Method Article

Mitokondriyal Morfolojideki Değişikliklerin Dinamik ve Üç Boyutlu Floresan Mikrografları ile Anlaşılması

DOI:

10.3791/68478

⸱

August 15th, 2025

 ,  ,  , 
1Department of Physiology, Stellenbosch University, 2Department of Biochemistry, University of Toronto, 3Department of Electrical and Electronic Engineering, Stellenbosch University

In This Article

Summary

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

Burada, zaman içinde mitokondriyal fisyon ve füzyon aktivitesindeki 3 boyutlu değişikliklerin nicelleştirilmesinde yararlı olan bir ImageJ eklentisi olan mitokondriyal olay yerelleştiricisini (MEL) açıklıyoruz. Ayrıca, ImageJ'de analizden önce mikrografların temizlenmesi için yararlı olan bir görüntü işleme hattını da açıklıyoruz.

Abstract

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

Mitokondri, herhangi bir hayvanın hayatta kalması için hayati önem taşıyan, konakçının ihtiyaçlarına veya streslerine yanıt olarak düzenli fisyon ve füzyon olaylarına maruz kalan ve mitokondriyal ağın sürekli olarak yeniden şekillenmesine yol açan oldukça dinamik organellerdir. Bu nedenle, mitokondriyal ağı üç boyutta ve zaman içinde değerlendirebilmek, sistemin stres veya farmasötik müdahale gibi faktörlere nasıl tepki verdiğini anlamada bir fayda sağlar. Hücrelerin mitokondriyal ağlarının floresan görüntülemesi, bu değişiklikleri görselleştirme ve izleme yeteneğini sağlar. Bununla birlikte, mitokondriyal ağ genellikle standartlaştırılmamış metriklerle tanımlanan iki boyutlu ve statik bir yapı olarak tanımlanır. Bu nedenle, kullanıcının görüntülerini mitokondriyal ağdaki fisyon ve füzyon olaylarını zaman içinde ve 3 boyutlu bir şekilde algılayan bir ImageJ eklenti aracı olan mitokondriyal olay yerelleştiricisi (MEL) için hazırlamasını sağlayan bir boru hattını tanımlamak için yola çıktık, böylece bu ağın geçirdiği dinamik değişiklikler hakkında fikir veriyor. Ek olarak, mitokondriyal sayımdaki değişiklikler ve morfolojik değişiklikler ışığında fisyon ve füzyonu anlamanın faydalarını açıklıyoruz.

Introduction

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

Mitokondri, tüm ökaryotik hücrelerde bulunan, onlara enerji sağlayan ve metabolizmalarını düzenleyen oldukça dinamik organellerdir. Bu nedenle, mitokondri hücresel ölüm ve hayatta kalmanın kavşağındadır. Mitokondrinin, lizozomal asitleşme ve moleküler motor etkiden kas kasılması ve sinaps ateşlemesine kadar çeşitli süreçler için gerekli olduğu gösterilmiştir 1,2.

Mitokondri, hücrenin metabolik talebine ve stresine yanıt olarak ATP'yi verimli bir şekilde üreten bir mitokondriyal ağı sürdürmek için düzenli fisyon ve füzyon olaylarına maruz kalır. Gerçekten de, mitokondrinin, mitokondriyal fragmanların seçici olarak uzaklaştırılması olan mitofajiyi kolaylaştırmak için fisyona uğradığı gösterilmiştir. Bu nedenle, hücresel sistemde sadece aktif olarak solunum yapan ve depolarize olmayan mitokondri kalır 3,4. Bununla birlikte, füzyon, artan bir ihtiyaç olması durumunda ağın ATP çıktısını artırmanın bir yolu olarak ortaya çıkar 5,6. Ek olarak, hem fisyon hem de füzyonun mitokondriyal DNA'nınbölünmesinde ve korunmasında önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir 7,8. Fisyon ve füzyon kapsamının, sağlıklı bir mitokondriyal ağ sağlamak için dikkatli bir homeostatik kontrol gerektirdiğine dikkat edilmelidir, çünkü her iki işlemin de çok fazla veya çok azının zararlı olduğu gösterilmiştir.

Aşırı fisyonun, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve tauopatilerde 9,10,11 daha sonra azalmış ATP seviyeleri ile parçalanmış bir mitokondriyal ağa yol açtığı gösterilmiştir ve düşük fisyon seviyeleri, depolarize mitokondri birikimine yol açarak Parkinson hastalığı benzeri semptomlara yol açabilir 12. Ağın hiperfüzyonunun, ATP çıktısını artırmak için stres zamanlarında meydana geldiği bilinmektedir. Bununla birlikte, bu durumda uzun süre var olmanın ROS seviyelerini ve otofaji aktivitesini arttırdığı ve hücre ölümünün başlamasına neden olduğu gösterilmiştir 9,12.

Bu nedenle, mitokondriyal ağın durumunu anlamanın, hücrenin ve dolayısıyla organizmanın durumunu anlamak için önemli bilgiler sunduğu açıktır. Mitokondriyal ağın sağlık ve hastalık bağlamında anlaşılmasının açık önemi, fisyon ve füzyon olaylarına maruz kalma kabiliyeti ve bunların hücresel sağlık üzerindeki etkisi, bu protokolün ve ilgili analiz araçlarının geliştirilmesini motive eden şeydir. Spesifik olarak, mitokondriyal dinamiklerin karakterizasyonunu sağlayan araçlar büyük ölçüde sınırlıdır ve literatürde yetersiz bir şekilde tanımlanmıştır.

Mitokondriyal morfoloji tipik olarak konfokal mikroskopi ve ardından mitokondriyal organizasyonu en iyi şekilde tanımladığı için, ham mikrografların değerlendirme kalitelerini artırmak için bir dereceye kadar işlemden geçmesini gerektiren hesaplamalı analiz kullanılarak belirlenir. Bu şekilde kullanıcılar, mitokondriyal ağın sayı, hacim, uzunluk ve en boy oranı 13,14,15 gibi birçok morfometrik sonucunu belirleyebilir. Kullanıcılar, morfolojik değerlendirmeler için 2D veya 3D mikrograflardan yararlanabilir, ancak 3D analiz, mitokondriyal ağ 3D yapılardan oluştuğu için daha fazla doğruluk ve içgörü sunar. Fisyon ve füzyonu analiz etmek amacıyla, mitokondriyal ağın16 3 boyutluluğunu en iyi şekilde telafi ettiği için z eksenli mikrografların kullanılması önerilir.

Birçok çalışma, ağı tanımlamanın bir yolu olarak mitokondrinin parçalanmış, filamentli veya ara durumlara sınıflandırılmasını içerir16,17. 3D analiz, mitokondrinin hücrede aldığı farklı şekiller nedeniyle özellikle faydalıdır. Birinin çalışmasına 3 boyutluluk eklemek, özellikle mitokondriyal sayımlara güven verir, çünkü mitokondrinin bir z ekseni boyunca yukarı veya aşağı hareket etmesi muhtemeldir. MEL, 3D yakalanan görüntülere bağlı olan bir ImageJ eklentisidir18. Burada, mitokondriyal ağı ve hücrenin çekirdeğini görselleştirmek için TMRE ve Hoechst ile boyanmış GT1-7 fare hipokampal nöronal hücrelerini kullandık. Hücreler daha sonra görüntü analizine hazırlanırken mikrografların kalitesini artırmak için bir ön işleme boru hattından geçirildi.

Statik metriklere dayalı olarak mitokondriyal morfolojinin belirlenmesine izin veren birçok teknik kullanıma sunulmuştur. Çok azı fisyon ve füzyon aktivitelerini içerir ve mitokondrinin dinamik davranışının kantitatif olarak yakalanmasını sağlar 13,19,20,21. Burada, mitokondriyal fisyon ve füzyon aktivitesine odaklanarak, ağ özelliklerinin belirlenmesinden önce görüntü geliştirme için bir protokol açıklayacağız. Bu tekniğin, mitokondriyal morfolojiyi belirlemek için daha önce yayınlanmış yöntemleri nasıl tamamlayabileceğini göstereceğiz.

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

Protocol

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

1. Hücre tedavisi ve mikroskopi edinimi

  1. Kültür GT1-7 hücreleri, DMEM'de 8 odacıklı tabaklarda %10 FBS ve %1 Penstrep (tam ortam) ile desteklenmiştir. Hücrelerin gece boyunca bağlanmasına izin verin ve daha sonra 72 saat boyunca% 10 FBS ile DMEM'de yapılan 2.5 mM metformin hidroklorür ile muamele edin, ortamı her 24 saatte bir değiştirdiğinizden emin olun. Görüntülemeden 6 saat önce hücreleri 10 μM CCCP ve görüntülemeden 4 saat önce 400 nM Bafilomisin A1 (Baf) ile birlikte tedavi edin.
    NOT: Bu, tercih edilen herhangi bir ökaryotik hücre hattı ile yapılabilir.
  2. Görüntülemeden önce, 5 nM Hoechst ve 100 nM TMRE içeren önceden ısıtılmış tam ortamlardan oluşan bir kokteyl hazırlayın.
  3. Hücre tedavi ortamını görüntüleme kokteyli ile değiştirin ve görüntülemeden önce 10 dakika inkübasyon süresine izin verin.
    NOT: Mitokondrinin dinamik aktivitesi nedeniyle, hücreler, 37 °C ve %5 CO2'ye ayarlanmış bir inkübasyon odası ile mikroskop kullanılarak görüntülenmelidir.

2. Görüntüleme

  1. 1,4 NA ile 100x büyütme kullanan görüntü hücreleri.
  2. Lazer gücünü, foto ağartmayı önlemek için güç, ~% 2 olacak şekilde ayarlayın. Tarama hızının yüksek olduğundan emin olun. 512 x 512 çözünürlükte görüntü yakalayın.
  3. Z dilimi aralıklarını 0,25 μm'lik artışlarla ayarlayın. Bu protokolü takip etmek için, hücreleri 10 Z yığınından oluşacak şekilde görüntüleyin. Bir Z yığınının edinilmesi arasında herhangi bir aralık olmadan beş zaman çerçevesi elde edin.
    NOT: Optimize edildikten sonra, bu protokol tedavi grupları veya deney grupları arasında ayarlanmamalıdır, çünkü burada listelenen makrolar görüntüleme protokolünün tüm hücrelerde standartlaştırılmasını gerektirir.

3. Hesaplamalı değerlendirme

NOT: Sonraki tüm işlemler ImageJ v1.53t kullanılarak yapılmıştır. MEL eklentisi ve destekleyici modüller https://github.com/rensutheart/MEL-Fiji-Plugin'da bulunabilirken, kullanılan tüm makrolar https://github.com/rensutheart/FMPP/tree/master/Sections'da bulunabilir.

  1. Görüntü hazırlığı
    1. Ham dosyayı ImageJ'de açın.
    2. Tek bir mikrograftan birden çok hücreyi kırpmak için, görüntüyü analiz edilecek tek hücre sayısına kadar çoğaltarak başlayın.
    3. Bir görüş alanında birden çok hücrenin bulunduğu bir ilgi alanı etrafında bir ilgi alanı çizmek için pencereleri senkronize etme aracını, serbest çizim aracını ve renk ayarını kullanın (Ek Şekil S1).
    4. Düzenle | Dışı temiz.
    5. Kırmızı ve mavi kanalları birbirinden ayırın ve mitokondriyal kanalı bir . Tiff dosyası.
  2. Nokta yayılım fonksiyonu üretimi ve evrişim bozukluğu
    1. Bir nokta yayılma işlevi (PSF) oluşturmak için, gömülü mikrograf bilgilerini kullanarak PSF oluşturucu eklentisini kullanın. Eklentilere Git | Eklentiyi açmak için PSF Generator. Ek olarak, şuraya gidin: Görüntü | Bilgi göster... tıklayın veya görüntü bilgilerini açmak için I tuşuna basın ve en alta kaydırın. Voksel boyutunu ve derinliğini kullanarak, gösteri bilgi kutusundan Pixelsize XY'yi 166.1 nm ve Z-step'i 200 nm olarak değiştirin. Dalga Boyunu 568 nm, Boyut XYZ'yi 512 x 512 görüntü çözünürlüğüne ve 10 Z diliminden oluşan bir Z yığınına uyacak şekilde değiştirin (Ek Şekil S2).
    2. Eklentilere Git | Makrolar | Düzenle | Deconvolution_time_lapse_mine.ijm makroları.
    3. Giriş ve çıkış satırlarını düzenleyin ve çalıştır'a basın (Ek Şekil S3).
  3. Görüntü kontrastı geliştirme ve bulanıklaştırma
    1. Eklentilere Git | Makrolar | Düzenle | Önişleme.ijm.
    2. Preprocessing.ijm makrolarında, yuvarlanan top yarıçapı 6'ya eşit olan bir arka plan çıkarma işlemi kullanın. Sigma Filter Plus'ı, yarıçap 1'e eşit, kullanılan pikseller 2'ye eşit ve minimum piksel fraksiyonu 0,2'ye eşit olacak şekilde ayarlayın ve eklenti aykırı değere duyarlı olacaktır. CLAHE ayarlarını, blok boyutu 64 olacak şekilde ayarlayın; histogram bölmelerini 256'ya, maksimum eğimi 2,5'e ve Gama'yı 0,8'e ayarlayın.
      NOT: Tüm bu ayarlar veri kümelerimize göre optimize edilmiştir ve değerler uygulanmadan önce alternatif veri kümeleri için optimize edilmelidir. Sigma filtreleme, görüntüyü yumuşatmak ve tutarlı yapılar sağlamak için yakındaki pikselleri etkili bir şekilde karıştırmak için uygulanır. Açık ve koyu pikseller arasındaki kontrastı artırmak için yerel kontrast uygulanır ve gamadaki bir değişiklikle birleştiğinde, arka plan piksellerini en aza indirirken mitokondriyal yapıların varlığını geliştirir.
    3. Giriş satırını, evrişim bozukluğu geçirmiş mikrografları içeren klasöre değiştirin (Ek Şekil S4).
    4. Çalıştır'a tıklayın.
  4. Görüntü eşikleme
    NOT: Kullanıcılar seçtikleri herhangi bir eşik aracını kullanabilseler de, Qingzong Tseng'in (https://sites.google.com/site/qingzongtseng/adaptivethreshold) uyarlanabilir eşik eklentisini öneririz.
    1. ImageJ'de Preprocessing.ijm makroları tarafından değiştirilmiş bir ilgi dosyasını açın.
    2. Eklentilere Git | adaptiveThr.
    3. Kullanıcının tercihine göre yerel eşiği Ağırlıklı Ortalama ve piksel blok boyutu olarak ayarlayın.
      NOT: Piksel bloğu boyutu, hücreler arasında tutarlı tutulmalıdır, çünkü bu değer hacim veya en boy oranı gibi mitokondriyal boyutsal değerlendirmeleri etkiler.
    4. Zamanı optimize etmek için önizlemeye tıklayın ve blok boyutunu mümkün olduğunca çok sayıda mitokondri açıkça dahil edilecek şekilde ayarlayın. Ayrıca, gereksiz arka planı ortadan kaldırmak için her hücre için çıkarma değerini ayarlayın. Mikrograf dosyalarını, çıkarma değeriyle ilişkili klasörlere kaydedin (Ek Şekil S5).
      NOT: Threshold.ijm makroları, daha küçük parçacıkları ortadan kaldırmak için bir boyut filtresi içerir.
    5. Eklentileri Seçin | Makrolar | Düzenle | Eşik.ijm.
    6. input_path ve output_path satırlarının yanı sıra blockSize'ı düzenleyin ve makro komut dosyasındaki satırları çıkarın (Ek Şekil S6).
    7. Çalıştır'a tıklayın.
  5. Mitokondriyal olay yerelleştirici (MEL) eklentisi ile fisyon ve füzyon olaylarının tespiti
    NOT: MEL, bir seferde tek bir Tiff olarak kaydedilen tek bir kanaldan oluşan hızlandırılmış bir z-yığını dizisini işlemek için tasarlanmıştır. Bu, giriş satırını ilgilenilen eşikli Tiff dosyasına değiştirerek yapılabilse de, ImageJ'deki birleştirme işlevini kullanarak birden çok Tiff dosyasını aynı anda işleme yöntemini de göstereceğiz.
    1. Aynı tedavi koşullarına ait 10 adede kadar eşikli mikrograf açın.
      NOT: Bunun çalışması için mikrografların aynı sayıda z dilimine sahip olması gerekir.
    2. Resme Git | Yığınlar |Araçlar | Birleştirin ve Tamam'a basın.
    3. Eşikleme tarafından geride kalan küçük puncta'yı kaldırmak için Eklentiler | İntegral Görüntü Dosyalayıcıları | Aykırı değerleri kaldırın. Gerekli parçaları kaldırmak üzere X ve Y boyutlarını ayarlamak için önizlemeyi kullanın.
    4. Birleştirilmiş dosyayı Tiff olarak kaydedin.
    5. Eklentilere Git | Makrolar | Düzenle | Quicktest_new.ijm ve giriş ve çıkış yollarını gerektiği gibi düzenleyin (Ek Şekil S7).
      NOT: Tamamlandığında, tüm MEL sonuçlarıyla birlikte çıktı klasöründe "MEL_results" adlı bir klasör bulunacaktır. Bunlar, her zaman noktasında tespit edilen fisyon ve füzyon olayları olarak gösterilir ve MEL'in çalışma şekli nedeniyle son zaman noktası her zaman kaldırılmalıdır18.

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

Results

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

Uygun hücrelerin seçilmesi
Kullanıcılar, mitokondriyal ağın hücrenin mitotik durumuna bağlı olarak değiştiğinin farkında olmalıdır. Çekirdek dambıl veya U şeklinde görünüyorsa veya çekirdeğin yakınında floresan sinyali eksikliği olan bir boşluk varsa, bu hücrenin mitoza yaklaştığını gösterebilir. Bu durumda, mitokondri muhtemelen hücre bölünmesi nedeniyle fisyona uğramaktadır ve tedavi müdahalesi ve ağ üzerindeki etkisi nedeniyle değil (Ek Şekil S8).

Metfor...

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

Discussion

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

Mitokondriyal morfolojiyi tanımlamak için giderek artan sayıda yaklaşım mevcut olmasına rağmen, mitokondriyal dinamikleri nicel bir şekilde yeterince yakalamak için sınırlı teknikler mevcuttur. Ek olarak, mitokondriyal ağ morfolojisinin ve bu morfolojiyi yöneten mekanizmaların doğası gereği çeşitli olduğuna dikkat edilmelidir. Bu, gelişmiş enerji çıkışı için dallı bir oluşumdan, mitofajiyi kolaylaştırmak için zamansal olarak farklı fisyon bölgelerine kadar hücrenin ihtiyaçlarına bağlı ağ...

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

Disclosures

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

Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Acknowledgements

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

Bu araştırma, Güney Afrika'daki Stellenbosch Üniversitesi, Güney Afrika Tıbbi Araştırma Konseyi (SAMRC) ve Güney Afrika Ulusal Araştırma Vakfı (NRF) ile Kanada Sağlık Araştırmaları Enstitüleri (CIHR) ve Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) tarafından finanse edildi.

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
8 oda tabağıTermo Fisher#Z734853
Ayarlanmış eşiklemehttps://sites.google.com/site/qingzongtseng/adaptivethreshold
Bafilomisin A1LKT laboratuvarları#B0026
Karbonil siyanür klorofenilhidrazon (CCCP)Merck#C2759
Konfokal mikroskopCarl Zeiss AGLSM780 ELYRA PS.1 süper çözünürlüklü platform
Dulbecco'nun Modifiye Kartal Ortamı (DMEM)Termo Fisher#341956062
Fetal Sığır Serumu (FBS)Sigma-Aldrich#F0679
Github bağlantısıhttps://github.com/rensutheart/MEL-Fiji-Plugin
GraphPad Prizma v7.06
GT1-7 hücreleriATCCSCC116 Serisi
HoecshtSigma-AldrichH6024 (İngilizce)
ImageJ v1.53tFiji
Makrohttps://github.com/rensutheart/FMPP/tree/master/Sections
MetforminAvrupa FarmakopesiM06050000
Penisilin/streptomisin (PenStrep)Sigma-Aldrich#P4333
T25'lerBiyo-Akıllı Bilimsel#70025
TMRETermo Fisher#T669
TripsinSigma-Aldrich#T4049

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sancak, Y., et al. Ragulator-rag complex targets mTORC1 to the lysosomal surface and is necessary for its activation by amino acids. Cell. 141 (2), 290-303 (2010).
  2. Bhabha, G., Johnson, G. T., Schroeder, C. M., Vale, R. D. How dynein moves along microtubules. Trends Biochem Sci. 41 (1), 94-105 (2016).
  3. Twig, G., et al. Fission and selective fusion govern mitochondrial segregation and elimination by autophagy. EMBO J. 27 (2), 433-446 (2008).
  4. Rana, A., et al. Promoting Drp1-mediated mitochondrial fission in midlife prolongs healthy lifespan of Drosophila melanogaster. Nat Commun. 8 (1), 1-14 (2017).
  5. Rolland, S. G., et al. Impaired complex IV activity in response to loss of LRPPRC function can be compensated by mitochondrial hyperfusion. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (32), E2967-E2976 (2013).
  6. Sgarbi, G., et al. Mitochondria hyperfusion and elevated autophagic activity are key mechanisms for cellular bioenergetic preservation in centenarians. Aging. 6 (4), 296-310 (2014).
  7. Mourier, A., et al. Mitofusin 2 is required to maintain mitochondrial coenzyme Q levels. J Cell Biol. 208 (4), 429-442 (2015).
  8. Ramos, E. S., et al. Mitochondrial fusion is required for regulation of mitochondrial DNA replication. PLoS Genet. 15 (6), e1008085(2019).
  9. Santos, D., Esteves, A. R., Silva, D. F., Januário, C., Cardoso, S. M. The impact of mitochondrial fusion and fission modulation in sporadic Parkinson's disease. Mol Neurobiol. 52 (1), 573-586 (2015).
  10. Joshi, A. U., Saw, N. L., Shamloo, M., Mochly-Rosen, D. Drp1/fis1 interaction mediates mitochondrial dysfunction, bioenergetic failure and cognitive decline in Alzheimer's disease. Oncotarget. 9 (5), 6128-6143 (2018).
  11. Torres, A., Rivera, B., Polanco, C., Jara, C., Tapia-Rojas, C. Phosphorylated tau as a toxic agent in synaptic mitochondria: Implications in aging and Alzheimer's disease. Neural Regen Res. 17 (8), 1645-1651 (2022).
  12. Yu, B., et al. Mitochondrial phosphatase PGAM5 modulates cellular senescence by regulating mitochondrial dynamics. Nat Commun. 11 (1), 2549(2020).
  13. Baek, M. L., et al. Mitochondrial structure and function adaptation in residual triple negative breast cancer cells surviving chemotherapy treatment. Oncogene. 42 (14), 1117-1131 (2023).
  14. Nag, S., et al. PGAM5 is an MFN2 phosphatase that plays an essential role in the regulation of mitochondrial dynamics. Cell Rep. 42 (8), 112895-112895 (2023).
  15. Robertson, G. L., et al. DRP1 mutations associated with EMPF1 encephalopathy alter mitochondrial membrane potential and metabolic programs. J Cell Sci. 136 (3), jcs260370(2023).
  16. Chaudhry, A., Shi, R., Luciani, D. S. A pipeline for multidimensional confocal analysis of mitochondrial morphology, function, and dynamics in pancreatic β-cells. Am J Physiol Endocrinol Metab. 318 (2), E87-E101 (2020).
  17. Bernhardt, D., Müller, M., Reichert, A. S., Osiewacz, H. D. Simultaneous impairment of mitochondrial fission and fusion reduces mitophagy and shortens replicative lifespan. Sci Rep. 5, 7885(2015).
  18. Theart, R. P., Kriel, J., Du Toit, A., Loos, B., Niesler, T. R. Mitochondrial event localiser (mel) to quantitatively describe fission, fusion and depolarisation in the three-dimensional space. PLoS ONE. 15 (12), e0229634(2020).
  19. McCarron, J. G., et al. From structure to function: Mitochondrial morphology, motion and shaping in vascular smooth muscle. J Vasc Res. 50 (5), 357-371 (2013).
  20. Peng, K., et al. The interaction of mitochondrial biogenesis and fission/fusion mediated by PGC-1α regulates rotenone-induced dopaminergic neurotoxicity. Mol Neurobiol. 54 (5), 3783-3797 (2017).
  21. Huang, Y. C., et al. Reduced mitochondria membrane potential and lysosomal acidification are associated with decreased oligomeric Aβ degradation induced by hyperglycemia: A study of mixed glia cultures. PLoS ONE. 17 (1), e0260966(2022).
  22. Martín-Maestro, P., et al. Slower dynamics and aged mitochondria in sporadic Alzheimer's disease. Oxidat Med Cell Longev. 2017, 9302761(2017).
  23. De Wet, S., et al. The highs and lows of memantine-an autophagy and mitophagy inducing agent that protects mitochondria. Cells. 12 (13), 1726-1726 (2023).
  24. Kleele, T., et al. Distinct fission signatures predict mitochondrial degradation or biogenesis. Nature. 593 (7859), 435-439 (2021).
  25. Jenkins, B. C., et al. Mitochondria in disease: Changes in shapes and dynamics. Trends Biochem Sci. 49 (4), 346-360 (2024).
  26. Izzo, A., et al. Metformin restores the mitochondrial network and reverses mitochondrial dysfunction in down syndrome cells. Hum Mol Genet. 26 (6), 1056-1069 (2017).
  27. Buchanan, E., et al. Propionic acid induces alterations in mitochondrial morphology and dynamics in SH-SY5Y cells. Sci Rep. 13 (1), 13248(2023).
  28. Rohani, A., Kashatus, J. A., Sessions, D. T., Sharmin, S., Kashatus, D. F. Mito hacker: A set of tools to enable high-throughput analysis of mitochondrial network morphology. Sci Rep. 10 (1), 18941(2020).
  29. Qiao, C., et al. Rationalized deep learning super-resolution microscopy for sustained live imaging of rapid subcellular processes. Nat Biotechnol. 41 (3), 367-377 (2023).
  30. Ding, Y., et al. Mitochondrial segmentation and function prediction in live-cell images with deep learning. Nat Commun. 16 (1), 743(2025).
  31. Ezzahoini, H., et al. SIRT4 interacts with OPA1 and regulates mitochondrial quality control and mitophagy. Aging. 10 (9), 2536-2536 (2017).

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

Mitochondrial MorphologyMitochondrial DynamicsFluorescence MicrographsMitochondrial FissionMitochondrial FusionThree Dimensional ImagingImageJ AnalysisMitochondrial NetworkDeconvolution MicroscopyMitochondrial Event Localizer

Related Articles