על ידי ביצוע מחקרים מבוססי אורגניזמים ותרביות תאים, הוכח כי עיכוב חלבון מעכב Raf kinase (RKIP) יכול להפחית פרופטוזיס עצבי לאחר דימום תוך מוחי ספונטני, ובכך להפחית את הפגיעה המוחית. ההגנה הציטולוגית הנצפית מתעוררת באמצעות אפנון ציר האיתות NRF2/HO-1 .
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר מחקר
על ידי ביצוע מחקרים מבוססי אורגניזמים ותרביות תאים, הוכח כי עיכוב חלבון מעכב Raf kinase (RKIP) יכול להפחית פרופטוזיס עצבי לאחר דימום תוך מוחי ספונטני, ובכך להפחית את הפגיעה המוחית. ההגנה הציטולוגית הנצפית מתעוררת באמצעות אפנון ציר האיתות NRF2/HO-1 .
חלבון מעכב קינאז ראף (RKIP), חבר עיקרי במשפחת החלבונים קושרי פוספטידיל-אתנולמין, מוכר במעורבותו בתהליכים פיזיולוגיים שונים, כולל התמיינות תאים, נדידה, מחזור תאים ואפופטוזיס. מחקר זה בחן את תפקידו בפרופטוזיס עצבי בעקבות דימום תוך מוחי ספונטני (ICH) והמנגנונים הנלווים. מודל תאי של ICH ספונטני פותח באמצעות תאי פאוכרומוציטומה של חולדה מתורבתים (PC12) מגורים עם המין. כדאיות התאים, ביטוי RNA, רמות מיני חמצן תגובתיים (ROS) והידרופרוקסיד שומנים (LPO) הוערכו. בנוסף, נמדדו רמות ביטוי החלבון. מחקר זה אישר כי עיכוב RKIP מגן על עצבים במבחנה לאחר ICH. השפעה זו הייתה קשורה לביטוי מוגבר של גלוטתיון פרוקסידאז 4 (GPX4) וירידה בביטוי של acyl-CoA סינתטאז משפחה ארוכת שרשרת 4 (ACSL4), יחד עם רמות ROS ו-LPO בנוירונים. עיכוב RKIP הוכיח תפקיד מגן מפני פרופטוזיס עצבי במבחנה לאחר ICH, פוטנציאלית באמצעות הפעלת מסלול גורם 2/heme oxygenase-1 הקשור לגורם הגרעיני E2 (NRF2/HO-1). מנגנון זה עשוי להציע תובנות לגבי אסטרטגיות טיפוליות המכוונות לפרופטוזיס עצבי ב-ICH.
דימום תוך מוחי ספונטני (ICH) הוא מצב כלי דם מוחי המאופיין בדימום עקב נזק לכלי הדם התוך גולגולתיים, נמק וקרע בכלי הדם, המשפיע בדרך כלל על גרעיני הבסיס ומייצג תת-סוג עיקרי של שבץ דימומי1. שיעור התמותה בקרב חולים המאובחנים עם ICH הוא כ-50%, וחלק ניכר מהמחלימים חווים אובדן עצמאות חמור2. אפשרויות הטיפול הנוכחיות ב-ICH ספונטני מוגבלות, כאשר לא הוכח כי טיפולים קיימים מפחיתים משמעותית את התמותה או משפרים באופן ניכר את התוצאות הנוירולוגיות לאחר ICH.
פרופטוזיס, צורה תלויה בברזל של מוות תאי מתוכנת, מוגדרת על ידי חמצון שומנים, הצטברות יונים ברזליים ודלדול גלוטתיון, מה שמבדיל אותו מצורות אחרות של מוות תאי מתוכנת במונחים גנטיים, מורפולוגיים וביולוגיים3. עדויות הולכות וגדלות מדגישות את תפקידו של פרופטוזיס עצבי בפתולוגיה של ICH. חלבון מעכב קינאז של Raf (RKIP), הידוע גם בשם חלבון קושר פוספטידיל-אתנולמין 1 (PEBP1), מעורב בהתפתחות העצבית ויוצר את קומפלקס 15LOX/PEBP1 באמצעות קשירתו ל-15-ליפוקסיגנאז (15LOX), מווסת מרכזי של פרופטוזיס4. עם זאת, התפקיד והמנגנונים הספציפיים של RKIP בפרופטוזיס הקשורים להתקדמות של ICH ספונטני נותרו לא נחקרים.
מחקר זה בחן את ההשפעות האנטי-פרופטוזיס של עיכוב RKIP על נוירונים, והראה כי עיכוב ביטוי RKIP יכול לדכא פרופטוזיס עצבי בעקבות ICH, פוטנציאלית באמצעות הפעלת מסלול פקטור 2/heme oxygenase-1 הקשור לגורם הגרעיני E2 (NRF2/HO-1). ממצאים אלה משמעותיים לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות המכוונות לפתוגנזה של ICH.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תרבית של תאי PC12
קו התאים PC12 הופץ במכון רוזוול פארק ממוריאל 1640 (RPMI-1640) מדיום גידול המכיל 10% סרום בקר עוברי (FBS) ו-1% פניצילין/סטרפטומיצין, עם תחזוקה שוטפת בתנאי תרבית סטנדרטיים (37 מעלות צלזיוס, 5% אטמוספירה לחה CO2). עבור פרוצדורות ניסיוניות, תאים דבקים צופו על כלי תרבית ואפשרו להם להתרבות עד להשגת חד-שכבות כמעט מתכנסות (כ-90% כיסוי פני השטח). דיסוציאציה תאית הושגה באמצעות טיפול אנזימטי באמצעות תמיסת טריפסין-EDTA של 0.25%, ואחריה שלושה מחזורי תת-תרבות עוקבים כדי להבטיח יציבות אוכלוסייה. תאים מעובדים הוקצו לאחר מכן ליישומים ניסיוניים במורד הזרם ולהערכות אנליטיות.
מבחני כדאיות תאים
כדאיות התאים הוערכה כדי להעריך את הציטוטוקסיות של המין ולוקוסטטין על תאי PC12, בהתאם להוראות שסופקו על ידי יצרן ערכת הבדיקה. תאי PC12 נזרעו באופן אחיד בצלחות של 96 בארות ותרבו עם המין או לוקוסטין במשך 24 שעות. לאחר שטיפה עם מי מלח עם חוצץ פוספט (PBS), התאים הודגרו במדיום RPMI-1640 המכיל תמיסת מלח טטרזוליום 10% למשך 90 דקות בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס. ערכי הצפיפות האופטית (OD) נמדדו לאחר מכן ב-450 ננומטר באמצעות קורא מיקרו-פלטות.
תגובת שרשרת פולימראז כמותית של שעתוק הפוך (RT-qPCR)
סך ה-RNA הופק מתאי PC12 באמצעות מגיב מיצוי RNA. ראשית, הדגימה הומוגנית במגיב המיצוי, מה שמבטיח ליזה יסודית. כלורופורם נוסף לתערובת, ניער במרץ וצנטריפוגה כדי להפריד בין השלבים (12,000 × גרם, 15 דקות, 4 מעלות צלזיוס). השלב המימי המכיל את ה-RNA נאסף, וה-RNA הושקע על ידי הוספת איזופרופנול (שלב מימי: iPrOH = 1:1) ודגירה בטמפרטורת החדר. צנטריפוגה נעשתה כדי לגלול את ה-RNA (12,000 × גרם, 10 דקות, 4 מעלות צלזיוס), 1 מ"ל של 70% אתנול נוסף להסרת זיהומים, ולבסוף, כדור ה-RNA הומס במים נטולי RNase לאחסון ב-80 מעלות צלזיוס. תבניות DNA משלימות (cDNA) נוצרו על ידי שעתוק הפוך עם RT Master Mix. התבניות שהתקבלו דוללו לאחר מכן ביחס של 1:5 ועברו PCR כמותי בזמן אמת במכשיר PCR בזמן אמת. כל דגימה הוגברה בשלוש עותקים, והכמות היחסית של תוצר ה-PCR הייתה ממוצעת. הפריימרים המשמשים מפורטים בטבלה 1, כאשר β-אקטין משמש כגן משק הבית. ריכוז ה-mRNA היחסי נקבע באמצעות הנוסחה E = 2−ΔΔCt, וערך מחזור הסף הקריטי (CT) נרשם עבור כל תגובה.
מבחני מיני חמצן תגובתיים תוך-תאיים (ROS) והידרופרוקסיד שומנים (LPO)
רמות ROS ו-LPO נמדדו באמצעות ציטומטריית זרימה. תאי PC12 טופלו בהמין (80 מיקרומטר), לוקוסטין (5 מיקרומטר) ו-ML385 (5 מיקרומטר) במשך 24 שעות ונשטפו 3 פעמים עם PBS בכלים. לאחר מכן התאים הודגרו בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס עם 5% CO2 למשך 40 דקות בנוכחות 2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA), בדיקת ROS, ו-BODIPY 581/591 C11, בדיקה LPO. לאחר שטיפות PBS להסרת בדיקות עודפות, עוצמת הקרינה נמדדה על ידי ציטומטריית זרימה. אסטרטגיית שער עקבית יושמה על פני כל הדגימות: ראשית, תאים היו מגודרים על FSC-A לעומת SSC-A כדי לא לכלול פסולת, לאחר מכן, תאים בודדים נבחרו על ידי שער FSC-A לעומת FSC-H. תאים לא מוכתמים ותאים שטופלו בהמין בלבד שימשו כבקרות שליליות וחיוביות לקביעת פיצוי הקרינה והשערים. הנתונים נותחו באמצעות התוכנה המקושרת.
מיצוי חלבון וכתם מערבי
מיצוי חלבון כולל
הסופרנטנט של תאי PC12 שטופלו הושלך, ואחריו שלוש שטיפות עם PBS קר כקרח. התאים נקצרו באמצעות טריפסין וצנטריפוגה ב-200 × גרם למשך 5 דקות. לאחר הסרת הסופרנטנט, גלולת התא הומוגנית במאגר ליזה קר של בדיקת רדיו-אימונו-משקעים (RIPA) המכיל 10% מעכב פרוטאז ו-10% מעכב פוספטאז. לאחר דגירה של 30 דקות על קרח, הליזאט צנטריפוגה ב-12,000 × גרם למשך 15 דקות ב-4 מעלות צלזיוס. הסופרנטנט השקוף עורבב עם חוצץ העמסה (4:1) וחומם ב-95 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות כדי לנטרל חלבונים. דגימות חלבון אוחסנו בטמפרטורה של -80 מעלות צלזיוס לשימוש לאחר מכן.
ניתוח כתמים מערביים
החלבונים הופרדו על ידי SDS-PAGE באמצעות ג'ל ערימה וג'ל פירוק, עם דגימות שהועמסו לבארות. אלקטרופורזה בוצעה ב-80 וולט עבור ג'ל הערימה ו-120 וולט עבור הג'ל הפתרון. חלבונים הועברו לקרום פלואוריד פוליווינילידן (PVDF) (מופעל מראש במתנול למשך דקה) באמצעות מערכת העברה בזרם קבוע של 300 mA למשך 1-2 שעות. הממברנה נחסמה עם חלב דל שומן 5% ב-TBST למשך שעתיים בטמפרטורת החדר כדי למנוע קשירה לא ספציפית. לאחר שלוש שטיפות עם TBST (10 דקות כל אחת), הממברנה הודגרה למשך הלילה ב-4 מעלות צלזיוס עם הנוגדנים העיקריים הבאים מדוללים ב-TBST: ארנב נגד ACSL4 (1:1,000), ארנב נגד GPX4 (1:1,000), ארנב נגד HO-1 (1:2,000), ארנב נגד NRF2 (1:1,000), ארנב נגד RKIP (1:1,500) ועכבר נגד β-אקטין (1:5,000). הממברנה נשטפה במשך 3 x 10 דקות עם TBST והודגרה בנוגדנים משניים מצומדים ל-HRP למשך שעתיים בטמפרטורת החדר: IgG נגד עכבר עז (1:1,000) עם תווית HRP, IgG נגד ארנב עז (1:1,000). לאחר שטיפות TBST נוספות במשך 3 x 5 דקות, אותות חלבון הודגמו באמצעות ערכת ECL Western Blot וכומתו באמצעות תוכנת ImageJ.
צביעה אימונופלואורסצנטית
תאים נזרעו על כיסויים שהונחו מראש בצלחות תרבית ואפשרו להם להידבק. לאחר טיפולים ניסיוניים, הסופרנטנט הושלך, והתאים נשטפו פי 3 עם PBS. התאים נקבעו עם 4% פרפורמלדהיד (PFA) למשך 15 דקות בטמפרטורת החדר, ולאחר מכן שלוש שטיפות PBS. לאחר מכן, התאים עברו חדירה עם 0.1% Triton X-100 למשך 10 דקות בטמפרטורת החדר ונשטפו 3x עם PBS. קשירה לא ספציפית נחסמה על ידי דגירה עם אלבומין 3% בסרום בקר (BSA) למשך 30 דקות בטמפרטורת החדר. הנוגדנים הראשוניים הופעלו במהלך הלילה בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס: ארנב נגד HO-1 (1:500), ארנב נגד NRF2 (1:500). לאחר שלוש שטיפות PBS למחרת, התאים הודגרו עם נוגדנים משניים פלואורסצנטיים בחושך למשך שעה אחת בטמפרטורת החדר: Alexa Fluor 488 עם התווית Goat Anti-Rabbit IgG (1:500). לאחר השטיפות הסופיות, הדגימות הורכבו עם מדיום הרכבה המכיל 4',6-דיאמידינו-2'-פנילינדול (DAPI) לצביעה נגדית גרעינית. התמונות צולמו באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר קונפוקלי.
ניתוח סטטיסטי
נתוני המדידה בוטאו כממוצע ± סטיית תקן (S.D). נתונים כמותיים המייצגים תוצאות משלוש בדיקות שכפול בלתי תלויות נלקחו לניתוח. עבור השוואות בין שתי קבוצות, יושם מבחן t, בעוד שניתוח שונות חד כיווני (ANOVA) שימש להשוואות בין מספר קבוצות, ואחריו מבחן הפוסט הוק של טוקי להשוואות מרובות. ערך p < 0.05 נחשב מובהק סטטיסטית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המין יכול לגרום לנזק לקרום הפלזמה, ולכן הוא משמש לעתים קרובות לבניית מודלים של תאים במבחנה של ICH. מחקר זה חקר את ההשפעות של טיפול בהמין בריכוזים ומשכים משתנים על כדאיות תאי PC12, תוך ניתוח דינמיקת ביטוי חלבון RKIP בתנאי ניסוי מתאימים באמצעות ניתוח כתמים מערביים (איור 1A). כדאיות התאים הופחתה משמעותית בריכוזי המין של 60 מיקרומטר ומעלה (איור 1B), והפחתה זו התרחשה באופן תלוי מינון עם עלייה בריכוזים. יתר על כן, ציטוטוקסיות המין הייתה תלוית זמן, והגיעה לשיא...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה חקר את ההשפעות והמנגנונים הבסיסיים של הפלת RKIP על פרופטוזיס הנגרמת על ידי ICH בסביבה חוץ גופית . גירוי של תאים עם המין מעורר מתח חמצוני, המלווה בייצור מוגזם של ROS ו-LPO, ובכך מקדם פרופטוזיס. עיכוב ביטוי RKIP אנדוגני מאיץ את ה-NRF2 המשוחרר לטרנסלוקציה לתוך הגרעין ולהיקשר לאלמנט התגובה נוגדת החמצון (ARE), ומתחיל את השעתוק של גנים נוגדי חמצון במורד הזרם. HO-1, אנזים מפתח במטבוליזם הם ואחד היעדים במורד הזרם של NRF2, מפעיל השפעות...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי לא ידוע על אינטרסים פיננסיים מתחרים או קשרים אישיים שיכולים היו להשפיע על העבודה המדווחת במאמר זה.
מחקר זה נתמך על ידי מענקים מפרויקט ועדת הבריאות העירונית של ננטונג (MS2022015) ופרויקט לשכת המדע והטכנולוגיה של ננטונג (JCZ2023022).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 488 מתויג ל-Goat Anti-Rabbit IgG | ביוטיים ביוטק | A0423 | |
| נוגדן אנטי-ACSL4 | איתות סלולרי | 38493T | |
| נוגדן אנטי-GPX4 | איתות סלולרי | 59735S | |
| נוגדן אנטי-HO-1 | MedChemExpress | HY-P80499 | |
| נוגדן אנטי-NRF2 | איתות סלולרי | 12721T | |
| נוגדן אנטי-RKIP | אבקאם | AB76582 | |
| נוגדן אנטי-ובטא-אקטין | אבקאם | ab179467 | |
| BeyoECL Plus | ביוטיים ביוטק | P0018M | |
| BSA | NCM ביוטכנולוגיה | WB6504-100g | |
| ערכת ספירת תאים-8 | ביוטיים ביוטק | C0037 | |
| הצלת תאים | NCM ביוטכנולוגיה | C40050 | |
| ChamQ SYBR Color qPCR Master Mix | ואזימה | שאלה 411-02 | |
| DMSO | ביוטיים ביוטק | ST038 | |
| סרום בקר עוברי | גיבקו | A5670801 | |
| פריזמת GraphPad | |||
| המין | MedChemExpress | HY-19424 | |
| HiScript Q RT SuperMix ל-qPCR (+gDNA wiper) | ואזימה | R123-01 | |
| IgG נגד עכבר עזים שמסומן על ידי HRP | תרמו | C31430100 | |
| IgG המסומן על ידי HRP כ-Goat Anti-Rabbit IgG | תרמו | C31460100 | |
| ערכת בדיקת תוכן למי חמצן שומנים (LPO) | סולרביולוגיה | BC5245 | |
| לוקוקוסטין | MedChemExpress | היי-W013411A | |
| ML385 | MedChemExpress | HY-100523 | |
| הרכבה של מדיום? אנטיפיידינג (עם DAPI) | סולרביולוגיה | S2110 | |
| אבקת חלב ללא שומן | סולרביולוגיה | D8340 | |
| PBS (אבקה?pH7.2-7.4) | סולרביולוגיה | P1010 | |
| PC-12Adh | ביוטכנולוגיה ביו-צ'אנל נאנג'ינג | BC-C-RA-005 | |
| נוזל פניצילין-סטרפטומיצין | סולרביולוגיה | P1400 | |
| PRMI-1640 | גיבקו | A1049101 | |
| קוקטייל מעכבי פרוטאז ופוספטאז לשימוש כללי, פי 50 | ביוטיים ביוטק | P1045 | |
| סמן חלבון | תרמו | 26617 | |
| PVDF | מיליפור | RIKB43638 | |
| ערכת בדיקת מיני חמצן תגובתי | סולרביולוגיה | CA1410 | |
| בופר RIPA (גבוה) | סולרביולוגיה | R0010 | |
| ערכת הכנה מהירה של ג'ל SDS-PAGE | אפיזים | PG110 | |
| בופר טעינת דגימות SDS-PAGE, 5x | ביוטיים ביוטק | P0015 | |
| TritonX-100 | סולרביולוגיה | IT9100 | |
| טריזול | תרמו | 15596018CN | |
| תמיסת טריפסין-אדטה? 0.25% (ללא פנול אדום) | סולרביולוגיה | T1300 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.