Autophagy ההפעלה מועילה במניעת מספר מחלות. אחת הגישות הפיזיולוגיות לגרום autophagy in vivo הוא פעילות גופנית. כאן אנו מראים כיצד להפעיל autophagy ידי פעילות אירובית ולמדוד רמות autophagy בעכברים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
Autophagy ההפעלה מועילה במניעת מספר מחלות. אחת הגישות הפיזיולוגיות לגרום autophagy in vivo הוא פעילות גופנית. כאן אנו מראים כיצד להפעיל autophagy ידי פעילות אירובית ולמדוד רמות autophagy בעכברים.
אוטופגיה היא מסלול פירוק ליזוזומלי החיוני להומאוסטזיס, תפקוד והתמיינות של תאים. בתנאי לחץ, אוטופגיה מושרית ומכוונת למטענים שונים, כגון ציטוזול בתפזורת, אברונים פגומים וחלבונים לא מקופלים, לפירוק בליזוזומים. מולקולות התזונה המתקבלות ממוחזרות בחזרה לציטוזול לצורך סינתזת חלבון חדשה וייצור ATP. להגברת האוטופגיה יש השפעות מועילות נגד פתוגנזה של מחלות רבות, ודווח על אסטרטגיות פרמקולוגיות ופיזיולוגיות להפעלת אוטופגיה. פעילות אירובית זוהתה לאחרונה כגורם יעיל לאוטופגיה באיברים מרובים בעכברים, כולל שרירים, כבד, לב ומוח. כאן אנו מראים נהלים לגרימת אוטופגיה in vivo על ידי תרגיל הליכון מאולץ או ריצת גלגלים מרצון. אנו גם מדגימים שיטות מיקרוסקופיות וביוכימיות לניתוח כמותי של רמות אוטופגיה ברקמות עכבר, תוך שימוש בחלבוני הסמן LC3 ו-p62 המועברים לליזוזומים ומתפרקים בהם יחד עם אוטופאגוזומים.
Autophagy הינו מסלול השפלה שמור באבולוציה, אשר נגרמת בתגובה לתנאי קיצון שונים כגון הרעבה היפוקסיה 1, 2. במהלך autophagy, שלפוחית כפולת הממברנה, שנקראה autophagosomes, לשלב רכיבי subcellular מיותרים או פגומים ולהעביר אותם לתוך lysosomes שפל 3. Autophagy בסל חיוני לתפקוד הסלולר ופיתוח האורגניזם, autophagy הבסיס לקוי הוא מעורב הפרעות רבות, כולל ניוון מוחיים, tumorigenesis וסוכרת מסוג 2 4, 5, 6.
Inducer autophagy הפיזיולוגי הידוע ביותר הוא רעב. עם זאת, יש לו שתי מגבלות עיקריות. ראשית, רעב לוקח תקופה ארוכה כדי לגרום autophagy ביעילות בבעלי חיים, למשל, 48 שעות של הגבלת מזון בעכבריםברוב האיברים. שנית, רעב בקושי גורם autophagy המוח, בשל אספקת חומרי מזון יציבה יחסית במוח. למעשה, זה גם קשה לזהות אינדוקצית autophagy ידי מעורר-מולקולה קטנה, כמו תרופות רבות לא יכולות לעבור את מחסום דם המוח. לכן, כדי לנתח טוב יותר את הפונקציה של הפעלת autophagy בהיווצרות מחלה, גילינו לאחרונה כי פעילות גופנית היא שיטה פיזיולוגית חזקה יותר כדי לגרום autophagy בתוך פרק הזמן קצר 7, 8, 9. בהשוואה רעבה, autophagy מושרה ביעילות על ידי הפעלת הליכון מהר ככל 30 דקות. וכך, פעילות גופנית היא גישה פיזיולוגית נוחה ורב-עצמה כדי ללמוד את המנגנון של autophagy בתיווך יתרונות בריאות ולמניעת מחלות.
ישנן מספר סמנים חלבוניים לצורך זיהוי של פעילות autophagy, כולל LC3 ו p62. LC3 (1A חלבון הקשורים microtubule / 1B-אור גהיין 3) הוא חלבון cytosolic (LC3-אני טופס) כי הוא מצומדות כדי PE (phosphatidylethanolamine) על אינדוקציה autophagy. PE-lipidated LC3 (טופס LC3-II) מגויס על ממברנות autophagosomal וניתן להשתמש בו כדי להמחיש autophagosomes כאשר שכותרתו עם GFP. טרנסלוקציה שלה מן cytosol כדי punctate מבנים של autophagosomes תחת מיקרוסקופ הוא אינדיקציה אינדוקציה autophagy. p62 הוא קולטן מטענים עבור מצעים autophagy (כגון חלבונים ubiquitination), והוא שולב autophagosomes גם כן. מאחר והחלבון נפגע lysosomes יחד עם autophagosomes, רבדיו ניתן להשתמש כדי למדוד את שטף autophagy. כאן אנו מראים כיצד להשתמש סמנים אלה לכמת autophagy ברקמות עכבר שונים המושרה על ידי פעילות גופנית אירובית, כולל פעילות גופנית כפויה (הליכון) ופעילות גופנית מרצון (ריצה גלגלים). אותו הנהלים יכולים לחול גם על in vivo מדידת autophagy לאחר הטיפול של מעוררים אחרים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הנהלים הקשורים בבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות שאושרו על ידי טיפול בבעלי חיים מוסדיים אוניברסיטת נורת'ווסטרן ועדת שימוש (IACUC).
1. מודלים עכבר
Autophagy 2. הנגרמת ממאמץ
3. Autophagy הערכת שטף
רקמות 4. קציר קיבוע
5. ניתוח הדמיה של ה- GFP-LC3 puncta
6. ניתוח כתם המערבי על מרקרים Autophagy
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה מתאר שתי שיטות שונות כדי לגרום autophagy ברקמות עכבר על ידי פעילות אירובית: סך של 90 דקות של פעילות גופנית כפויה על הליכון רב-ליין ולפניו ימים של הסתגלות; או שבועות של פעילות גופנית מרצון על גלגל ריצה שמוצג עכברים חד שוכן. בכל פרוטוקול פעילות גופנית, אנו יכולים למדוד את השטף autophagy ידי מיקרוסקופ פלואורסצנטי וניתוח כתם המערבי באיברים שונים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
Autophagy הוא תהליך קטבולי המספק אנרגיה ומפחית רעילות על ידי השפלה lysosomal של רכיבים הציטופלסמה או אברונים פגומים. לימוד autophagy חשוב להבין הסדרת הומאוסטזיס הסלולר מנגנוני תגובת לחץ. מודלים ומתודולוגיות חדשים צצים בתחום המחקר 15, כדי ללמוד כיצד autophagy לקוי תורם תהליכים פתולוגיים רבים 16, 17.
מניעת מזון (רעב) ואינדוקציה תרופת...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
אנו מודים למעבדה להיסטולוגיה ופנוטיפ של עכברים באוניברסיטת נורת'ווסטרן על התמיכה הטכנית והסיוע, ול-Noboru Mizushima (אוניברסיטת טוקיו) על אספקת עכברים טרנסגניים GFP-LC3. A.R. ו-C.H. נתמכו על ידי קרנות הסטארט-אפ מאוניברסיטת נורת'ווסטרן ומענק מהמכונים הלאומיים לבריאות (DK094980).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| הליכון | קולומבוס מכשירים | 150-RM Exer 3/6 | |
| גלגל ריצה עכבר | סופר פט | קוטר 100079365 11.4 ס"מ | |
| מד מרחק | פעמון לוח מחוונים 100 | ||
| משאבת מזרק | KD Scientific | KDS100 | |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי | ניקון | דגם: מיקרוסקופ הפוך ECLIPSE | |
| Cryostat | Leica | CM 1850UV | |
| הומוגנייזר | IKA | 003737001 / דגם: T10 Basic S1 | |
| Chloroquine | CAYMAN CHEMICAL COMPANY | 14194 | |
| Parafolmaldehye | SIGMA-ALDRICH | P6148 | נדרש ציוד הגנה אישי. מוצר זה עשוי לשחרר גז פורמלדהיד, כימיקל הידוע כגורם לסרטן. |
| מדיה הרכבה | Vector Laboratories | H-1200 | |
| p62 נוגדן | BD Biosciences | 610833 | |
| נוגדן LC3 | Novus Biologicals | NB100-2220 | |
| 2x Laemmli Sample Buffer | Bio-Rad Laboratories | 161-0737 | |
| ImageJ | NIH |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.