פרוטוקול זה שואף להשיג הפרדה והעשרת טיפות ליפידים מבוססת גודל באמצעות צנטריפוגציה סדרתית, ולאפשר חקירה מדויקת וניתנת לשחזור של מנגנוני חילוף חומרים של שומנים ותהליכים ביולוגיים הקשורים לטיפות שומן.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה שואף להשיג הפרדה והעשרת טיפות ליפידים מבוססת גודל באמצעות צנטריפוגציה סדרתית, ולאפשר חקירה מדויקת וניתנת לשחזור של מנגנוני חילוף חומרים של שומנים ותהליכים ביולוגיים הקשורים לטיפות שומן.
פרוטוקול זה מתאר גישה צנטריפוגציה דיפרנציאלית סדרתית להעשיר טיפות ליפידים (LDs) בגדלים שונים מתאי אפיתל שד בקר (BMECs) ורקמות חליב, ומאפשר ניתוח בגודל שמעבר לשיטות בידוד לידול לאקווריום קונבנציונליות. כמרכזי ויסות דינמיים של חילוף חומרים תוך-תאי של שומן, LDs ממלאים תפקידים קריטיים בכך שהם מאגירים ליפידים ניטרליים (כגון טריגליצרידים ואסטרים כולסטריל) ומתיאמים את הסינתזה, ההידרוליזה וההובלה שלהם. הם ממלאים תפקיד מרכזי בשמירה על הומאוסטזיס אנרגטי, בתמיכה בביוגנזה של הממברנה ובהקלת העברת אותות תאי. הפקת LD חיונית לחקירת מנגנוני הרגולציה של מטבוליזם השומנים. חקר מטבוליזם של שומנים בבלוטות השד משפיע משמעותית על התפתחות התינוק, בריאות האדם, כלכלה חקלאית וביולוגיה בסיסית של התאים. לכן, אנו מתארים שיטת צנטריפוגציה דיפרנציאלית להפקת צנטריפוגות דיפרנציאליות מ-BMECs ומרקמת בלוטת השד. בניגוד לגישות הקונבנציונליות לבידוד LD בכמויות גדולות, פרוטוקול זה מאפשר העשרה מבוססת גודל של תת-אוכלוסיות LD על ידי התאמת כוחות צנטריפוגליים ברצף. השלמות וההעשרה היחסית של חלקי LD מוערכים מראש באמצעות צביעת BODIPY493/503, ומספקת גישה מעשית וניתנת לשחזור לניתוחים במורד הזרם של מטבוליזם שומנים ותהליכים הקשורים ל-LD.
טיפות ליפידים (LDs) הן אברונים דינמיים בתוך תאים המשמשים כאתרי אחסון ראשיים לליפידים ניטרליים1. הצטברות לא תקינה של כבד שומני קשורה למגוון רחב של מחלות, הכוללות גם מחלות כמו מחלת כבד שומני2, מחלות לב וכלי דם3, סוכרת4 וסרטן5. לעומת זאת, חוסר מספיק של תפקודים תפקודיים עלול גם לגרום לתוצאות חמורות, ולהוביל לאובדן מאגרי אנרגיה תאיים ולליקויים תפקודיים נלווים6. בהקשר של כלכלה חקלאית, מחסור ב-LDs בעליית מעלים עלולה לגרום להפרשה לא מספקת של שומן חלב, מה שמוביל לדיכאון שומן חלב, אשר בתורו פוגע בערך התזונתי ובשיווקיות מוצרי החלב. נכון להיום, ויסות חילוף החומרים של LD הפך לתחום מחקר משמעותי.
פיתוח טכניקות החילוץ ל-LDs מאז המאה ה-20 שאף בעקביות להפיק LDs בכמויות גדולות יותר, עם טוהר גבוה יותר ופעילות ביולוגית משומרת טוב יותר. זה כרוך בהקמה ואופטימיזציה מתמשכת של מתודולוגיות. נכון להיום, מספר חברות עיצבו ערכות מסחריות להפרדת LD8. למרות שערכות אלו מקצרות משמעותית את זמן ההפרדה ודורשות רק שימוש בצנטריפוגות קונבנציונליות, עבור דגימות שקשה להתנתק, לא ניתן לכוון את המגיב וקשה לאופטימיזציה של שלבי הבדיקה. יתרה מזאת, חילוץ כבד שומני ממלא תפקיד חיוני בהבהרת מנגנוני מחלה, כולל מחלות מטבוליות כמו כבדשומני 9, סרטן10 ומחלות ניווניות נוירודגנרטיביות11, ומשמש כבדיקה רב-ממדית לפענוח מסלולים פתולוגיים. ניתן גם לפרק את הרכב החלבונים והליפידים על ידי הפקת LDs כדי לחשוף את המגוון של הפונקציות הביולוגיות של LD12.
היווצרות שומן חלב אינה רק תהליך של פירוק המצעים; במקום זאת, הוא מייצג תהליך סינתזה ואריזה של שומנים מתוזמר היטב המתבצע על ידי תאי אפיתל חלביים. 13. יצירת שומן החלב בפרות חלב מתבססת על מנגנון ההפרשה של הממברנה האפיקלית של תאים אלו: טריגליצרידים שמסונתזים ברשתית האנדופלזמית יוצרים LDs ציטופלזמיים, שמועברים לאחר מכן לממברנה האפיקלית ומופרשים באמצעות ניצנים. במהלך תהליך זה, ה-LDs עטופים בממברנת כדורי שומן חלב שמקורו בממברנה האפיקלית, מה שמוביל להיווצרות כדורי שומן חלב יציביםמבניים 14. בלוטת החלב של הבקר משמשת כמודל קלאסי לחקר הנקה ביונקים, והמנגנונים המרכזיים השולטים בסינתזת והפרשה של LD שמורים מאוד בבני אדם15. קביעת שיטות להפקת LDs הן מ-BMECs והן מרקמת חזה יכולה לגשר בין ייצור בעלי חיים לבריאות האדם. ניתוחים פרוטאומיים וליפידומיים של ה-LDs המופקים יכולים לשמש לאחר מכן לשיפור תפוקת ואיכות החלב, תוך הבטחת בטיחות וביטחון.
השיטה הנוכחית מבוססת בעיקר על המאפיין של צפיפות נמוכה של ה-LDs, שגורם להם לצוף לראש הגרדיאנט במהלך צנטריפוגציה16. תהליך החילוץ מורכב משלושה שלבים עיקריים: איסוף דגימות, אולטרה-צנטריפוגציה לציפה של LD, ושטיפת LD. סוכרוז (2.5 מ') מוסיפים לבופר כדי להגן על ה-LDs, ואז מהירות הצנטריפוגה מותאמת בהתאם לדרישות הניסוי; בדרך כלל, לוחמי LD גדולים ניתן להעשיר בכוחות מתחת ל-10,000 x g, בעוד שמהירויות גבוהות יותר (מעל 10,000 x g) משמשות לחילוץ LD קטן, שכן לוחמים גדולים יותר עלולים להיקרע בתנאים אלה. לבסוף, ה-LD המוקצים עוברים שטיפות מרובות למניעת זיהום, וטוהר החילוץ נבדק מראש באמצעות צביעת BODIPY493/503.
שיטות בידוד LD קונבנציונליות משיגות בעיקר התאוששות נרחבת של אוכלוסיות LD הטרוגניות, ומגבלות את ניתוח ההבדלים המבניים והפונקציונליים התלויים בגודל. הפרוטוקול הנוכחי מרחיב גישות סטנדרטיות בכך שהוא מאפשר העשרה מבוססת גודל של תת-אוכלוסיות LD באמצעות צנטריפוגה דיפרנציאלית רציפה, ומקלה על חקירת צנטריפוגה, תחלופה פנימית, תנועה תוך-תאית ושימוש שונה במסלולים ליפוליטיים או אוטופגיים. גישה זו משיגה העשרה ולא טיהור מוחלט, וחפיפה חלקית בין חלקי גודל עשויה להתרחש עקב התפלגויות גדלים רציפות ותכונות פיזיקליות משותפות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
קבעו את גודל טיפת השומנים היעד להעשרה (איור 1).
1. הגדרת ריאגנטים
2. חילוץ של LDs מתאים
3. חילוץ LDs מרקמה
4. אימות ראשוני של טוהר ה-LD על ידי צביעה
5. אימות טוהר LD באמצעות כתם מערבי
6. נקודות עצירה והנחיות אחסון
7. פתרון תקלות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תהליכי עבודה ומסגרת מתודולוגית
הוקם סכמטי של עץ ההחלטה (איור 1) כדי להנחות את בחירת תנאי הצנטריפוגציה בהתאם למטרות ניסוי. באופן ספציפי, כוחות צנטריפוגליים ≤10,000 x g שימשו להעשרת LDs גדולים (≥2 מיקרון), בעוד שכוחות >10,000 x g הופעלו להעשרת LDs קטנים (<1 מיקרון). מסגרת זו מספקת בסיס מעשי להשגת הפרדה מבוססת גודל. תהליך העבודה הכולל לבידוד LD מ-BMECs ורקמת שד מוצג באיור 2. למרות הבדלים במקור ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
LDs הם אבונים ייחודיים המאופיינים בליבת שומן ניטרלית הסגורה בשכבה מונופוליפידית. הם נבטים מהרשת האנדופלזמית ומשנים דינמית את גודלם ומספרם, מה שמקל על העברה תוך-תאית ותקשורת נרחבת עם מבנים תת-תאיים אחרים לתיאום הומאוסטזיס ליפידי תאי 17,18,19. התנהגות דינמית זו מווסת עוד יותר על ידי רמזים מטבוליים מערכתיים, שכן הוכח כי אינסולין מפעיל את השיח המטבולי בין גלוקוז לשומן, ובכך משפיע על מחזור ה-LD ועל א...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה מומן על ידי תוכנית המו"פ הלאומית של סין (מספר מענק 2024YFD1300601), קרן המדע הטבעי של חנאן (מס' 242300421029).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.25% trypsin-EDTA | גיבקו | 25200072 | ריאגנט |
| ערכות הכנה מהירה של ג'ל 10% PAGE | ביומן בייג'ינג | PG112 | ריאגנט |
| 100 & mu; מסננת תא M | ביוטיים | FSTR100 | ריאגנט |
| צלחת תרבית תאים בקוטר 100 מ"מ | קורנינג | 490167 | ריאגנט |
| אמרשם אימג'ר 600 | GE Healthcare Life Sciences | 600 | ציוד |
| אוטוקלאב | פנאסוניק | MLS-3751L | ציוד |
| ערכת בדיקת חלבון BCA | בייג'ינג דינגגואו. | BCA01 | ריאגנט |
| בודיפי 493/503 | Invitrogen | D3922 | ריאגנט |
| צנטריפוגה | אפנדורף | ציוד | |
| DMEM | הייקלון | SH30022.01 | ריאגנט |
| DMSO | סולרביולוגיה | D8370 | ריאגנט |
| סרום בקר עוברי | גיבקו | 2492319 | ריאגנט |
| HEPES | MedChemExpress | HY-D0857 | ריאגנט |
| נוגדן משני אנטי-ארנב AffiniPure לעזים עם מצמיד HRP | פרויטנטק | SA00001-2 | ריאגנט |
| KCl | הושי | 20030666 | ריאגנט |
| KH2PO4 | הושי | 10017608 | ריאגנט |
| MgCl2 | הושי | 20059028 | ריאגנט |
| Na2HPO4· 12H2O | הושי | S112623 | ריאגנט |
| NaCl | הושי | 10019328 | ריאגנט |
| בופר טעינת חלבון מיידי Omni-Easy | טכנולוגיית ביו-רפואית של שנגחאי אפיזים | LT101S | ריאגנט |
| ערכת זיהוי כימילומינסנציה רגישה במיוחד Omni-ECL | טכנולוגיית ביו-רפואית של שנגחאי אפיזים | SQ201 | ריאגנט |
| PBS | הייקלון | SH30256.01 | ריאגנט |
| פניצילין & סטרפטומיצין 100 פעמים; | NCM ביוטכנולוגיה | CLOOC5 | ריאגנט |
| מד pH | מטלר טולדו | S220K | ציוד |
| פיפטה | אפנדורף | ציוד | |
| PMSF | קולייבר | CP8651 | ריאגנט |
| ערכת העברת ממברנה PVDF | GenScript | eBlot L1 | ריאגנט |
| ארנב אנטי-פרילפין 2 | אבקאם | 15294-1-AP | ריאגנט |
| ארנב אנטי-ובטא;-אקטין | פרויטנטק | 20536-1-AP | ריאגנט |
| מיקרוסקופ פלואורסצנציה הפוך בדרגת מחקר | אולימפוס | IX73 | ציוד |
| סוקרוזה | סולרביולוגיה | S8271 | ריאגנט |
| רוטור SW 40 Ti | בקמן קולטר | 331301 | ציוד |
| טרנס-10, חומצה לינולאית מצומדת ציס-12 | קיימן | 90145 | ריאגנט |
| טריסין | קולייבר | CT11331 | ריאגנט |
| אולטרה-צנטריפוגה | בקמן קולטר | אופטימה XE-100 | ציוד |
| מרוסקת תאים אולטרסוניים | SCIENTZ | JY92-11N | ציוד |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה