הפרוטוקול מתאר שיטות לחקר שינויים מיקרומורפולוגיים בתאי עצב ומעבר של ציטוכרום מיטוכונדריאלי c על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים של העברה חיסונית.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
הפרוטוקול מתאר שיטות לחקר שינויים מיקרומורפולוגיים בתאי עצב ומעבר של ציטוכרום מיטוכונדריאלי c על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים של העברה חיסונית.
שינויים במיקום החלבון במיקרו-מבנה מציגים לרוב מנגנון ויסות מדויק ברמת האברונים הפתולוגיים. כיצד ללכוד במדויק את המיקום של העברת חלבון אברון זה יש משמעות וערך חיובי לאבחון וטיפול במחלות. מיטוכונדריה ממלאים תפקיד מרכזי בנמק ובמסלול הפנימי של אפופטוזיס. בתנאים רגילים, ציטוכרום c (Cyt c) קיים רק בין הממברנות הפנימיות והחיצוניות של המיטוכונדריה ובגרעין. כאשר תאים עוברים אפופטוזיס, חדירות הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה משתנה, ו-Cyt c משתחרר מהמיטוכונדריה לציטופלזמה. במחקר זה, נקבע מודל חולדה של פגיעה באיסכמיה מוחית-רפרפוזיה, והשינויים המיקרומורפולוגיים של נוירונים העוברים אפופטוזיס הוצגו על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים של העברה חיסונית. בנוסף, הוא מראה את החזון של העברת Cyt c לתיוג אימונוגולד מהמטריצה המיטוכונדריאלית לציטופלזמה לאחר פגיעה באיסכמיה מוחית-רפרפוזיה מדויקת יותר. טכניקת מיקרוסקופ האלקטרונים המוצגת בפרוטוקול זה מתאימה להדגמה של כל מעברי מיקום חלבון ברמה המיקרוסקופית.
על פי מחקר נטל המחלה העולמי משנת 2021, שבץ מוחי היה סיבת המוות השלישית והרביעיתהמובילה לשנות חיים מותאמות לנכות. היו 11.9 מיליון אירועי שבץ חדשים, שבהם שבץ איסכמי היווה 65.3% (7.8 מיליון)1. מוות עצבי מתרחש לאחר איסכמיה מוחית, כולל נמק ואפופטוזיס. רקמת המוח שנפגעה בצורה החמורה ביותר עוברת לאחר מכן מוות של תאים נמקיים. נוירונים באזור הפנומברה האיסכמית או באזור האוטם עשויים לעבור אפופטוזיס לאחר מספר שעות או ימים2. בנוסף לתפקודים ביו-אנרגטיים ומטבוליים, המיטוכונדריה ממלאים גם תפקיד מרכזי במסלול הפנימי של אפופטוזיס 3,4,5,6.
Cyt C הוא חלבון המקודד על ידי גנים גרעיניים. בתנאים רגילים, Cyt C קיים רק בין הממברנות הפנימיות והחיצוניות של המיטוכונדריה ובגרעין. המסלול האפופטוטי המתווך על ידי שחרורו קשור לבקרה הרגולטורית של בני משפחת Bcl-2. לאחר גירוי על ידי אפופטוזיס, אוליגומרים של Bax/Bak נוצרים ומוחדרים לנקבוביות הממברנה החיצונית המיטוכונדריאלית, וכתוצאה מכך שינויים בלחץ האוסמוטי המיטוכונדריאלי ואובדן פוטנציאל טרנסממברני. Cyt C משתחרר מהמיטוכונדריה לציטופלזמה, שם הוא נקשר למפעיל של אפופטוזיס 1 כדי ליצור את הקומפלקס האפופטוטי ולהפעיל פרו-קספאז-9. בתורו, caspase-3 ו-caspase-7 מופעלים, מה שמתחיל את מפל Caspase וגורם לאפופטוזיסתאים 7.
מיקרוסקופ אלקטרונים הולכה (TEM) יכול לראות בבירור את השינויים במבנה התא בשלבים שונים של אפופטוזיס. תצפית מורפולוגית במיקרוסקופ אלקטרונים היא שיטה אמינה לקביעת אפופטוזיס8. עם זאת, הוא אינו יכול להבחין בשינויים ב-Cyt C באולטרה-מבנה. ישנן מספר טכניקות לאיתור חלבונים ספציפיים באולטרה-מבנה: ציטומטריית זרימה, בדיקת אימונוסורבנט מקושר לאנזים, בדיקת אימונוסורבנט מקושר לאנזים, ספקטרופוטומטריה וכתמים מערביים. עם זאת, הם אינם יכולים ללכוד במדויק את שינויי המיקום של החלבון במיקרו-מבנה. לזהב קולואידי יש חלקיקים בגדלים שונים, וצפיפות האלקטרונים של זהב קולואידי גבוהה. טכנולוגיית Immunogold מתאימה במיוחד למחקרי לוקליזציה של מיקרוסקופיה אימונו-אלקטרונית. בשל צבעו האדום הבהיר עד כהה, זהב קולואידי ניתן גם לתצפית במיקרוסקופ אור. כאשר חלבונים ספציפיים מסומנים ב-Immunogold, ניתן להמחיש את שינויי המיקום באמצעות TEM ברזולוציה תת-תאית9.
פרוטוקול זה מתאר הדגשת המעבר של Cyt C המיטוכונדריאלי על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים להעברה חיסונית (IEM). המטרה הכוללת של שיטה זו היא לדמיין את הטרנסלוקציה התת-תאית של Cyt C במהלך אפופטוזיס המושרה על ידי איסכמיה באמצעות IEM. הרציונל של IEM הוא לתייג את Cyt C בזהב קולואידי ולהמחיש את שינויי הלוקליזציה שלו ברזולוציה תת-תאית באמצעות TEM9. IEM יכול לצפות בשינויים הדינמיים של חלבונים ברמה המרחבית, ומספק אמצעי רב עוצמה להסבר פעילויות פיזיולוגיות ופתולוגיות10.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוכנית בעלי החיים אושרה על ידי הוועדה האתית של SLAS (גיליון IACUC מס': SYST-2024-018). כאן, 6 חולדות SD זכרות נטולות פתוגנים (200-220 גרם) גודלו בכלובי אוורור עצמאיים, תוך שמירה על סביבת המעבדה בטמפרטורה של 22-25 מעלות צלזיוס ולחות יחסית של 45%-65%. כל החולדות עברו הזנה אדפטיבית במשך שבוע עם מים ודיאטה בחינם במהלך התקופה.
1. הקמת מודל חסימת עורק המוח האמצעי (MCAO).
2. שיקום זרימת הדם בעורק המוח האמצעי
3. הערכת נוירו-ציון
4. איסוף רקמות מוח
5. מבצע מזויף
6. הכנה והדמיה של חתך דק במיוחד
7. תיוג Immunogold
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערכת הציון העצבי מאשרת את ההצלחה של MCAO, על פי סולם ציון לונגה, חולדות בקבוצת MCAO הציגו לפחות סיבוב שמאלה (ציון עצבי 2). חולדות מקבוצת ניתוח הדמה לא הראו תפקוד נוירולוגי ברור (ציון נוירולוגי 0). לא נצפתה תמותה במהלך יום הניתוח. הציון העצבי של החיות מפורט בטבלה 1.
ניתוח IEM של קבוצת MCAO חשף נוירונים עם גרעינים מכווצים וצפיפות אלקטרונים ציטופלזמית מוגברת, מלווים בהפרעה מבנית מיטוכונדריאלית חלקית. באופן קריטי, ה-Cyt c המסומן על ידי אימונוגולד הציג התפלגות מחדש ניכרת: בהשוואה ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המטרה העיקרית של טיפול רפרפוזיה בשבץ איסכמי חריף היא להחזיר את זלוף הדם לאזור האיסכמי. כעת אנו יכולים להשיג מטרה זו באמצעות פקקת תוך ורידית, טיפול אנדווסקולרי וטיפול אנטי-טרומבוטי. עם זאת, שיקום זלוף הדם מוביל לפגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה, מחמיר נמק עצבי ואפופטוזיס, מה שמוביל לפגיעה נוירולוגית. במהלך איסכמיה-רפרפוזיה, דליפה חריגה של אלקטרונים משרשרת הובלת האלקטרונים המיטוכונדריאלית מובילה לייצור כמות גדולה של מיני חמצן תגובתי מיטוכונדריאליים, הפוגעים בקרום המיטוכונדריאלי ומשחררים Cyt c ו-DNA...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט המחקר המדעי המיוחד על רפואה סינית מסורתית של מינהל מחוז סצ'ואן לרפואה סינית מסורתית (2021MS414).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.9% מי מלח רגילים | סצ'ואן קלון פרמצבטיקה ושות', בע"מ | ||
| 200 רשתות נחושת מצופות Mesh formvar | Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | BZ10262a | |
| 220-230 גרם MCAO מונופילמנטים | בייג'ינג Cinontech ושות', בע"מ | A4-243250 | |
| אתנול מוחלט | צ'נגדו קלונג כימיקלים ושות', בע"מ | ||
| אצטון | צ'נגדו קלונג כימיקלים ושות', בע"מ | ||
| 2023120501 מערכת הרדמה לבעלי חיים | Rayward Life Technology Co., Ltd. | R500 | |
| שומר טמפרטורת בעלי חיים | Rayward Life Technology Co., Ltd. | 69020 | |
| שולחן אפייה | שנזן Bangqi Chuangyuan טכנולוגיה ושות', בע"מ | CT-946 | |
| גזירת עצם | Fine Science Tools | 16102-11 | |
| תבניות הטמעה קפסולה | Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | GP130-B | |
| SCILOGEX | D3024R | ||
| מיקרוסקופיה אופטית קונבנציונלית בשדה בהיר | Zeiss (גרמניה) | Primo Star | |
| מלקחיים עיניים מעוקלים (10 ס"מ) | Shanghai Medical Equipment Co., Ltd. | ||
| סכין יהלום | דיאטום (שוויץ) | DU4530 | |
| מלקחיים לניתוח | Rayward Life Technology Co., Ltd. | F12018-10 | |
| ניתוח מלקחיים | Rayward Life Technology Co., Ltd. | F12010-10 | |
| תנור ייבוש פיצוץ חשמלי | שנחאי YiHENG Scientific Instrument Co., Ltd. | DHG-9030A | |
| Yiwu Kemei Electric Appliances Co., Ltd. | KM-PG5002 | ||
| נוזל קיבוע | סצ'ואן מדען ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | SC0001 | |
| מגלשת זכוכית | Nantong Mevid מדעי החיים ושות', בע"מ | ||
| זהב מצומד עז אנטי ארנב lgG | סנגון ביוטק (שנחאי) ושות', בע"מ | ||
| מלקחיים המוסטטיים (12.5 ס"מ) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL068 | |
| מלקחיים המוסטטיים (14 ס"מ) | Anqisheng Biotechnology Co., Ltd. | PL002 | |
| איזופלורן | רייוורד לייף טכנולוגיה ושות', בע"מ | ||
| L. R. שרף לבן | טיאנג'ין Tainuo מדע וטכנולוגיה ושות', בע"מ | ||
| ציטראט עופרת | SPI (ארה"ב) | GA10701 | |
| מחזיק מחט | ג'יאצ'י טכנולוגיה רפואית ושות', בע"מ | ||
| אוסמיום טטרוקסיד | טד פלה (ארה"ב) | 4008-220501 | |
| PBS | Servicebio | G4202 | |
| נוגדן פוליקלונלי ארנב לציטוכרום c | Affinity Biosciences, Ltd. | AF0146 | |
| חולדות | בייג'ינג Huafukang ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | ||
| 110322241102187881 SPI-Pon 812 ערכת שרף הטמעה | SPI (ארה"ב)GS02660 | ||
| סטריאומיקרוסקופ | סאני אופטי טכנולוגיה ושות', בע"מ | Soptop SZMN | |
| מספריים עם ראש ישר (10 ס"מ) | Anqisheng ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ | PL063 | |
| מלקחיים עיניים ישרים (10 ס"מ) | שנחאי ציוד רפואי ושות', בע"מ | ||
| מספריים כירורגיים | Rayward Life Technology Co., Ltd. | S14001-10 | |
| מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים | היטאצ'י (יפן), בע"מ | HT7800 | |
| אולטרה-מיקרוטום | Leica (גרמניה) | UC7 | |
| אורניום אצטט | SPI (ארה"ב) | GS02624 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה