Protokół opisuje metody badania zmian mikromorfologicznych w neuronach i przejścia mitochondrialnego cytochromu c za pomocą immunotransmisyjnej mikroskopii elektronowej.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Protokół opisuje metody badania zmian mikromorfologicznych w neuronach i przejścia mitochondrialnego cytochromu c za pomocą immunotransmisyjnej mikroskopii elektronowej.
Zmiany lokalizacji białek w mikrostrukturze często prezentują precyzyjny mechanizm regulacji na poziomie patologicznych organelli. Jak dokładnie uchwycić lokalizację tego transferu białek organelli, ma pozytywne znaczenie i wartość dla diagnozowania i leczenia chorób. Mitochondria odgrywają kluczową rolę w martwicy i wewnętrznym szlaku apoptozy. W normalnych warunkach cytochrom c (Cyt c) występuje tylko między wewnętrzną i zewnętrzną błoną mitochondriów oraz w jądrze. Kiedy komórki ulegają apoptozie, zmienia się przepuszczalność wewnętrznej błony mitochondrialnej, a Cyt c jest uwalniany z mitochondriów do cytoplazmy. W pracy tej ustalono szczurzy model uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego mózgu, a zmiany mikromorfologiczne neuronów ulegających apoptozie wykazano za pomocą immunotransmisyjnej mikroskopii elektronowej. Dodatkowo bardziej precyzyjnie pokazuje wizję znakowania immunozłotem transferu Cyt c z macierzy mitochondrialnej do cytoplazmy po uszkodzeniu niedokrwienno-reperfuzyjnym mózgu. Technika immunotransmisyjnej mikroskopii elektronowej przedstawiona w tym protokole jest odpowiednia do wykazania dowolnych zmian położenia białka na poziomie mikroskopowym.
Według globalnego badania obciążenia chorobami z 2021 roku, udar mózgu byłtrzecią najczęstszą przyczyną zgonów iczwartą najczęstszą przyczyną lat życia skorygowanych niepełnosprawnością. Odnotowano 11,9 miliona nowych przypadków udaru, w których udar niedokrwienny stanowił 65,3% (7,8 miliona)1. Śmierć neuronów następuje po niedokrwieniu mózgu, w tym martwicy i apoptozie. Najciężej dotknięta tkanka mózgowa ulega następnie martwiczej śmierci komórkowej. Neurony w półcieniu niedokrwiennym lub strefie okołozawałowej mogą ulec apoptozie po kilku godzinach lub dniach2. Oprócz funkcji bioenergetycznych i metabolicznych, mitochondria odgrywają również kluczową rolę w wewnętrznym szlaku apoptozy3,4,5,6.
Cyt C to białko kodowane przez geny jądrowe. W normalnych warunkach Cyt C występuje tylko między wewnętrzną i zewnętrzną błoną mitochondriów oraz w jądrze. Szlak apoptozy, w którym pośredniczy jego uwalnianie, jest związany z kontrolą regulacyjną członków rodziny Bcl-2. Po stymulacji przez apoptozę powstają oligomery Bax/Bak i wprowadzane do porów zewnętrznej błony mitochondrialnej, co powoduje zmiany ciśnienia osmotycznego mitochondriów i utratę potencjału transbłonowego. Cyt C jest uwalniany z mitochondriów do cytoplazmy, gdzie wiąże się z aktywatorem apoptozy 1, tworząc kompleks apoptotyczny i aktywując pro-kaspazę-9. Z kolei kaspaza-3 i kaspaza-7 są aktywowane, co inicjuje kaskadę kaspazy i indukuje apoptozę komórek7.
Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) może wyraźnie zaobserwować zmiany w strukturze komórki na różnych etapach apoptozy. Obserwacja morfologiczna w mikroskopii elektronowej jest wiarygodną metodą określania apoptozy8. Nie może jednak zaobserwować zmian w Cyt C w ultrastrukturze. Istnieje kilka technik wykrywania określonych białek w ultrastrukturze: cytometria przepływowa, test immunoenzymatyczny sprzężony z enzymem, test immunoenzymatyczny z immunosorbentem, spektrofotometria i Western blot. Nie są jednak w stanie dokładnie uchwycić zmian lokalizacji białka w mikrostrukturze. Złoto koloidalne ma cząstki o różnych rozmiarach, a gęstość elektronowa złota koloidalnego jest wysoka. Technologia Immunogold jest szczególnie przydatna w jedno- lub wielopunktowych badaniach lokalizacyjnych w mikroskopii immunoelektronowej. Ze względu na swoje naturalne zabarwienie od jasnoczerwonego do ciemnoczerwonego, złoto koloidalne jest również podatne na obserwację pod mikroskopem świetlnym. Gdy określone białka są znakowane Immunogold, zmiany lokalizacji można zobrazować za pomocą TEM w rozdzielczości subkomórkowej9.
Ten protokół opisuje podkreślanie przejścia mitochondrialnego Cyt C za pomocą immunotransmisyjnej mikroskopii elektronowej (IEM). Ogólnym celem tej metody jest wizualizacja subkomórkowej translokacji Cyt C podczas apoptozy wywołanej niedokrwieniem za pomocą IEM. Uzasadnieniem dla IEM jest oznaczenie Cyt C złotem koloidalnym i wizualizacja jego zmian lokalizacji w rozdzielczości subkomórkowej za pomocą TEM9. IEM może obserwować dynamiczne zmiany białek na poziomie przestrzennym, dostarczając potężnych środków do wyjaśniania czynności fizjologicznych i patologicznych10.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Program dla zwierząt został zatwierdzony przez Komitet Etyczny SLAS (numer wydania IACUC: SYST-2024-018). W tym przypadku 6 wolnych od patogenów samców szczurów SD (200-220 g) hodowano w niezależnych klatkach wentylacyjnych, utrzymując środowisko laboratoryjne na poziomie 22-25 °C i wilgotności względnej 45%-65%. Wszystkie szczury były poddawane karmieniu adaptacyjnemu przez 1 tydzień z darmową wodą i dietą w tym okresie.
1. Opracowanie modelu niedrożności tętnicy środkowej mózgu (MCAO)
2. Przywrócenie przepływu krwi w tętnicy środkowej mózgu
3. Ocena neuroscore
4. Pobieranie tkanki mózgowej
5. Działanie pozorowane
6. Przygotowanie i obrazowanie ultracienkich przekrojów
7. Oznakowanie Immunogold
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ocena neuroscore potwierdza sukces MCAO, według Longa Score Scale, szczury w grupie MCAO prezentowały co najmniej krążenie w lewo (neuroscore 2). Szczury z pozorowanej grupy operacyjnej nie wykazywały oczywistej dysfunkcji neurologicznej (neuroscore 0). W dniu operacji nie zaobserwowano śmiertelności. Neuroscore zwierząt przedstawiono w Tabeli 1.
Analiza IEM grupy MCAO ujawniła neurony ze skurczonymi jądrami i podwyższoną gęstością elektronów cytoplazmatycznych, którym towarzy...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Podstawowym celem terapii reperfuzyjnej w ostrym udarze niedokrwiennym mózgu jest przywrócenie perfuzji krwi w okolicy niedokrwiennej. Teraz możemy osiągnąć ten cel poprzez trombolizę dożylną, leczenie wewnątrznaczyniowe i terapię przeciwzakrzepową. Jednak przywrócenie perfuzji krwi prowadzi do uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego, nasila martwicę neuronów i apoptozę, prowadząc do upośledzenia neurologicznego. Podczas niedokrwienno-reperfuzyjnej nieprawidłowy wyciek elektronów z mitochondrialnego łańcucha transportu ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Specjalny Projekt Badań Naukowych na temat Tradycyjnej Medycyny Chińskiej Prowincji Syczuan Administracji Tradycyjnej Medycyny Chińskiej (2021MS414).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,9% soli fizjologicznej | Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd. | ||
| 200 siatek miedzianych powlekanych formvar | Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | BZ10262a | |
| 220-230g Monofile MCAO | Beijing Cinontech Co., Ltd. | A4-243250 | |
| Alkohol absolutny | Chengdu Kelong Chemiczny Co., Ltd. | ||
| aceton | Chengdu Kelong Chemiczny Co., Ltd. | ||
| System znieczulenia dla zwierząt | Rayward Life Technology Co., Ltd. | R500 | |
| Utrzymywanie temperatury zwierząt | Rayward Life Technology Co., Ltd. | 69020 | |
| Stół do pieczenia | Shenzhen Bangqi Chuangyuan Technology Co., Ltd. | CT-946 | |
| Nożyce do kości | Fine Science Tools | 16102-11 | |
| formy do osadzania kapsułek | Zhongjingkeyi Technology Co., Ltd. | GP130-B | |
| Wirówka | SCILOGEX | D3024R | |
| Konwencjonalna mikroskopia optyczna jasnego pola | Zeiss (Niemcy) | Zakrzywione | |
| (10 cm) | Shanghai Medical Equipment Co., Ltd. | ||
| Nóż diamentowy | Diatome (Szwajcaria) | DU4530 | |
| Kleszcze preparacyjne | Rayward Life Technology Co., Ltd. | F12018-10 | |
| Kleszcze preparacyjne | Rayward Life Technology Co., Ltd. | F12010-10 | |
| Elektryczny piec do suszenia strumieniowego | Shanghai YiHENG Scientific Instrument Co., Ltd. | DHG-9030A Golarka | |
| elektryczna | Yiwu Kemei Electric Appliances Co., Ltd. | KM-PG5002 | |
| Płyn utrwalający | Sichuan Scientist Biotechnology CO., Ltd. | Szkiełko SC0001 | |
| Nantong Mevid Life Science Co., Ltd. | |||
| Złoto sprzężone z kozą anty-króliczą lgG | Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. | ||
| Kleszcze hemostatyczne (12,5 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL068 | |
| Kleszczyki hemostatyczne (14 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL002 | |
| Isoflurane | Rayward Life Technology Co., Ltd. | ||
| L. R. Biała żywica | Tianjin Tainuo Science and Technology Co., Ltd. | ||
| Cytrynian ołowiu | SPI (USA) | GA10701 | |
| Uchwyt igły | Jiachi Technologia Medyczna Co., Sp. z o.o. | ||
| Tetroksynek osmu | TED PELLA (US) | 4008-220501 | |
| PBS | Servicebio | G4202 | |
| Królicze przeciwciało poliklonalne przeciwko cytochromowi c | Affinity Biosciences, Sp. z o.o. | AF0146 | |
| Szczury | Pekin Huafukang Biotechnology Co., Ltd. | ||
| Zestaw żywicy do zatapiania SPI-Pon 812 | SPI(US) | GS02660 | |
| Stereomikroskop | Sunny Optical Technology Co., Ltd. | Soptop SZMN | |
| Nożyczki z prostą główką (10 cm) | Anqisheng Biotechnological Co., Ltd. | PL063 | |
| Kleszcze okulstyczne proste (10cm) | Shanghai Medical Equipment Co., Ltd. | ||
| Nożyczki chirurgiczne | Rayward Life Technology Co., Ltd. | S14001-10 | |
| Transmisyjna mikroskopia elektronowa | Hitachi (Japonia), Ltd. | HT7800 | |
| ultramikrotom | Leica (Niemcy) | UC7 | |
| Octan uranu | SPI (USA | GS02624 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie