמודים לדקה O 2 להיות normoxia. עם זאת, הוכח כי ג elegans יש העדפה התנהגותי עבור O 2 בריכוזים של 5-12% (50,000-120,000 עמודים לדקה O 2) 11. ב Larvae ומבוגרים, HIF-1 פעולות כדי למנוע היפוקסיה-Induced diapause בשנת 5000 ppm O 2 12. עם זאת, HIF-1 אינו משחק תפקיד בתגובה לריכוזים נמוכים יותר של O 2 (anoxia, הגדרה תפעולית <10 עמודים לדקה O 2) 13. ב anoxia, C. elegans נכנס למצב של חיות מושהית הפיך שבו כל פעילות הנצפה במיקרוסקופ מפסיק 10. העובדה כי התגובות הפיזיולוגיות השונות להתרחש בתנאים שונים מדגיש את החשיבות של בעל השליטה ניסיוני על ריכוז של חוסר חמצן O 2.
כאן, אנו מציגים שיטה לבנייה ויישום של תאים המייצרים תנאים סביבתיים hypoxic אמין לשחזור עם ריכוזים מוגדרים של O 2. שיטת הזרימה המתמשכת מבטיחה איזון מהיר של החדר ומגביר את היציבות של המערכת. בנוסף, שקיפותהנגישות של החדרים לאפשר ראיה ישירה של בעלי חיים שנחשפו היפוקסיה. בנוסף, אנו מדגימים שיטה יעילה של קצירת ג elegans דגימות במהירות לאחר חשיפה היפוקסיה, אשר יש צורך לבחון רבים במהירות, מהופכים השינויים המתרחשים 10,14 היפוקסיה. שיטה זו מספקת תשתית בסיסית כי ניתן לשנות בקלות עבור הצרכים מעבדה נפרדים, כולל מערכות מודל שונות ועוד מגוון של גזים.
1. בניית לשכות הסביבה
2. חיבור הגז לשכת הסביבה
3. בחירת קצב הזרימה
התחת = "jove_title"> 4. הכנת דוגמאות עבור assay ליכולת הקיום
5. קציר מהירה של היפוקסיה חשופים תולעים (דוגמה: הכנת דוגמאות לאנליזה HIF-1 במערב)
רבים היפוקסיה המושרה תופעות מתהפכים במהירות עם שובו לאוויר החדר, כולל חידוש של ייצור ביצים 12, זירחון של אפיטופים mitoticב 13 embryogenesis והשפלה של החלבון HIF-1 9,20. בידוד מהיר של בעלי חיים שנחשפו היפוקסיה נדרש כדי להשיג אפקטים לשחזור בתנאים אלה. עם ההגדרה הזאת, בעלי חיים ניתן לקצור ו קפוא חנקן נוזלי תוך פחות משתי דקות. למרות חוסר חמצן לתאי כפפה תיבת לאפשר מניפולציה של דגימות בתנאים anoxic, העלות שלהם ומעשיות תנאים אחרים מאשר anoxia להגביל את התועלת שלהם.
6. נציג תוצאות
תופעות האורגניזם של היפוקסיה ניתן לראותעל ידי בחינת הכדאיות לבגרות של C. elegans (איור 2). עוברים שנקבעו על ידי wild-type בריסטול (N2) ו HIF-1 (ia04) מוטציות מחיקה כולם שורדים בבית אוויר O 2 בריכוזים (210,000 עמודים לדקה פלט 2). N 2 תולעים מסוגלים להסתגל ולשרוד לבגרות בשנת 5000 ppm O 2, ואילו HIF-1 עוברים לא בת קיימא. זה מראה כי HIF-1 הוא חיוני להתאים את רמות משתנות של חמצן זמין בסביבה 10. לא N2 ולא HIF-1 בעלי חיים יכולים לשרוד חשיפה עמודים לדקה 1000 O 2.
לדמיין התולעת ישירות היפוקסיה אפשרית עם השימוש של היקף הניתוח, מיכל ברורה (איור 3). ישירות על ידי הצבת חדר היפוקסיה על היקף הניתוחים, אין צורך להסיר את התולעים מ היפוקסיה לראות תגובות האורגניזם. היקף יכול להיות מצויד עם illumation הקרינה (כמו באיור 3

באיור 1. דוגמה כיוון קאמרית. היפוקסיה של זרימת הגז מצוין באמצעות החצים. הגז המאוחסן במיכלים דחוסים גז עם המוגדרים O 2 בריכוזים (1) ו הרגולטור 2 בשלב מצורף (2). הגז נכנס התחתון של הצינור זרימה (3), היציאה העליונה בקצב הזרימה הנכונה. הגז זורם לתוך הבקבוק ואז הבועה (4), לחות הגז (להבטיח חיבור נכון של הבקבוק בועות על ידי התבוננות בועות). גז התייבשות לאחר מכן הוא עובר לחדר היפוקסיה על שסתום יבוא (5), חושפת את דגימות היפוקסיה. גז ולבסוף פתחי אל תוך החדר דרך חור פליטה קדח בתא.

איור 2. הכדאיות של עוברים חשופים 1,000 עמודים לדקה O 2, 5000 עמודים לדקה O 2). עוברים נחשפו כל התנאים כמו חמצן עוברים למשך 24 שעות בתאי חמצן רציפה הזרימה. תולעים הועברו תנאי normoxic, מותר לפתח לבגרות למשך 48 שעות ולאחר מכן הבקיע את הכדאיות לבגרות. n> 50, N = 5.

איור 3. ויזואליזציה של C. elegans ב היפוקסיה עם מיקרוסקופ. תולעים נחשפים היפוקסיה באמצעות השיטות המתוארות. החדר הסביבה שקוף (שנבנה עם צלחת התגבשות פיירקס ואת צלחת זכוכית) ממוקם ישירות על במת היקף הניתוחים. שתי השקפות מוצגות, כולל 1 זרימת הגז כל להגדיר, והשני עם חדר רק על הבמה מיקרוסקופ.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטה זו מהווה אסטרטגיה לבניית סביבה hypoxic המאפשר לסביבות עם ריכוזים מדויקים של חמצן להישמר במעבדה. לשכות אלה מספקים שיטה פשוטה חשיפת אורגניזמים בריכוזים נמוכים ספציפיים של O 2 וניטור התפוקות מולקולריות ופיזיולוגיות. החדר הסביבה תיאר מורכב על ידי המעבדה במקום לרכוש מסחרית ולכן יכול להיות שונה כדי להתאים את הצרכים של הניסוי.
אחת יתרון בולט של שיטה זו הוא עיצוב זרימה רציפה. זו מבטלת את הקשיים שבהם נתקלו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין ניגוד עניינים הצהיר.
אנו מודים לחברי המעבדה מילר לדיון קריאה ביקורתית של כתב היד. עבודה זו נתמכה על ידי בפרס החוקר חדש מהמרכז הלם נתן למצוינות הביולוגיה הבסיסית של הזדקנות ל DLM לבין המכון הלאומי לבריאות הפרס R00 AG030550 כדי DLM.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שם מגיב | חברה | מספר קטלוגי | |
| צינורות (FEP ו PTFE) | קול בן הזוג Tygon | YO-95821-00 (1/8 "FEP) 06605-27 (1/16 x 1/8 "PTFE)" R-3603 | |
| אביזרי דחיסה | סיאטל נוזל מערכות | 06363-58 (מצמד מ 1/16 ") 06363-62 (פ מצמד 1/16 ") 06363-60 (מ 'מצמד 1/8 ") 06363-61 (פ מצמד 1/8 ") | |
| תזרים צינורית | אלבורג | PMR3-010073 (3 פלט) PMR1-013520 (1 פלט) | |
| זרימת מסה בקר | סיירה מכשירים | 810S-L-DR-2-OV1-SK1-V1-S1 (מסה Trak) C100L-DD-2-OV1-SV1-PV2-V1-SO-C10 (Trak חכם 2) | |
| דחוס מיכל הדלק | Airgas | לפי הזמנה | |
| זכר Luer פלסטיק אביזרי ברביטורטים צינור | קול בן הזוג | 45505-41 (500 סדרה 1/16 ") | |
| עופרת תיבות אקריליק | Ellard מכשור | עשוי להורות | |
| אביזרי צנרת (פליז או נירוסטה) | סיאטל נוזל מערכות | B-402-1 (1/4 "אגוז) B-200-3 (1/8 "טי איחוד) B-400-set (1/4 "מתנוצץ בחישוקי המתכת) B-QM2-B1-200 (QC QM גוף) B-200-1-2 (1/8 x 1/8 "conn זכר) | |
| Dow Corning גריז אבק | Sigma-Aldrich | Z273554 | |
| תיבת AnaeroPack | Misubishi גז כימיקלים | R684004 (0.4 ליטר) R685025 (2.5 ליטר) R685070 (7.0 ליטר) | |
| פיירקס גז בקבוק כביסה | Sigma-Aldrich | CLS31770500C (500 מ"ל) CLS31770250C (250 מ"ל) CLS31770125C (125 מ"ל) | |
| חומצה פלמיטית | Sigma-Aldrich | P0500 | |
| נגד העכבר עיזים IgG-חזרת peroxidase | דרום ביוטכנולוגיה Associates | 1032-1005 | |
| SuperSignal Chemiluminsecent מערב פיקו תשתית | פירס כימית | 34077 | |
| 100 x 50 התגבשות זכוכית מנות | Kimax קימבל | 23000 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה