Method Article

Сотовая редокс-профилирование с использованием высококонцентрированной микроскопии

DOI:

10.3791/55449

May 14th, 2017

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В настоящей статье представлен технологический процесс высококонцентрированной микроскопии для одновременной количественной оценки внутриклеточных уровней ROS, а также потенциала и морфологии митохондриальной мембраны - совместно называемой морфофункциональной функцией митохондрий - в живых адгезивных клетках с использованием флуоресцентных репортерных молекул клеток 5- (и / 6) -хлорметил-2 ', 7'-дихлордигидрофлуоресцеиндиацетат, сложный ацетил (CM-H 2 DCFDA) и метиловый эфир тетраметилродамина (TMRM).

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Реактивные виды кислорода (ROS) регулируют основные клеточные процессы, включая экспрессию генов, миграцию, дифференцировку и пролиферацию. Однако чрезмерные уровни ROS вызывают состояние окислительного стресса, что сопровождается необратимым окислительным повреждением ДНК, липидов и белков. Таким образом, количественное определение ROS обеспечивает прямой прокси для состояния клеточного здоровья. Поскольку митохондрии входят в число основных клеточных источников и мишеней АФК, совместный анализ митохондриальной функции и продукции АФК в одних и тех же клетках имеет решающее значение для лучшего понимания взаимосвязи в патофизиологических условиях. Поэтому была разработана стратегия с высоким содержанием микроскопа для одновременной количественной оценки внутриклеточных уровней ROS, потенциала митохондриальной мембраны (ΔΨ m ) и морфологии митохондрий. Он основан на автоматизированной флуоресцентной флуоресцентной микроскопии и анализе изображений живых клеток, выращенных в многолуночных планшетах, и стеанеD с клеточно-проницаемыми флуоресцентными репортерными молекулами CM-H 2 DCFDA (ROS) и TMRM (ΔΨ m и митохондриальной морфологией). В отличие от флуориметрии или проточной цитометрии эта стратегия позволяет количественно определять субклеточные параметры на уровне отдельной клетки с высоким пространственно-временным разрешением, как до, так и после экспериментальной стимуляции. Важно отметить, что основанный на изображении характер метода позволяет экстрагировать морфологические параметры в дополнение к интенсивностям сигналов. Комбинированный набор функций используется для исследовательского и статистического многомерного анализа данных для выявления различий между субпопуляциями, типами клеток и / или обработками. Здесь приводится подробное описание анализа, а также примерный эксперимент, который доказывает его потенциал для однозначного различения между клеточными состояниями после химического возмущения.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Концентрация внутриклеточных ROS тщательно регулируется посредством динамического взаимодействия между ROS-продуцированием и системами разжижения ROS. Дисбаланс между ними провоцирует состояние окислительного стресса. Среди основных источников ROS - митохондрии 1 . Учитывая их роль в клеточном дыхании, они отвечают за объем внутриклеточных молекул супероксида (O 2 • - ) 2 . Это в основном связано с утечкой электрона в O 2 в комплексе 1 цепи переноса электронов в условиях сильного отрицательного внутреннего мембранного потенциала митохондрий (Δψ m ), т.е. митохон....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ниже описывается протокол, который выполняется для ячеек NHDF и с использованием многолуночных планшетов, указанных в файле материалов. См . Рисунок 1 для общего обзора рабочего процесса.

1. Приготовление реагентов

  1. Подготовить полную среду путем добавления модифицированной по Дульбекко среды Игла (DMEM) 10% об. / Об. Фетальной бычьей сыворотки (FBS) и 100 МЕ / мл пенициллина и 100 МЕ / мл стрептомицина (PS). Для 500 мл полной среды добавьте 50 мл FBS и 5 мл PS к 445 мл DMEM.
  2. Подготовка буфера для визуализации HBSS-HEPES (HH) путем добавления сбалансированного солевого раствора Хэнкса (с м....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Анализ проводился с использованием нескольких контрольных экспериментов, результаты которых описаны в Sieprath et al. 1 . Вкратце, флуоресцентный отклик DCFDA CM-H 2 и TMRM на внешние вызванные изменения внутриклеточных ROS и Δψm , соответственно, был количественно определен для определения динамического диапазона. Для DCFDA CM-H 2 NHDF показал линейное увеличение сигнала флуоресценции при обработке с увеличением концентра.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В данной статье описывается метод микроскопии высокого содержания для одновременной количественной оценки внутриклеточных уровней ROS и митохондриальной морфофункциональности в NHDF. Его эффективность была продемонстрирована на примере исследования SQV-обработанных NHDF. Результаты подтверждают более ранние данные из литературы, в которых наблюдались повышенные уровни ROS или митохондриальная дисфункция после лечения ингибиторами ВИЧ-протеазы 1-го типа, хотя и в отдельных экспериментах 19 ,<.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы заявляют, что не существует конкурирующих финансовых интересов или других конфликтов интересов. Соответствующий автор также гарантирует, что всем авторам было предложено раскрыть любые и все конфликты интересов.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование было поддержано Университетом Антверпена (TTBOF/29267, TTBOF/30112), Специальным исследовательским фондом Гентского университета (проект BOF/11267/09), NB-Photonics (код проекта 01-MR0110) и инициативой CSBR (Центры исследований системной биологии) от Нидерландской организации научных исследований (NWO; No: CSBR09/013V). Части этой рукописи были адаптированы из другой публикации1, с разрешения Springer. Авторы благодарят Герта Меезена за помощь в создании широкопольного микроскопа.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
<сильные>реагенты
тетраметилродамин, метиловый эфир, перхлорат (TMRM)ThermoFisher ScientificT668
CM-H2DCFDA (общий индикатор окислительного стресса)ThermoFisher ScientificC6827
диметилсульфоксидсигма)AldrichD8418
MatriPlate 96-Well Glass Bottom MicroWell Plate 630 µ L-Black 0,17 мм Low Glass LiddedBrooks медико-биологические системыMGB096-1-2-LG-L
HBSS без фенола красного 500 млLonzaBE10-527F
DMEM высокая глюкоза с L-глутаминомLonzaBE12-604F
Фосфат буферированный физиологический раствор (PBS) без Ca и MgLonzaBE17-516F
HEPES 1 M 500 млLonza17-737F
Раствор трипсина-версена (ЭДТА)LonzaBE17-161E
Cy3 AffiniPure F(ab')2 Фрагмент Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)Jackson711-166-152Антитело, используемое для получения изображения в плоском поле
Alexa Fluor 488 AffiniPure F(ab')2 Фрагмент Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)Jackson711-546-152Антитело, используемое для получения изображения в плоском поле
NameCompanyНомер в каталогеКомментарии
Оборудование
Широкоугольный микроскоп Nikon Ti Eclipse
(PFS)Аппаратный Nikon система автофокусировки
CFI Plan Apo Lambda 20X объективNikon
Название<strong>Company<strong>Каталожный номер>Комментарии
Software
NIS Elelements Advanced Research 4.5 с модулем JOBSЭто программное обеспечение используется для управления микроскопом и программирования/выполнения автоматического получения изображений prototocol
ImageJ (FIJI) Version 2.0.0-rc-43/1.50g
RStudio Version 1.0.44Rstudio
R version 3.3.2
Система идеальной фокусировки Nikon Nikon

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sieprath, T., Corne, T. D. J., Willems, P. H. G. M., Koopman, W. J. H., De Vos, W. H. Integrated High-Content Quantification of Intracellular ROS Levels and Mitochondrial Morphofunction. AAEC. 219, 149-177 (2016).
  2. Marchi, S., et al. Mitochondr....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

High content MicroscopyReactive Oxygen SpeciesMitochondrial Membrane PotentialMitochondrial MorphologyCellular Redox ProfilingFluorescence MicroscopyImage AnalysisCM H2DCFDA StainingTMRM StainingPrincipal Component Analysis

Related Articles