Het protocol beschrijft methoden om micromorfologische veranderingen in neuronen en de overgang van mitochondriaal cytochroom c te bestuderen door middel van immunotransmissie-elektronenmicroscopie.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Het protocol beschrijft methoden om micromorfologische veranderingen in neuronen en de overgang van mitochondriaal cytochroom c te bestuderen door middel van immunotransmissie-elektronenmicroscopie.
Veranderingen in de eiwitlocatie in de microstructuur vormen vaak een nauwkeurig regulatiemechanisme op het niveau van pathologische organellen. Het nauwkeurig vastleggen van de locatie van deze organel-eiwitoverdracht heeft een positieve betekenis en waarde voor de diagnose en behandeling van ziekten. Mitochondriën spelen een centrale rol bij necrose en de intrinsieke route van apoptose. Onder normale omstandigheden bestaat cytochroom c (Cyt c) alleen tussen de binnenste en buitenste membranen van mitochondriën en in de kern. Wanneer cellen apoptose ondergaan, wordt de permeabiliteit van het mitochondriale binnenmembraan gewijzigd en wordt Cyt c vrijgegeven uit de mitochondriën in het cytoplasma. In deze studie werd een rattenmodel van cerebrale ischemie-reperfusieschade opgesteld en werden de micromorfologische veranderingen van neuronen die apoptose ondergaan aangetoond door immunotransmissie-elektronenmicroscopie. Bovendien toont het de visie van immunogold-labeling Cyt c-overdracht van de mitochondriale matrix naar het cytoplasma na cerebrale ischemie-reperfusieschade nauwkeuriger. De immunotransmissie-elektronenmicroscopietechniek die in dit protocol wordt gepresenteerd, is geschikt voor het aantonen van alle eiwitpositieovergangen op microscopisch niveau.
Volgens de Global Burden of Disease-studie van 2021 was een beroerte de3e belangrijkste doodsoorzaak en de 4ebelangrijkste oorzaak van voor invaliditeit gecorrigeerde levensjaren. Er waren 11,9 miljoen nieuwe beroertes, waarbij ischemische beroerte 65,3% (7,8 miljoen) uitmaakte1. Neuronale dood treedt op na cerebrale ischemie, waaronder necrose en apoptose. Het ernstigst aangetaste hersenweefsel ondergaat vervolgens necrotische celdood. Neuronen in de ischemische penumbra of periinfarctzone kunnen na enkele uren of dagen apoptose ondergaan2. Naast bio-energetische en metabolische functies spelen mitochondriën ook een centrale rol in de intrinsieke route van apoptose 3,4,5,6.
Cyt C is een eiwit dat wordt gecodeerd door nucleaire genen. Onder normale omstandigheden bestaat Cyt C alleen tussen de binnenste en buitenste membranen van mitochondriën en in de kern. De apoptotische route die wordt gemedieerd door de afgifte ervan is geassocieerd met de regulerende controle van Bcl-2-familieleden. Na te zijn gestimuleerd door apoptose, worden Bax/Bak-oligomeren gevormd en ingebracht in de mitochondriale buitenmembraanporie, wat resulteert in veranderingen in de mitochondriale osmotische druk en verlies van transmembraanpotentiaal. Cyt C wordt vrijgegeven uit mitochondriën naar het cytoplasma, waar het zich bindt aan de activator van apoptose 1 om het apoptotische complex te vormen en pro-caspase-9 te activeren. Caspase-3 en caspase-7 worden op hun beurt geactiveerd, waardoor de Caspase-cascade wordt geïnitieerd en celapoptose7 wordt geïnduceerd.
Transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) kan de veranderingen in de celstructuur in verschillende stadia van apoptose duidelijk waarnemen. Morfologische waarneming met elektronenmicroscopie is een betrouwbare methode voor het bepalen van apoptose8. Het kan echter geen veranderingen in Cyt C in de ultrastructuur waarnemen. Er zijn verschillende technieken voor het detecteren van specifieke eiwitten in ultrastructuur: flowcytometrie, enzymgekoppelde immunosorbenttest, enzymgekoppelde immunosorbenttest, spectrofotometrie en westernblotting. Ze kunnen de locatieveranderingen van eiwitten in de microstructuur echter niet nauwkeurig vastleggen. Colloïdaal goud heeft deeltjes van verschillende groottes en de elektronendichtheid van colloïdaal goud is hoog. De Immunogold-technologie is bijzonder geschikt voor enkelvoudige of multi-label lokalisatiestudies van immuno-elektronenmicroscopie. Vanwege de inherente licht- tot donkerrode kleur is colloïdaal goud ook vatbaar voor observatie onder lichtmicroscopie. Wanneer specifieke eiwitten Immunogold gelabeld zijn, kunnen de locatieveranderingen worden gevisualiseerd door middel van een TEM met een subcellulaire resolutie9.
Dit protocol beschrijft het benadrukken van de overgang van mitochondriale Cyt C door immunotransmissie-elektronenmicroscopie (IEM). Het algemene doel van deze methode is het visualiseren van de subcellulaire translocatie van Cyt C tijdens door ischemie geïnduceerde apoptose met behulp van IEM. De grondgedachte voor IEM is om Cyt C te labelen met colloïdaal goud en de lokalisatieveranderingen te visualiseren met subcellulaire resolutie met behulp van TEM9. IEM kan de dynamische veranderingen van eiwitten op ruimtelijk niveau observeren en biedt een krachtig middel om fysiologische en pathologische activiteiten te verklaren10.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het dierenprogramma is goedgekeurd door het Ethisch Comité van SLAS (IACUC Issue No: SYST-2024-018). Hier werden 6 pathogeenvrije mannelijke SD-ratten (200-220 g) grootgebracht in onafhankelijke ventilatiekooien, waarbij de laboratoriumomgeving op 22-25 °C en een relatieve luchtvochtigheid van 45%-65% werd gehouden. Alle ratten ondergingen gedurende 1 week adaptieve voeding met gratis water en dieet gedurende de periode.
1. Vaststelling van het model voor occlusie van de middelste hersenslagader (MCAO)
2. Herstel van de doorbloeding van de middelste hersenslagader
3. Beoordeling van de neuroscore
4. Verzameling van hersenweefsel
5. Schijnvertoning
6. Voorbereiding en beeldvorming van ultradunne secties
7. Immunogold-etikettering
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De neuroscore-evaluatie bevestigt het succes van MCAO, volgens de Longa Score Scale, ratten in de MCAO-groep presenteerden zich ten minste cirkelend naar links (neuroscore 2). Ratten van de schijnoperatiegroep vertoonden geen duidelijke neurologische disfunctie (neuroscore 0). Tijdens de operatiedag werd geen mortaliteit waargenomen. De neuroscore van de dieren staat vermeld in Tabel 1.
IEM-analyse van de MCAO-groep onthulde neuronen met gekro...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het primaire doel van reperfusietherapie bij acute ischemische beroerte is het herstellen van de bloedperfusie naar het ischemische gebied. Nu kunnen we dit doel bereiken door middel van intraveneuze trombolyse, endovasculaire behandeling en antitrombotische therapie. Herstel van de bloedperfusie leidt echter tot ischemie-reperfusieschade, verergert neuronale necrose en apoptose, wat leidt tot neurologische stoornissen. Tijdens ischemie-reperfusie leidt abnormale lekkage van elektronen u...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dit werk werd ondersteund door het Special Scientific Research Project on Traditional Chinese Medicine van Sichuan Provincial Administration of Traditional Chinese Medicine (2021MS414).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 0.9% normal saline | Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd. | H20083400 | |
| 200 Mesh formvar coated copper grids | Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | BZ10262a | |
| 220-230g MCAO Monofilaments | Beijing Cinontech Co., Ltd. | A4-243250 | |
| Absolute ethanol | Chengdu Kelong Chemical Co.,Ltd. | 2023101201 | |
| acetone | Chengdu Kelong Chemical Co.,Ltd. | 2023120501 | |
| Animal anesthesia system | Rayward Life Technology Co., Ltd. | R500 | |
| Animal temperature maintainer | Rayward Life Technology Co., Ltd. | 69020 | |
| Baking table | Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd. | CT-946 | |
| Bone shear | Fine Science Tools | 16102-11 | |
| capsular embedding molds | Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | GP130-B | |
| Centrifuge | SCILOGEX | D3024R | |
| Conventional bright-field optical microscopy | Zeiss (Germany) | Primo Star | |
| Curved ophthalmic forceps (10 cm) | Shanghai Medical Equipment Co., Ltd. | 211001 | |
| Diamond knife | Diatome (Switzerland) | DU4530 | |
| Dissecting forceps | Rayward Life Technology Co., Ltd. | F12018-10 | |
| Dissecting forceps | Rayward Life Technology Co., Ltd. | F12010-10 | |
| Electric blast drying oven | Shanghai YiHENG Scientific Instrument Co., Ltd. | DHG-9030A | |
| Electric shaver | Yiwu Kemei Electric Appliances Co., Ltd. | KM-PG5002 | |
| Fixation fluid | Sichuan Scientist Biotechnology CO., Ltd. | SC0001 | |
| glass slide | Nantong Mevid Life Science Co., Ltd. | 220518001 | |
| Gold-conjugated Goat anti-rabbit lgG | Sangon Biotech (Shanghai) Co.,Ltd. | D111094 | |
| Hemostatic forceps (12.5 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL068 | |
| Hemostatic forceps (14 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL002 | |
| Isoflurane | Rayward Life Technology Co., Ltd. | 2024071201 | |
| L. R. White Resin | Tianjin Tainuo Science and Technology Co., Ltd. | AGR1281A | |
| Lead citrate | SPI (US) | GA10701 | |
| Needle holder | Jiachi Medical Technology Co., Ltd. | 10044036898028 | |
| Osmium tetroxide | TED PELLA (US) | 4008-220501 | |
| PBS | Servicebio | G4202 | |
| Rabbit polyclonal antibody to cytochrome c | Affinity Biosciences, Ltd. | AF0146 | |
| Rats | Beijing Huafukang Biotechnology Co., Ltd. | 110322241102187881 | |
| SPI-Pon 812 embedding resin kit | SPI(US) | GS02660 | |
| Stereomicroscope | Sunny Optical Technology Co., Ltd. | Soptop SZMN | |
| Straight headed scissors (10 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL063 | |
| Straight ophthalmic forceps (10cm) | Shanghai Medical Equipment Co., Ltd. | 211001 | |
| Surgical scissors | Rayward Life Technology Co., Ltd. | S14001-10 | |
| Transmission electron microscopy | Hitachi (Japan), Ltd. | HT7800 | |
| ultramicrotome | Leica(Germany) | UC7 | |
| Uranium acetate | SPI (US) | GS02624 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen