כאן אנו מראים טסיות אדם מבודדים יכולים לשמש נגיש vivo לשעבר מודל ללמוד עיבודים מטבוליים בתגובה במתחם שאני מעכב rotenone. גישה זו מעסיקה עקיבת איזוטופי וכימות ביחס ידי ספקטרומטריית כרומטוגרפיה-מסה הנוזלית וניתן ליישם במגוון רחב של עיצובי מחקר.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן אנו מראים טסיות אדם מבודדים יכולים לשמש נגיש vivo לשעבר מודל ללמוד עיבודים מטבוליים בתגובה במתחם שאני מעכב rotenone. גישה זו מעסיקה עקיבת איזוטופי וכימות ביחס ידי ספקטרומטריית כרומטוגרפיה-מסה הנוזלית וניתן ליישם במגוון רחב של עיצובי מחקר.
מטבוליזם מיטוכונדריאלי מופרע זכה לעניין מחודש כממלא תפקיד סיבתי במגוון מחלות. בחינת שינויים במסלולים מטבוליים דורשת מודל שבו ניתן לשלוט היטב בגורמים חיצוניים, מה שמאפשר תוצאות ניתנות לשחזור ומשמעותיות. מחקרים רבים משתמשים במודלים תאיים שעברו טרנספורמציה למטרות אלה; עם זאת, תכנות מחדש מטבולי המתרחש בשורות רבות של תאים סרטניים עלול להציג משתנים מבלבלים. מסיבה זו תאים ראשוניים רצויים, אם כי השגת ביומסה מספקת למחקרים מטבוליים יכולה להיות מאתגרת. כאן אנו מראים כי טסיות דם אנושיות יכולות לשמש כפלטפורמה לביצוע מחקרים מטבוליים בשילוב עם ניתוח ספקטרומטריית מסה טנדם של כרומטוגרפיה נוזלית. גישה זו ניתנת לכימות יחסי ולתיוג איזוטופי כדי לחקור את פעילותם של מסלולים מטבוליים ספציפיים. הזמינות של טסיות דם מתורמים בודדים או מבנקי דם הופכת את מערכת המודל הזו לרלוונטית למחקרים קליניים ואפשרית להרחבה. כאן אנו משתמשים בטסיות מבודדות כדי לאשר שינויים מטבוליים מפצים שזוהו בעבר בתגובה לרוטנון מעכב I מורכב. ליתר דיוק, ירידה בגליקוליזה מלווה בעלייה בחמצון חומצות השומן כדי לשמור על רמות אצטיל-CoA. התוצאות שלנו מראות כי טסיות דם יכולות לשמש כמודל נגיש ורלוונטי מבחינה רפואית כדי לחקור את ההשפעות של קסנוביוטיקה על חילוף החומרים התאי.
מטבוליזם מתפקדת המיטוכונדריה היה מעורב במגוון רחב של מחלות ניווניות של מערכת העצבים כולל, סרטן, ומחלות לב וכלי דם 30. ככזה, במאמץ רב הושם על המאפיינים פגמים מטבוליים שתורמים בהיווצרות המחלה. כרומטוגרפיה-טנדם נוזלי ספקטרומטריית מסה (LC-MS / MS) נחשבת תקן הזהב עבור כימות של analytes מ מטריצות ביולוגיות מורכבות, והוא מועסק לעתים קרובות ללימודים מטבולית 8. עם זאת, כפי שקורה לעתים קרובות עם ללימודי ביו, השיג מודל נגיש ומוגדר היטב רלוונטי מחל אנושיות הוא אתגר.
מחקרים רבים להעסיק שינו מודלים הסלולר עבור לחקור את ההשפעה של xenobiotics או מומים גנטיים על חילוף חומרים תאיים 7,9. תכנות מחדש מטבולית המתרחש בתאי סרטן יכול להציג מבלבלים גורמי 21 ולכן הם לא אידיאליים. בעיות אלה יכולים להיות circumvented עם מודלי תא ראשוניים, למרות קבלת ביומסה מספיק עבור ניתוחים מטבולית יכולה להיות מאתגרת. יתר על כן, את ההשפעה של כמויות גבוהות של אנטיביוטיקה בשימוש בתרבות כבר מסומן כמו מחקרים המיטוכונדריה בלבול פוטנציאלי 16.
טסיות אדם להרשות לעצמו את ההזדמנות לנצל מודל תא ראשוני עם תוכן המיטוכונדריה מספיק מחקרים מטבוליים 5,22,27,32. ראשית, טסיות ניתן לרכוש בקלות, באמצעות דם שואבת מתורמים פרטיים, או בכמויות גדולות מבנקי דם, ולכן לספק מודל שבו גורמים חיצוניים ניתן לשלוט בקלות. שנית, בשל גודלם הזעיר, טסיות ניתן בקלות לבודד מרכיבים אחרים בדם עם עבודת הכנה מינימלית אפילו מינימלית 5 מצויד במעבדות. ראוי לציין, טסיות אינם מכילים גרעינים ולכן יכול לשמש כדי לחקור שינויים בחילוף החומרים באופן עצמאי הרגולציה תעתיק. כאן אנו מראים כיבנוסף כימות היחסית של acyl-אנזים (CoA) thioesters, מערכת טסיות המבודדת יכולה לשמש כדי לבחון מטבוליזם הפחמן. באופן ספציפי, אנו מדווחים על השימוש תיוג מטבולית עם איזוטופ יציב (לא רדיואקטיבי) שכותרתו [13 C 6] -glucose ו [13 C 16] -palmitate לחקור ההתאגדות של [13 C] -הוסף תווית לתוך acetyl- המטבוליט חשוב CoA דרך הגליקוליזה או חמצון חומצות שומן. זה מספק פלטפורמה חזקה, להכליל, צדדי בשל המעורבות הנרחבת של מיני acyl-CoA reductase ב הביוכימיים 13,24 ואת העקיבות של מערכת זו לבחינת משתנים אחרים, כגון עיכוב שאני מורכב עם rotenone 3,33. בנוסף המידע המופיע בפרוטוקול בהמשך, לסקירה נרחבת של האמצעים שננקטו על תיוג איזוטופ ועבור ניתוחים מבוססי LC-MS ניתן למצוא Basu ובלייר 4.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
משפט ואתיקה: כל הפרוטוקולים בנושא הטיפול דגימות האדם פעל בהתאם להנחיות של ועדת האתיקה לניסויים בבני אדם של אוניברסיטת פנסילבניה.
1. הכנת מאגרי 100x פתרונות מניות
2. בידוד טסיות
הערה: שיטה זו ניתנת טסיות נגזרה דם שלמים או משקיות טסיות. הנתונים לדוגמה הכלול במסמך שהוכןבאמצעות טסיות נגזרה שקיות טסיות. עיין Basu et al. 5 לקבלת פרטים נוספים לגבי השימוש טסיות מבודדים מהדם כולו.
3. ביצוע ניסוי
4. מרווה ו CoA הפקה
5. הגדרת HPLC
6. הגדרת ספקטרומטר מסות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי להדגים את התועלת של מתודולוגיה זו יש לנו לשכפל את יכולת ההכללה של הסתגלות מטבולית מפצה שתואר לעיל וכתוצאה מחשיפה rotenone. ממצא זה היה זוהה בעבר במודלי תרבית תאי חקירה זו נועדה לבדוק אם משמרת מטבולית זו מתרחשת גם טסיות, שהן anuclear ולא נוטה לאותו חפצים הניסיונות כמו תרבית תאים. עבודה זו בוצעה עם טסיות בן 6 ימים ממרכז הטראומה פן, אשר היה נחשב זקן מדי עבור עירוי אדם, למרות שהם שמרו על הפעילות המטבולית שלהם. הבידוד בוצע כפי שמוצג באיור 1....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הנה הראינו את התועלת של טסיות מבודדת כפלטפורמה ללימוד מטבוליזם במיטוכונדריה מוטרדת. באופן ספציפי, יש לנו מאופיין הסתגלות מטבולית בתגובת עיכוב שאני מורכב ידי rotenone.
המחקר הנוכחי הרחיב ממצאים שדווחו בעבר על עצם את התפקיד של עיכוב שאני מורכב ידי rotenone בשורות תאיות כדי טסיות אדם. חשוב לציין, זה חשף כי גם rotenone עכבות טסיות succinyl-CoA היווצרות, מגורה עלייה טסיות βHB-CoA ולא השפיעו על רמות הטסיות של אצטיל-CoA...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.
אנו מכירים את התמיכה של מענקים NIH P30ES013508 ו T32ES019851.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>ריאגנט | |||
| נתרן כלורי (NaCl) | סיגמא-אולדריץ' | 746398 | |
| נתרן ביקרבונט (NaHCO<תת>3) | סיגמא-אולדריץ' | S5761 | |
| סידן כלוריד דיהידראט (CaCl<תת>2 * H<תת>2O) | סיגמא-אולדריץ' | 223506 | |
| אשלגן כלורי (KCl) | Sigma-Aldrich | P9541 | |
| מגנזיום כלוריד (MgCl2) | Sigma-Aldrich | 208337 | |
| גלוקוז | סיגמא-אולדריץ' | G8270 | |
| 13C6-Global | סיגמא-אולדריץ' | 389374 | |
| חומצה פלמיטית | קיימן | 10006627 | |
| 13C16-Palmitic Acid | Sigma-Aldrich | 605573 | |
| Rotenone | Sigma-Aldrich | R8875 | |
| Trichloro Acetic Acid | Sigma-Aldrich | T6399 | |
| 5-Sulfosalicylic Acid | Sigma-Aldrich | 390275 | |
| Acetonitirle | Fischer Scientific | A996-4 | (optima) |
| מים (H2O) | פישר סיינטיפיק | W7-4 | (אופטימה) |
| חומצה פורמית | פישר סיינטיפיק | 85171 | אופטימה) |
| דימתיל סולפוקסיד | סיגמא-אולדריץ' | 472301 | |
| אתנול | פישר סיינטיפיק | 04-355-222 | |
| מתנול | פישר סיינטיפיק | A454-4 | (אופטימה) |
| אמוניום אצטט | פישר סיינטיפיק | A639-500 | |
| 2 מ"ל צינורות אפנדורף | BioExpress | C-3229-1 | |
| בקבוקוני LC (פלסטיק) | מים | 186002640 | |
| 10 מ"ל צינורות צנטריפוגה מזכוכית | Kimble Chase | 73785-10 | |
| Oasis Solid Phase Extraxtion (SPE) עמודים | Waters | WAT094225 | |
| Pastuer Pipets | פישר סיינטיפיק | 13-678-200 | |
| שם | Company | Catalog Number | Comments |
| >Equipment | |||
| CO2 חממה עם מעטפת מים | Nuaire | AutoFlow NU-8500 | |
| ספקטרומטר מסה משולש קוואדרופולה | תרמו מדעי | Finnigan TSQ קוונטי | |
| HPLC | תרמו מדעי | Dionex Ultimate 3000 | |
| מקור | תרמו מדעי | HESI II | |
| HPLC עמודה | Phenomenex | Luna C18 | 3 μ M גודל חלקיקים, 200 מ"מ x 2 מ"מ |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה