Bu protokol, farklı metabolik durumlar arasında fare karaciğeri ve iskelet kaslarında glikojenin nicelendirilmesi için anthrone kolorimetrik bir yöntemi tanımlar.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu protokol, farklı metabolik durumlar arasında fare karaciğeri ve iskelet kaslarında glikojenin nicelendirilmesi için anthrone kolorimetrik bir yöntemi tanımlar.
Glikojen, karaciğer ve iskelet kaslarında önemli bir hücre içi glikoz rezervidir ve karbonhidrat metabolizmasında temel bir rol oynar. Hepatik glikojen, sistemik glisemik homeostazın korunması için gereklidir, iskelet kası glikojeni ise fiziksel aktivite ve egzersiz performansını destekler. Bu nedenle, doku glikojeninin doğru nicelendirilmesi, glikojen metabolizmasının dinamik olarak düzenlendiği veya patolojik olarak değiştirildiği çalışmalar için kritik öneme sahiptir. Burada, fare karaciğeri ve iskelet kasındaki glikojen içeriğini niceliklendirmek için güvenilir ve hassas bir anthrone kolorimetrik yöntemi tanımlıyoruz. Protokol, alkali sindirim, deproteinizasyon, glikojen çökeltme, alkol yıkama ve anthrone reaktif kullanılarak renk geliştirme gibi ardışık adımlardan oluşur. Bu yöntemin uygulanabilirliği, fizyolojik olarak üç önemli duruma maruz kalan sıçanlarda gösterilmiştir: ad libitum beslenme, gece boyunca oruç ve kısa süreli yeniden besleme. Bu deneysel paradigmalar, glikojen depolama, tüketme ve yeniden sentezle ilişkili anahtar metabolik durumları yakalar. Temel enzimler olan glikojen sentaz ve glikojen fosforilazın ortogonal western blot analizi, gözlemlenen metabolik değişikliklere mekanik destek sağlar. Bu yöntemin uygulanabilirliği, epinefrin ile tedavi edilen hayvanlarda akut stres kaynaklı glikojen parçalanmasını modellemek için daha da gösterilmiştir. Toplu olarak, bu yöntem geniş bir dinamik aralık ve belirgin şekilde farklı fizyolojik durumlar arasında doku glikojenini niceliklendirmek için yeterli hassasiyet sağlar. Glikojen metabolizmasını in vivo araştırmak için güvenilir bir araç sunar ve ayrıca in vitro hücre kültür modellerine de uygulanabilir.
Glikojen, memelilerin iskelet kasları ve karaciğerinde, daha az ölçüde ise beyin, böbrek, kalp ve yağ dokusu gibi diğer organlarda önemli bir enerji kaynağı olarak hizmet eden yüksek dallı birpolisakkarittir 1. Beslenme sırasında, fazla glukoz polimerizasyon veya de novo lipogeneze uğrar ve glikojen veya lipid olarak depolanır. Ancak, oruç veya fiziksel eğme sırasında glikojen enzimatik bozulmaya uğrar ve enerji ihtiyaçlarını karşılamak için sürekli ve hızlı bir glukoz tedariği sağlanır. Bu glikojenin tamponlama kapasitesi, fizyolojik hızlı yeniden besleme döngülerinde glisemik homeostazın korunması için gereklidir2.
Glikojen sentezi, iki memeli izoformunda bulunan glikojen sentazı (GYS) tarafından katalize edilir: GYS1 ve GYS2. GYS1 ağırlıklı olarak iskelet kasında ekspres edilirken, GYS2 karaciğer izoformudur. GYS'nin katalitik aktivitesi, Ser641 dahil birden fazla bölgede fosforilasyonla bastırılırken, beslenme koşullarında defosforilasyon sırasında etkisi uyarılır. Glikojen parçalanması, glikojen fosforilaz tarafından katalize edilir. Karaciğer izoformu PYGL, kas izoformu ise PYGM'dir. GYS'in aksine, katalitik aktiviteleri oruç sırasında Ser15'te fosforilasyon sırasında uyarır ve3 beslemeden sonra defosforilasyonda bastırılır.
Glikojen metabolizmasının doğru düzenlemesi birçok biyolojik süreç için temel olup, glikojen metabolizması düzensiz birçok hastalıkta neden olan bir faktör olarak tanımlanmıştır. Özellikle, karaciğer glikojen metabolizmasının değişmesi, glikojen depohastalıkları 4, tip 2diyabet 5, metabolik disfonksiyon ile ilişkili steatotik karaciğerhastalığı 6,7 ve hipoglisemiye karşı regülasyon yanıtının bozulması gibi çeşitli metabolikbozukluklarla ilişkilidir 8. Ayrıca, beyin glikojeni uzun vadeli hafıza oluşumu için gereklidir9, iskelet kası glikojeni ise dayanıklılık kapasitesinin önemli birdüzenleyicisidir 10. Bu nedenle, doku glikojeninin doğru nicelleştirilmesi, glikojen metabolizmasının dinamik olarak düzenlendiği veya patolojik olarak değiştirildiği çalışmalar için kritik öneme sahiptir; bu çalışmalar hastalık mekanizmalarının incelenmesini ve glikojen modüle eden müdahalelerin değerlendirilmesini mümkün kılar.
Anthroneyöntemi 11,12, amiloklukosidaseyöntemi 13, fenol-sülfürik asit yöntemi14 ve invaziv olmayan nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (MRS)yöntemi 15 gibi çeşitli glikojen nicelendirme yöntemleri rapor edilmiştir; her yöntemin belirli avantajları ve sınırlamaları vardır. Burada, fare karaciğeri ve iskelet kasındaki glikojenin nicelendirilmesi için anthrone kolorimetrik yöntemi için ayrıntılı bir protokolü tanımlıyoruz (Şekil 1). Bu protokol, alkali sindirim, deproteinizasyon, glikojen çökeltme, alkol yıkama ve anthrone reaktif kullanılarak renk geliştirme gibi ardışık adımları içerir. Bu yöntem basit, ekonomik ve minimum özel enstrümantasyon gerektirir. Hassasiyetini ve tekrarlanabilirliğini göstermek için, bir dizi glikojen standardı kullanarak tespit sınırını (LOD), nicelendirme sınırını (LOQ) ve ayrıca analiz içi ve analiz arası varyasyon katsayısını (CV) hesapladık. Uygulanabilirliğini göstermek için, karaciğer ve iskelet kaslarındaki glikojen seviyeleri fizyolojik olarak ilgili üç koşulda değerlendirildi: ad libitum beslenme, 16 saat gece oruç ve kısa süreli yeniden besleme. Ayrıca, yöntem epinefrin ile tedavi edilen hayvanlar kullanılarak akut stres kaynaklı glikojen ayrışmasını modellemek için gösterilmiştir. Gözlemlenen metabolik değişiklikleri doğrulamak için glikojen metabolizmasında rol alan temel enzimlerin ortogonal western blot analizi yapıldı.

Şekil 1: Glikojen niceleme iş akışının genel görünümü. Karaciğer ve iskelet kaslarında glikojen nicelendirilmesi için deneysel iş akışının şematik temsili. Prosedür, doku toplama, alkali sindirim, protein çökeltme, glikojen izolasyonu ve anthrone tabanlı kolorimetrik tespiti içerir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm hayvan protokolleri Nanjing Tıp Üniversitesi'ndeki Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC; #1905019) tarafından onaylandı.
1. Reaktiflerin Hazırlanması
2. Hayvan Tedavisi
3. Doku Hasadı.

Şekil 2: Karaciğer ve iskelet kas için doku diseksiyon prosedürleri. (A) Karın boşluğunun açığa çıkarılması ve karaciğer dokusunun alınması için ardışık adımlar; bunlar arasında deri kesisi, kesinin uzatılması, derinin alttaki kaslardan ayrılması ve enine laparotomi dahil. (B) Gastroknemius kasının izole edilmesi için ardışık adımlar; bunlar arasında uzunlamasına kesi, üst kasların yansıması, anatomik yapıların tanımlanması ve kas çıkarılması dahil. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
4. Glikojen Kolorimetrik Testi

Şekil 3: Farklı beslenme durumları altında glikojen izolasyonu ve niceliklendirme. (A) Karaciğer örneklerinden beslenmiş, oruç ve refleks koşullarında çökeltilmiş glikojen peletlerinin temsil eden görüntüsü. (B) Iskelet kası örneklerinden alınan çökelmiş glikojen pelletlerinin beslenmiş, oruçlu ve refed koşullarında temsil eden görüntüsü. (C) 620 nm'deki emilimle glikoz konsantrasyonu arasındaki doğrusal ilişkiyi gösteren glukoz standartlarından oluşturulan standart eğri. (D) Beslenme, oruç ve refed koşullarında kan şekeri seviyeleri. (E) Beslenme, oruç ve ref koşullarında hepatik glikojen içeriği. (F) Beslenme, oruç ve refleksiyon koşullarında iskelet kası glikojen içeriği. Veriler ortalama ± SEM (n = 6 grup başına sunulur) olarak sunulur. İstatistiksel analiz, Benjamini–Hochberg yöntemiyle düzeltilmiş çoklu karşılaştırmalarla sıradan tek yönlü varyans analizi (ANOVA) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001, ns: anlamlı değil. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
| Reaktifler | 0 mg/mL | 0.01 mg/mL | 0.02 mg/mL | 0.05 mg/mL | 0.1 mg/mL | 0.2 mg/mL | 0.5 mg/mL | 1 mg/mL | Boş | Bilinmeyen Örnek |
| Glikoz standart çözeltisi | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | 50 μL | – | – |
| Damıtılmış su (H₂O) | – | – | – | – | – | – | – | – | 50 μL | – |
| Glikojen örneği | – | – | – | – | – | – | – | – | – | 50 μL |
| Anthrone reaksiyon çözümü | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL | 200 μL |
Tablo 1: Glikojen kolorimetrik testi için reaksiyon kurulumu. Anthrone kolorimetrik testinde kullanılan glikoz standartları, blank ve bilinmeyen glikojen örnekleri için reaksiyon kurulumu. Tanımlanmış hacimlerde glukoz standartları, damıtılmış su veya glikojen örnekleri, kuluçka ve soğurma ölçümü öncesinde anthrone reaksiyon çözeltisi ile birleştirildi.
5. Doku Glikojen İçeriğinin Hesaplanması
NOT: Ölçülen glikojenin doku yaş ağırlığı veya toplam protein kütlesi olarak normalleştirilmesi.


6. Glikojen metabolizmasını katalize eden ana enzimlerin Western Lekesi
7. Yöntemin Duyarlılığı ve Tekrarlanabilirliği




.

.Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Farklı beslenme durumları altında karaciğer ve iskelet kası glikojen seviyeleri
Gece boyunca açlıkta, ad libitum ile beslenen farelerde kan şekeri seviyelerini (ortalama ± standart hatası [SEM]) oranından 7,9 ± 0,4 mM'den 5,4 ± 0,3 mM'ye anlamlı şekilde düşürdü. Kan şekeri seviyeleri, 2 saat yeniden besleme sonrası 8,3 ± 0,1 mM seviyelerine geri getirildi (Şekil 3D). Bu değişikliklerle uyumlu olarak, beslenen koşullarda karaciğer glikojen...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu makalede, hayvan dokularında glikojenin nicelendirilmesi için modifiye edilmiş bir anthrone kolorimetrik yöntemi tanımlıyoruz. Doku hasamı, alkali sindirim, glikojen çökeltme, alkol yıkama ve anthrone tabanlı renk gelişimi gibi geleneksel ardışık adımların yanı sıra, arka plan girişimini azaltmak için bir deproteinizasyon adımı da ekledik (Şekil 1). Daha sonra bu yöntemi, karaciğer ve gastroknemius kasındaki glikojen içeriğindeki değişiklikleri farklı fiz...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar çıkar çatışması belirtmemektedir.
Bu çalışma, Çin Ulusal Ana Ar-Ge Programı (2022YFA0806103) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82270871) tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL mikrosantrifüj tüpleri | LABGIC | BS-15-M | Numune işleme ve reaksiyon kurulumunda kullanılır |
| 15 mL mikrosantrifüj tüpleri | LABGIC | BS-150-M-S | Lizat işleme ve çökeltme adımlarında kullanılır |
| 20X TBST | Solarbio Life Sciences | T1082 | Western blot'ta membran yıkama için tampon |
| 37 oC İnkübator | Shanghai Jinghong Instrument | HWS-150 | BCA analiz plakası inkübasyonu |
| 50 mL santrifüj tüpleri | LABGIC | CT-112-50A | Dokunun sindirimi ve ekstraksiyonu için kullanılır |
| 96 kuyu plakası | LABGIC | BS-MP-96W-CL | Plaka tabanlı absorbans ölçümü |
| Analitik terazi | Changzhou Xingyun | FA2204N | Kimyasal tozları tartma |
| Antron | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | A108571 | Glikojen renkli tespiti için reaktif |
| Anti-GYS1 antikoru | Proteintech | 10566-1-AP | Glikojen sentaz 1 tespiti |
| Anti-GYS2 antikoru | Proteintech | 22371-1-AP | Glikojen sentaz 2 tespiti |
| Anti-fosfo-GYS1/2 (Ser641) antikoru | Cell Signaling Technology | 47043S | Fosforile edilmiş GYS tespiti |
| Anti-fosfo-PYGL (Ser15) antikoru | Abcam | ab227043 | Fosforile edilmiş glikojen fosforilazının tespiti |
| Anti-PYGL antikoru | Proteintech | 15851-1-AP | Karaciğer glikojen fosforilazının tespiti |
| Anti-PYGM antikoru | Novus Biologicals | NBP2-16689 | Kas glikojen fosforilazının tespiti |
| BCA analiz kiti | Beyotime | P0012 | Protein kantitasyonu |
| Benzoik asit | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | B116255 | Standartlar için doymuş çözelti hazırlanmasında |
| Blunt maşa | Shanghai Jinzhong | J42010 | Ayak parmağı sıkma; doku dilimleme |
| BSA Fraksiyon V | Beyotime | ST023 | Western blot'ta engelleyici ajan |
| Kimilüminesan görüntüleyici | Tanon | Tanon 5200 Multi | Western blot sinyallerinin tespiti |
| Kimilüminesan substrat (ECL) | Beyotime | P0018S | Western blot'ta sinyal gelişimi |
| Damıtılmış su | Beyotime | ST872 | Reaktif hazırlamada çözücü |
| Epinefrin hidroklorür | Sigma-Aldrich | E4642 | In vivo glikojen parçalanması indüksiyonu |
| Etanol | Macklin | E809065 | Glikojen çökeltme ve yıkama |
| İnce cerrahi makas | Shanghai Jinzhong | JA2601 | Doku dilimleme |
| Fresco 17 santrifüj | Thermo Fisher Scientific | 75002402 | Numune santrifüjlendirme |
| Glukometre | i-SENS | CareSens N | Kan şekeri ölçümü |
| Glukometre | i-SENS | CareSens N | Kuyruk damarından kan şekeri seviyesini ölçme |
| Glukometre şeritleri | i-SENS | CareSens N Şeritleri | Kuyruk damarından kan şekeri seviyesini ölçme |
| Glikozu | Macklin | G6172 | Standart eğri hazırlanmasında |
| Glikojen stoğu | Beyotime | D0812 | Bir dizi glikojen standardı hazırlama |
| Keçi anti-tavşan IgG ikincil antikoru | Thermo Fisher Scientific | 31462 | Birincil antikorların tespiti |
| El tipi homojenizatör | GreenPrima | PB100 | Doku homojenizasyonu |
| Hindistan mürekkebi | Sigma-Aldrich | 198285 | Normalizasyon için toplam protein boyama |
| Izofluran | RWD Life Science | R510-22-10 | Hayvan ötenazisi |
| Laboratuvar ısıtma bloğu | Changzhou Guowang | GWJ300-1 | Testler sırasında numune ısıtma |
| Lityum klorür | Macklin | 767397 | Glikojen çökeltmeyi artırır |
| Metanol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology | M116115 | Glikojen yıkama adımı |
| Mikroplate okuyucu | BioTek | ELx800 | 620 nm'de absorbans ölçümü |
| Nitroselüloz membran | Millipore | HATF04700 | Protein transfer membranı |
| Orbital çalkalayıcı | DLAB SCIENTIFIC CO.,LTD | SK-O180-S | Kimilüminesan substrat inkübasyonu |
| P1000 Pipettör | Thermo Fisher Scientific | 4641100N | Çözelti transferi |
| P200 Pipettör | Thermo Fisher Scientific | 4641080N | Geri kalan sıvının çıkarılması |
| Fosfataz inhibitörleri (PhosSTOP) | Roche | 4906845001 | Protein fosforilasyonunun korunması |
| Plastik kaplar (doku depolama için) | Thermo Fisher Scientific | 6A0008 | Hasat edilen dokuların depolanması |
| Proteaz inhibitörleri kokteyli | MCE | HY-K0011 | Protein bozulmasının önlenmesi |
| RIPA lizis tamponu | Beyotime | P0013B | Protein ekstraksiyonu |
| SDS-PAGE jel kiti | Beyotime | P0012A | Protein ayrımı |
| SDS-PAGE yükleme tamponu (6X) | Beyotime | P0015F | Protein örneklerini SDS-PAGE jel kuyularına yüklemeden önce karıştırın |
| SDS-PAGE çalışma tamponu (5x) | Beyotime | P0014D | SDS-PAGE elektroforesisi |
| Küçük Hayvan Anestezi Makinesi | RWD Life Science | R500 | Hayvan ötenazisi |
| Sodyum hidroksit | Macklin |
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste