Il protocollo descrive i metodi per studiare i cambiamenti micromorfologici nei neuroni e la transizione del citocromo c mitocondriale mediante microscopia elettronica a immunotrasmissione.
Articolo metodologico
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Il protocollo descrive i metodi per studiare i cambiamenti micromorfologici nei neuroni e la transizione del citocromo c mitocondriale mediante microscopia elettronica a immunotrasmissione.
I cambiamenti di localizzazione delle proteine nella microstruttura presentano spesso un preciso meccanismo di regolazione a livello degli organelli patologici. Il modo in cui catturare con precisione la posizione di questo trasferimento proteico dell'organello ha un significato e un valore positivi per la diagnosi e il trattamento delle malattie. I mitocondri svolgono un ruolo centrale nella necrosi e nella via intrinseca dell'apoptosi. In condizioni normali, il citocromo c (Cyt c) esiste solo tra le membrane interne ed esterne dei mitocondri e nel nucleo. Quando le cellule subiscono l'apoptosi, la permeabilità della membrana interna mitocondriale viene alterata e Cyt c viene rilasciata dai mitocondri nel citoplasma. In questo studio, è stato stabilito un modello di ratto di danno da ischemia-riperfusione cerebrale e i cambiamenti micromorfologici dei neuroni sottoposti ad apoptosi sono stati mostrati mediante microscopia elettronica a trasmissione immunitaria. Inoltre, mostra la visione del trasferimento di Cyt c dalla matrice mitocondriale al citoplasma dopo un danno da ischemia-riperfusione cerebrale più precisamente. La tecnica di microscopia elettronica a immunotrasmissione presentata in questo protocollo è adatta per la dimostrazione di qualsiasi transizione di posizione proteica a livello microscopico.
Secondo lo studio Global Burden of Disease del 2021, l'ictus è stata la 3a causa di morte e la4a causa di anni di vita aggiustati per disabilità. Ci sono stati 11,9 milioni di nuovi eventi di ictus, in cui l'ictus ischemico ha costituito il 65,3% (7,8 milioni)1. La morte neuronale si verifica dopo l'ischemia cerebrale, compresa la necrosi e l'apoptosi. Il tessuto cerebrale più gravemente colpito subisce successivamente la morte delle cellule necrotiche. I neuroni nella penombra ischemica o nella zona periinfartuale possono andare incontro ad apoptosi dopo diverse ore o giorni2. Oltre alle funzioni bioenergetiche e metaboliche, i mitocondri svolgono anche un ruolo centrale nella via intrinseca dell'apoptosi 3,4,5,6.
Cyt C è una proteina codificata dai geni nucleari. In condizioni normali, Cyt C esiste solo tra le membrane interne ed esterne dei mitocondri e nel nucleo. La via apoptotica mediata dal suo rilascio è associata al controllo regolatorio dei membri della famiglia Bcl-2. Dopo essere stati stimolati dall'apoptosi, gli oligomeri Bax/Bak si formano e si inseriscono nel poro esterno della membrana mitocondriale, con conseguenti cambiamenti nella pressione osmotica mitocondriale e perdita di potenziale transmembrana. Cyt C viene rilasciato dai mitocondri al citoplasma, dove si lega all'attivatore dell'apoptosi 1 per formare il complesso apoptotico e attivare la pro-caspasi-9. A loro volta, vengono attivate la caspasi-3 e la caspasi-7, che avvia la cascata della caspasi e induce l'apoptosi cellulare7.
La microscopia elettronica a trasmissione (TEM) è in grado di osservare chiaramente i cambiamenti nella struttura cellulare nelle diverse fasi dell'apoptosi. L'osservazione morfologica al microscopio elettronico è un metodo affidabile per determinare l'apoptosi8. Tuttavia, non può osservare cambiamenti in Cyt C nell'ultrastruttura. Esistono diverse tecniche per rilevare proteine specifiche nell'ultrastruttura: citometria a flusso, saggio di immunoassorbimento enzimatico, saggio di immunoassorbimento enzimatico, spettrofotometria e Western blotting. Tuttavia, non possono catturare con precisione i cambiamenti di posizione delle proteine nella microstruttura. L'oro colloidale ha particelle di diverse dimensioni e la densità elettronica dell'oro colloidale è elevata. La tecnologia Immunogold è particolarmente adatta per studi di localizzazione a marcatura singola o multipla di microscopia immunoelettronica. A causa della sua intrinseca colorazione rosso chiaro-scuro, l'oro colloidale è anche suscettibile di osservazione al microscopio ottico. Quando proteine specifiche sono marcate con Immunogold, i cambiamenti di posizione possono essere visualizzati per mezzo di un TEM a una risoluzione subcellulare9.
Questo protocollo descrive l'evidenziazione della transizione della Cyt C mitocondriale mediante microscopia elettronica a immunotrasmissione (IEM). L'obiettivo generale di questo metodo è quello di visualizzare la traslocazione subcellulare di Cyt C durante l'apoptosi indotta da ischemia utilizzando l'IEM. Il razionale per l'IEM è quello di marcare Cyt C con oro colloidale e visualizzare i suoi cambiamenti di localizzazione alla risoluzione subcellulare utilizzando TEM9. L'IEM è in grado di osservare i cambiamenti dinamici delle proteine a livello spaziale, fornendo un potente mezzo per spiegare le attività fisiologiche e patologiche10.
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Il programma sugli animali è stato approvato dal Comitato Etico della SLAS (IACUC Issue No: SYST-2024-018). Qui, 6 ratti maschi SD privi di agenti patogeni (200-220 g) sono stati allevati in gabbie di ventilazione indipendenti, mantenendo l'ambiente di laboratorio a 22-25 °C e 45%-65% di umidità relativa. Tutti i ratti sono stati sottoposti a alimentazione adattativa per 1 settimana con acqua e dieta libere durante il periodo.
1. Istituzione del modello di occlusione dell'arteria cerebrale media (MCAO)
2. Ripristino del flusso sanguigno dell'arteria cerebrale media
3. Valutazione del neuroscore
4. Raccolta del tessuto cerebrale
5. Operazione fittizia
6. Preparazione e imaging di sezioni ultrasottili
7. Etichettatura Immunogold
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La valutazione del neuroscore conferma il successo di MCAO, secondo la Longa Score Scale, i ratti nel gruppo MCAO presentavano almeno un cerchio a sinistra (neuroscore 2). I ratti del gruppo con operazione fittizia non hanno mostrato alcuna disfunzione neurologica evidente (neuroscore 0). Non è stata osservata mortalità durante il giorno dell'intervento. Il neuroscore degli animali è elencato nella Tabella 1.
L'analisi IEM del gruppo MCAO ha rivelato neuroni con nuclei rimpicc...
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L'obiettivo principale della terapia di riperfusione nell'ictus ischemico acuto è ripristinare la perfusione sanguigna nella regione ischemica. Ora possiamo raggiungere questo obiettivo attraverso la trombolisi endovenosa, il trattamento endovascolare e la terapia antitrombotica. Tuttavia, il ripristino della perfusione sanguigna porta a danno da ischemia-riperfusione, aggrava la necrosi neuronale e l'apoptosi, portando a compromissione neurologica. Durante l'ischemia-riperfusione, la pe...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato sostenuto dal Progetto di Ricerca Scientifica Speciale sulla Medicina Tradizionale Cinese dell'Amministrazione Provinciale della Medicina Tradizionale Cinese del Sichuan (2021MS414).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 0,9% soluzione salina normale | Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd. | ||
| 200 Mesh formvar rivestite griglie di rame | Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | BZ10262a | |
| 220-230g MCAO Monofilamenti | Pechino Cinontech Co., Ltd. | A4-243250 | |
| Etanolo assoluto | Chengdu Kelong Chimico Co., Ltd. | ||
| acetone | Chengdu Kelong Chimico Co., Ltd. | ||
| Sistema per anestesia animale | Rayward Life Technology Co., Ltd. | R500 | |
| Mantenitore di temperatura per animali | Rayward Life Technology Co., Ltd. | 69020 | |
| Tavolo da forno | Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd. | CT-946 | |
| cesoia ossea | Fine Science Tools | 16102-11 | |
| stampi per inclusione capsulare | Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | GP130-B | |
| Centrifuga | SCILOGEX | D3024R | |
| Microscopia ottica convenzionale a campo chiaro | Zeiss (Germania) | Primo Star | |
| Pinze oftalmiche curve (10 cm) | Shanghai Medical Equipment Co., Ltd. | ||
| Coltello diamantato | Diatome (Svizzera) | DU4530 | |
| Pinza da dissezione | Rayward Life Technology Co., Ltd. | F12018-10 | |
| Pinze da dissezione | Rayward Life Technology Co., Ltd. | F12010-10 | |
| Forno elettrico per l'essiccazione di rapida | Shanghai YiHENG Scientific Instrument Co., Ltd. | DHG-9030A | |
| Rasoio elettrico | Yiwu Kemei Electric Appliances Co., Ltd. | KM-PG5002 | |
| Fluido di fissazione | Sichuan Scientist Biotechnology CO., Ltd. | SC0001 | |
| vetrino | Nantong Mevid Life Science Co., Ltd. | ||
| Capra coniugata in oro anti-coniglio lgG | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | ||
| Pinze emostatiche (12,5 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL068 | |
| Pinza emostatica (14 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL002 | |
| Isoflurano | Rayward Life Technology Co., Ltd. | ||
| L. R. Resina bianca | Tianjin Tainuo Scienza e tecnologia Co., Ltd. | ||
| Citrato di piombo | SPI (US) | GA10701 | |
| Porta aghi | Jiachi Medical Technology Co., Ltd. | ||
| Tetrossido di osmio | TED PELLA (US) | 4008-220501 | |
| PBS | Servicebio | G4202 | |
| Anticorpo policlonale di coniglio contro il citocromo | Affinità Bioscienze, Ltd. | AF0146 | |
| Ratti | Pechino Huafukang Biotecnologia Co., Ltd. | ||
| SPI-Pon 812 kit di resina per inclusione | SPI (US) | GS02660 | |
| Stereomicroscopio | Sunny Optical Technology Co., Ltd. | Soptop SZMN | |
| Forbici a testa dritta (10 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL063 | |
| Pinze oftalmiche diritte (10cm) | Shanghai Medical Equipment Co., Ltd. | ||
| Forbici chirurgiche | Rayward Life Technology Co., Ltd. | S14001-10 | |
| Microscopia elettronica a trasmissione | Hitachi (Giappone), Ltd. | HT7800 | |
| ultramicrotomo | Leica (Germania) | UC7 | |
| Acetato di uranio | SPI (USA) | GS02624 |
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