הבנת ההשפעה של חומרי הדברה אורגנוכלורין סביבתיים (OCPs) על תפקוד המיטוכונדריאלי בהפטוציטים חשוב לחקור את המנגנון של OCPs גורם להפרעות מטבוליות. נייר זה מציג שיטות מפורטות על זיהוי פונקציית המיטוכונדריה הכבד.
Method Article
הבנת ההשפעה של חומרי הדברה אורגנוכלורין סביבתיים (OCPs) על תפקוד המיטוכונדריאלי בהפטוציטים חשוב לחקור את המנגנון של OCPs גורם להפרעות מטבוליות. נייר זה מציג שיטות מפורטות על זיהוי פונקציית המיטוכונדריה הכבד.
נייר זה מציג שיטות מפורטות על זיהוי תפקוד המיטוכונדריאלי הכבד להבנה טובה יותר של הגורם להפרעות מטבוליות הנגרמות על ידי חומרי הדברה אורגנוכלורין סביבתיים (OCPs) בהפטוציטים. תאי HepG2 נחשפו β-hexachlorocyclohexane (β-HCH) במשך 24 שעות במינון שווה ערך של חשיפה פנימית באוכלוסייה הכללית. Ultrastructure בהפטוציטים נבדק על ידי מיקרוסקופאלקטרונים שידור (TEM) כדי להראות את הנזק של המיטוכונדריה. תפקוד המיטוכונדריה הוערך עוד יותר על ידי עוצמת פלואורסצנטי מיטוכונדריאלי, אדנוסין 5'-טריפוספט (ATP) רמות, קצב צריכת חמצן (OCR) ופוטנציאל קרום מיטוכונדריאלי (MMP) בתאי HepG2 דגירה עם β-HCH. עוצמת המיטוכונדריה פלואורסצנטית לאחר מוכתם על ידי בדיקה פלואורסצנטי ירוק מיטוכונדריאלי נצפתה עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי. תגובת לוציפרין-לוציפראז שימשה לקביעת רמות ATP. MMP זוהה על ידי צבע cationic JC-1 וניתח תחת ציתימת זרימה. OCR נמדד עם מנתח שטף extracellular. לסיכום, פרוטוקולים אלה שימשו לזיהוי פונקציה מיטוכונדריאלית בהפטוציטים עם לחקור נזקי המיטוכונדריה.
ההשפעות של חומרי הדברה אורגנוכלורין (OCPs) על בריאות, למשל התערבות הרבייה, רעילות חיסונית, שינויים מטבולייםנחקרו בעבר 1,,2,3. השיטות לזיהוי חילוף חומרים תאי ולגלות תפקוד מיטוכונדריאלי אפשרו למדענים להבין את התפקיד של תפקוד המיטוכונדריה (כלומר.רמות STAT3 מיטוכונדריאלי, לקטאט, pyruvate, יחס לקטר-pyruvate, קואנזים Q10, דליפת פרוטון מיטוכונדריאלי, bioenergetics, biogenesis, ודינמיקה) בתחומים כגון הזדקנות, השמנת יתר, סוכרת, תפקוד לב וכלי דם,סרטן, רעילותבטיחות 4,5,6,7. בעיתון זה, אנו מתארים את השיטות על הערכת תפקוד מיטוכונדריאלי שנגרם על ידי OCPs.
חשפנו תאי HepG2 β-hexachlorocyclohexane (β-HCH), OCPs נציג אחד, במשך 24 שעות במינון שווה ערך לחשיפה פנימית של אדם. ראשית, TEM הוחל כדי לצפות במבנה האולטרה של hepatocytes, כגון גרעין, מיטוכונדריה ו אנדופלסמי רטיטולום8. בהשוואה למיקרוסקופים רגילים, TEM מאפשר לחקור את מבנה האולטרה-תלת-מידי והתלת-מיויד של תאים ורכיבי תאים (קווי תאים או רקמה), מורפולוגיה, הרכב כימי, כמו גם פונקציה של חומרים טבעיים או מלאכותיים המגללים תפקיד מרכזי במדע ובטכנולוגיה המודרניים. תפקוד המיטוכונדריה הוערך עוד יותר על ידי עוצמת פלואורסצנטי מיטוכונדריאלי, אדנוסין 5'-טריפוספט (ATP) רמות, קצב צריכת חמצן (OCR) ופוטנציאל קרום מיטוכונדריאלי (MMP)בתאי HepG2 דגירה עם β-HCH. ירוק מיטו-גשש הוא בדיקה פלורסנט ירוק המיטוכונדריה שיכול לשמש כתמי פלואורסצנט מיטוכונדריאלי ספציפי תא חי. המיטוכונדריה בהפטוציטים הוכתמה על ידי תמיסה ירוקה מיטו-גשש ועוצמת פלואורסצסצנציה מיטוכונדריאלית, מספר ודפוס נצפו עם מיקרוסקופ confocal9. בדיקה מיטוכונדריאלית ירוקה פלורסנט יכול לשמש כדי להכתים תאים חיים. בהשוואה לרודמין 123 או JC-1, בדיקה פלואורסצנטית ירוקה מיטוכונדריאלית אינה תלויה בפוטנציאל קרום מיטוכונדריאלי לכתמים מיטוכונדריאליים. רמות ATP נקבעו על ידי ערכת לוציפראז-לוציפרין ומנורמל על ידי ריכוז חלבון. ערכת אחסון ATP יכול לשמש כדי לזהות רמות ATP בפתרונות נפוצים, תאים או רקמות. ערכה זו מבוססת על גחלילית לוציפראז נבליזה על ידי פלואורסצן כדי ליצור פלואורסצנט, כאשר ATP נדרש לספק אנרגיה. כאשר לוציפראז גחלילית ופלואורסצ'ין הם מוגזמים, בטווח ריכוז מסוים, דור הפלואורסצנט הוא פרופורציונלי לריכוז של ATP. בנוסף, ערכה זו תוכננה במיוחד כדי לייעל את הכימותרפיה של ATP. ATP, כמו מולקולות האנרגיה החשובות ביותר, ממלא תפקיד חשוב בתהליכים פיזיולוגיים או פתולוגיים שונים של תאים. שינויים ברמות ATP יכול לשקף פגמים בתפקוד התא, במיוחד ייצור אנרגיה מיטוכונדריאלית. בדרך כלל תחת אפופטוזיס, נמק או במצב רעיל כלשהו, רמות ATP הסלולר מופחת 10. ערכת אסאי MMPs עם JC-1 היא ערכה המשתמשת JC-1 כבדיקה פלורסנט כדי לזהות תאים, רקמות או MMPs מטוהר במהירות וברגישות. זה יכול לשמש לגילוי מוקדם של אפופטוזיס. הצבע cationic JC-1 הוא גשושית פלורסנט המשמשת לזיהוי MMP אשר ניתן לנתח תחת ציתימת זרימה המצוינת על ידי שינויים של יחס פלואורסצנטי ירוק ואדום. כאשר ה-MMP גבוה, JC-1 נצבר במטריצה של המיטוכונדריה כדי ליצור פולימר (אגרגטים J), המייצר פלואורסצנס אדום. כאשר MMP נמוך, JC-1 אינו יכול לצבור, ויוצר מונומר המייצר פלואורסצנס ירוק11. אז היחס של פלואורסץ אדום וירוק יכול לשקף את הרמה של MMP. OCR של תאים הוא אינדיקטור מכריע של תפקוד תאי נורמלי12. הוא נחשב כפרמטר למחקר פונקציה מיטוכונדריאלית. ערכת בדיקת מיטו של התא מספקת שיטה יציבה לניתוח פרמטרים מרכזיים של פונקציית מיטוכונדריאלי. הערכה מספקת בקרת איכות ריגנטים חזוי, כמו גם שיטה סטנדרטית לביצוע בדיקת מיטוכונדריה של תאים. זה יכול לשמש כדי לזהות את כל סוגי התאים, כולל תאים ראשיים, קווי תאים, תאים מושעים, וגם עבור איונים, נמטודות, שמרים ומיטוכונדריה מבודדת.
מדידת OCR יכולה לספק תובנה חשובה לגבי המצב הפיזיולוגי או שינויים של תאים. זה נקבע עם מנתח שטף תות-תאי כדי לזהות בסיס נשימה, דליפת פרוטון, נשימה מקסימלית, מחזור ATP וקיבולת מילואים. בקצרה, לאחר מדידות בסיסיות של OCR, OCR זוהה לאחר הוספה רציפה אוליגומיצין (ATP מינר), FCCP (מיטוכונדריאלי חמצון phosphorylation uncoupler) ואנטימיצין A / rotenone (מעכב של צריכת חמצן)לכל טוב.
במאמץ להקל על הפיתוח של פרוטוקול ספציפי יותר לזיהוי פונקציה מיטוכונדריאלית בהפטוציטים במבחנה, אנו מציגים כאן ניסויים על ידי TEM, מיקרוסקופיה קונפוקלית, luminometer, ציטומטריה זרימה ומנתח שטף חוץ-תאי עם יישום עתידי בחקר תוצאות שליליות הקשורות נזק המיטוכונדריה.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
כל הניסויים ופרוטוקולי הניסוי בוצעו בהתאם להנחיות ולתקנות הרלוונטיות ואושרו על ידי הוועדה האתית המקומית של האוניברסיטה הרפואית של נאנג'ינג.
1. מבנה אולטרה מיטוכונדריאלי על ידי TEM
2. זיהוי עוצמת פלואורסצט מיטוכונדריאלי
3. תסיסה של רמות ATP הסלולר
4. הערכת פוטנציאל קרום מיטוכונדריאלי (MMP) על ידי JC-1
5. מדידות צריכת חמצן (OCR)
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המיטוכונדריה cristae של תאי HepG2 שנחשפו β-HCH נפגעו במידה ניכרת. המיטוכונדריה המפוזרת התרחבה במתינות, בצורה לא סדירה, ורכס המיטוכונדריה נעלם עם ארכיטקטורה מיטוכונדריאלית חריגה יחסית (איור 1).
עוצמת הפלואורסצנס הירוקה הממוצעת, המייצגת את המיטוכונדריה, ירדה בתאי HepG2 החשופים ל-β-HCH(איור 2), כמו גםברמות ATP(איור 3). עוצמת הפלואורסץ ורימת ה-...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
קריטי להצלחת פרוטוקול הזיהוי הוא השימוש במגוון שיטות ניסיוניות כיסו את המחקר מפנוטיפ למנגנון. במחקר זה, תאי HepG2 היו תרבותיים DMEM עם פניצילין וסטרפטומיצין ו 10% סרום של פר העובר. כאשר תאים הגיעו 40-50% confluence, β-HCH (0, 10, 100 ng/mL) נוספו ותווספו במשך 24 שעות. השתמשנו לראשונה TEM אשר הראה את השינויים ultrastructural hepatocyte הנגרמת על ידי OCPs נציג, β-HCH, מראה את הפגיעה של מבנה המיטוכונדריה (איור 1). יתר על כן,הסתערות פלורסנט ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
לסופרים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (גרנט מס' 81573174, 81570574); קרן הנוער המצטיינים של מחוז ג'יאנגסו (SBK2014010296); פרויקט המחקר של משרד החינוך הסיני (213015A); פיתוח התוכנית האקדמית עדיפות של מוסדות להשכלה גבוהה ג'יאנגסו (PAPD), פיתוח מרכזי הדגל של מוסדות להשכלה גבוהה ג'יאנגסו; ותכנית הפרויקט הפתוח של המעבדה לכימיה סביבתית ואקוטוקסיקולוגיה (KF2015-01).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| מיקרוסקופ אלקטרונים הולכה | FEI | Tecnai G2 Spirit Bio TWIN | הדמיה ברזולוציה גבוהה, ניגודיות גבוהה, תצפית והדמיה במינון נמוך, תצפית בטמפרטורה נמוכה, ביצועים אנליטיים יוצאי דופן, אוטומציה לנוחות וביצועים |
| Mito-Tracker Green | Beyotime | C1048 | Mito-Tracker Green הוא בדיקה פלואורסצנטית ירוקה מיטוכונדריאלית שניתן להשתמש בה לצביעה פלואורסצנטית ספציפית לתאים חיים. |
| מיקרוסקופ קונפוקלי סריקת לייזר | Zeiss | 700B | העיצוב קומפקטי, יציב, נתיב האור הוא הקצר ביותר, דיוק אור גבוה, טכנולוגיה יצירתית וטכנולוגיית סריקה מתוחכמת יחד כדי לייצר תמונת דגימה תלת מימדית מושלמת. |
| ערכת בדיקת ATP משופרת | של Beyotime | S0027 | כדי לזהות רמות ATP (אדנוזין 5'-טריפוספט) בתמיסות, תאים או רקמות נפוצות. ניתן לפצל תאים ודגימות רקמה להשלמת הכנת הדגימה, רגישות לזיהוי עד 0.1 ננומול / ליטר, ניתן לשמור על כימילומינסנציה למשך 30 דקות. |
| לומינומטר | Berthold | Centro LB 960 | Luminometer הוא גלאי כימילומינסנציה, דגימת הבדיקה עצמה יכולה להיות קלה, אין צורך לעורר. לומינומטר הוא המכשיר שמזהה כימילומינסנציה. |
| ערכת בדיקת חלבון BCA | Beyotime | P0012 | ערכת בדיקת חלבון BCA היא אחת השיטות הנפוצות ביותר לאיתור ריכוזי חלבון. |
| קורא רב-מצבי | TECAN | InfiniteM200 | קורא Multimode משמש לזיהוי הסכמה לחלבון. |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission