Method Article
ويرد بروتوكول spectrofluorometric لقياس نفاذية افتتاح الميتوكوندريا المسام الانتقال في قلب الفأر المعزول الميتوكوندريا هنا. الفحص ينطوي على قياس وقت واحد من الكالسيوم الميتوكوندريا 2 + المناولة وحجم الميتوكوندريا الغشاء المحتملة والميتوكوندريا. وكما وصفت إجراءات الحصول على قلب عالية الجودة والوظيفية الميتوكوندريا.
الانتقال نفاذية المسام الميتوكوندريا (mtPTP) هي قناة غير محددة التي تشكل غشاء الميتوكوندريا في الداخلية لنقل المواد المذابة مع الكتلة الجزيئية أصغر من 1.5 كيلو دالتون. على الرغم من أن هوية نهائية الجزيئي للمسام لا تزال قيد المناقشة، والبروتينات مثل D cyclophilin، وVDAC ANT تسهم في تشكيل mtPTP. بينما راسخة إشراك افتتاح mtPTP في موت الخلايا 1، تتراكم الأدلة تشير إلى أن mtPTP يخدم دورا الفسيولوجية خلال كا 2 + التوازن الميتوكوندريا 2، والطاقة الحيوية الأكسدة يشير 3.
يتم تشغيل mtPTP الافتتاح كا 2 + مصفوفة ولكن يمكن أن يكون نشاطها عن طريق التضمين عدة عوامل أخرى مثل الإجهاد التأكسدي، ونضوب النوكليوتيدات الأدينين، تركيزات عالية من بي، الميتوكوندريا أو إزالة الاستقطاب الغشاء uncoupling، والأحماض الدهنية طويلة السلسلة 4. في المختبر، mtPTP يمكن أن يكون افتتاح منظمة العمل ضد الجوعieved عن طريق زيادة تركيز الكالسيوم + 2 داخل المصفوفة الميتوكوندريا من خلال إضافات خارجية من الكالسيوم 2 + (القدرة على الاحتفاظ الكالسيوم). عندما كا 2 + المستويات داخل الميتوكوندريا التوصل إلى عتبة معينة، ويفتح mtPTP ويسهل كا 2 + الإصدار، تبديد للبروتون القوة الدافعة، وانهيار غشاء المحتملة وزيادة في حجم مصفوفة الميتوكوندريا (تورم) الذي يؤدي في نهاية المطاف إلى تمزق الميتوكوندريا الغشاء الخارجي وفقدان لا رجعة فيها وظيفة العضيم.
نحن هنا وصف فحص فلوروميتريك التي تسمح لتوصيف شامل لافتتاح mtPTP في قلب الفأر المعزول الميتوكوندريا. الفحص ينطوي على قياس وقت واحد من 3 معلمات الميتوكوندريا التي يتم تعديلها عند افتتاح mtPTP يحدث: الميتوكوندريا كا التعامل مع + 2 (امتصاص وإطلاق، مقاسا كا 2 + تركيز على المدى المتوسط الفحص)، وإمكانات غشاء الميتوكوندريا، وmitochondrial الحجم. الأصباغ المستخدمة لقياس الكالسيوم 2 + على المدى المتوسط وفحص غشاء الميتوكوندريا المحتملة هي FURA FF، وهي impermeant الغشاء، الذي يخضع لمؤشر ratiometric تحولا في الطول الموجي الإثارة في حضور كا 2 +، وJC-1، وهي الموجبة، ratiometric المؤشر الذي يشكل مونومرات الأخضر أو الأحمر في المجاميع المحتملة غشاء المنخفضة والعالية، على التوالي. يتم قياس التغيرات في حجم الميتوكوندريا عن طريق تسجيل تشتت الضوء من التعليق الميتوكوندريا. منذ مطلوبة عالية الجودة، الميتوكوندريا وظيفية للمقايسة افتتاح mtPTP، وصفنا أيضا الخطوات اللازمة للحصول على حالها، إلى جانب القلب معزولة للغاية وظيفية الميتوكوندريا.
1. عزل الميتوكوندريا من القلب ماوس
ملاحظة: يجب إجراء جميع الخطوات للبروتوكول العزلة الميتوكوندريا على الجليد. استخدام مخازن الجليد الباردة والمثلجة قبل أطباق بتري، أنابيب ومواسير الصقر إيبندورف. وحدات التخزين الواردة في البروتوكول هي لعينة تحتوي على قلوب الماوس 2.
ملاحظة: للحصول على أفضل النتائج، ينبغي تعديل الأس الهيدروجيني من مخازن الميتوكوندريا مع KOH وحامض الخليك.
ملاحظة: أثناء إجراء التربسين العزلة يزيد من العائد من الميتوكوندريا المعزولة ويجب أن تبقى ثابتة بين الاستعدادات الميتوكوندريا. نوصي باختبار وظائف الميتوكوندريا على الاستعدادات عزل هو عدم وجود التربسين للتأكد من أن إنزيم لا تتداخل مع الوظيفة.
ملاحظة: يمكن إعداد الميتوكوندريا العازلة عزل مقدما ويمكن تخزينها في -20 درجة مئوية. تحقق درجة الحموضة على الذوبان. يجب التربسين، التربسين المانع أو يكون BSAdded إلى المخزن المؤقت عزل الميتوكوندريا في يوم التجربة.
ملاحظة: للحصول على أفضل النتائج خلال المقايسات الفنية، استخدم الميتوكوندريا في غضون 4 ساعة من العزلة.
2. مراقبة جودة الميتوكوندريا المعزولة
2.1. قياس نسبة التحكم في الجهاز التنفسي (RCR)
ملاحظة: تأثير على التنفس CCCP الميتوكوندريا هي الجرعة التي تعتمد: تركيزات عالية من CCCP يمكن أن تمنع استهلاك الأوكسجين وبالتالي يجب أن يكون بعناية رitrated.
2.2. تقييم سلامة غشاء الميتوكوندريا (السيتوكروم ج اختبار)
3. قياس نفاذية افتتاح الميتوكوندريا مسام الانتقالية
4. ممثل النتائج
ويبين الشكل 2 عنصر تحكم نموذجي الجهاز التنفسي من القلب الماوس معزولة الميتوكوندريا. ويتحقق من قبل الدولة 3 التنفس إضافة إلى ADP تتنفس الميتوكوندريا على سكسينات، ويتميز استهلاك الأكسجين بشكل ملحوظ فيما يتعلق substraالشركة المصرية للاتصالات وحدها. وأضاف استنزاف ADP يبادر الدولة 4 التنفس خلالها استهلاك الأوكسجين يؤدي إلى إبطاء ويماثل معدلات يتحقق قبل إضافة ADP. يتم الحصول على RCR عن طريق قسمة معدل استهلاك الأكسجين للتنفس من قبل الدولة 3 أن للتنفس 4 دولة. ويستخدم الاختبار لفحص ج السيتوكروم على سلامة غشاء الميتوكوندريا الخارجي: عند إضافة السيتوكروم ج لتتنفس الميتوكوندريا على سكسينات وADP، أي زيادة أخرى في التنفس ويلاحظ، مما يدل على أن الأغشية سليمة الميتوكوندريا الخارجي (الشكل 3).
يظهر صورة ممثل لافتتاح mtPTP في القلب الميتوكوندريا المعزولة في الشكل 4. في هذه الحالة تم تشغيلها mtPTP الافتتاح إضافة البقول 2 من 4 CaCl (20 ميكرومتر لكل منهما) على فترات دقيقة 1.5. افتتاح mtPTP هو واضح من قبل الافراج عن قرب في وقت واحد من الكالسيوم الميتوكوندريا 2 + (الزيادة في نسبة إشارة FURA FF)، وانهيار mitochondالريال المحتملة غشاء (النقص في JC-1 إشارة نسبة) وحجم الميتوكوندريا زيادة (نقصان في إشارة تورم). عندما تتم إضافة السيكلوسبورين A، الذي يربط إلى المكون D cyclophilin من mtPTP، mtPTP افتتاح يتطلب 7 نبضات من CaCl 2 بدلا من 4 (الشكل 5).
الشكل 1. الرسم البياني تدفق متعدد المعلمة الانتقال النفاذية الميتوكوندريا بروتوكول افتتاح المسام للقلب معزولة الميتوكوندريا. القلب هو المقطوع من الفئران ويتم عزل الميتوكوندريا من خلال الطرد المركزي المغاير. ثم يتم إعداد تقييم الميتوكوندريا نوعيا عن طريق قياس نسبة البولاروجرافي للتحكم في الجهاز التنفسي والأغشية الميتوكوندريا intactness في حضور ج السيتوكروم. يتم تشغيل الميتوكوندريا المسام الانتقال النفاذية في افتتاح الميتوكوندريا المعزولة بواسطة انا متتابعةيتم قياس L 2 الإضافات ومع مقياس التألق الطيفي من خلال مراقبة كاليفورنيا الإفراج + 2 من الميتوكوندريا انهيار غشاء، وإمكانات وتورم في مصفوفة الميتوكوندريا.
الشكل 2. قياس الجهاز التنفسي نسبة التحكم (RCR) من القلب معزولة الميتوكوندريا. يتم قياس استهلاك الأوكسجين الميتوكوندريا المعزولة عن ظهر قلب خلال التنفس الدولة 3 في وجود سكسينات وADP، وأثناء التنفس 4 دولة بعد استهلاك ADP يتم قياس استجابة لعزل الميتوكوندريا uncouplers بإضافة CCCP. الأرقام على الرسم البياني هي نسب استهلاك الأوكسجين من قبل الميتوكوندريا المعزولة في نانومول / دقيقة / ملغم بروتين.
الشكل 3. قياس منة من سلامة غشاء القلب معزولة الميتوكوندريا. يتم تحديد سلامة غشاء الميتوكوندريا من خلال قياس استهلاك الأوكسجين في الميتوكوندريا المعزولة في وجود سكسينات وADP وبعد إضافة السيتوكروم ج. الأرقام على الرسم البياني هي نسب استهلاك الأوكسجين من قبل الميتوكوندريا المعزولة في نانومول / دقيقة / ملغم بروتين.
الرقم الأجهزة مقياس التألق الطيفي 4. تكوين لقياس متعددة المعلمة من فتح mtPTP. تكوين الأجهزة ليشمل مقياس التألق الطيفي مصدر الضوء، وهو مستوحد اللون الإثارة، حجرة العينة واثنين من أجهزة إنذار للموجات مع الانبعاثات عند 525 نانومتر الثابتة ونانومتر 595. ويستخدم كاشف 1 لكشف إشارة FURA FF ارتفاع وانخفاض الكالسيوم 2 +، مونومر JC-1، وإشارة التورم. 2 التدابير للكشف عن إشارة JC-1 مجموع المباراتين.
الشكل 6. موضوعالمعلمة قياس افتتاح mtPTP في قلب معزولة الميتوكوندريا في وجود السيكلوسبورين A. السيكلوسبورين A (1 ميكرومتر) يزيد من عدد النبضات 2 CaCl المطلوبة لفتح mtPTP في قلب معزولة الميتوكوندريا.
بروتوكول المعروضة هنا يصف الخطوات اللازمة لتقييم التجريبية افتتاح نفاذية المسام الانتقال في قلب معزولة الميتوكوندريا (الشكل 1 والشكل 4): إجراءات عزل الميتوكوندريا قلب الفأر، والضوابط التي تضمن سلامة الجهاز التنفسي وظيفة، المعلمات الميتوكوندريا خلال رصد mtPTP الافتتاح والأصباغ المستخدمة لقياسها، وإنشاء الأجهزة من spectrofluorometric، وتوصيف افتتاح mtPTP. ومقياس التألق الطيفي المستخدمة في هذا البروتوكول يسمح قياس السريع لهذه المعايير الثلاثة في وقت واحد. ومع ذلك، يمكن أن تستخدم بروتوكول الأساسية باستخدام الأدوات الأخرى المتاحة تجاريا، ولكن مع الوقت تراجعت القرار. ويمكن أيضا غير ratiometric أن تستخدم الأصباغ، ولكن لا تسمح التدابير الكمية على حد سواء كا 2 + والميتوكوندريا المحتملة غشاء 5.
Aنوعية جيدة إعداد الميتوكوندريا أمر ضروري عندما يعاير افتتاح mtPTP، نظرا لأن كلا من الكالسيوم القدرة على التراكم 2 + والحفاظ على غشاء المحتملة مترابطة بإحكام. على سبيل المثال، وجدنا أن الميتوكوندريا مع المعرض RCR منخفضة تخفيض JC-1 تراكم الكالسيوم والفقراء 2 + التعبئة. تم تعديل الإجراء الذي نستخدمه لعزل القلب الميتوكوندريا من البروتوكولات نشرت سابقا 6 و 7 و ثبت أن تكون متسقة للغاية في توليد عالية الجودة الميتوكوندريا التي تقاس RCR والاختبارات السيتوكروم ج.
افتتاح mtPTP ظاهرة معقدة تشمل التغييرات على عدة مستويات في علم التشريح ووظائف الأعضاء الميتوكوندريا. الفحص وصفنا هنا يقيس التغييرات في وقت واحد spectrofluorometrically في مستويات الكالسيوم extramitochondrial + 2، غشاء الميتوكوندريا المحتملة وحجم الميتوكوندريا. قياس معلمات متعددة في نفس الوقت يقدم أكثر compreheصور nsive ظاهرة من قياس المعلمات الفردية وحدها، مثل الكالسيوم 2 + تعبئة أو تورم. وعلاوة على ذلك، فإن استخدام ratiometric FF FURA الأصباغ وJC 1-2 + كا لقياسات غشاء المحتملة ويحد قطعة أثرية التجريبية المتعلقة صبغ التركيز، أو امتصاص photobleaching. ويمكن أيضا أن هذه الأصباغ معايرة بسهولة من أجل الحصول على مزيد من القياسات الكمية. ملاحظة هامة هي أن يجب أن تبقى جميع التركيزات صبغ عند أدنى مستوى ممكن لتجنب التداخل مع التنفس الميتوكوندريا وإمكانات غشاء فضلا عن توعية mtPTP الافتتاح. في أيدينا، JC-1 تركيزات أعلى من 1 ميكرومتر تقليل عدد النبضات اللازمة لفتح mtPTP البقول بنسبة 1-2. يجب أن يتم تنفيذ الضوابط المناسبة لذلك من خلال استبعاد الأصباغ وغيرها من المعالم تسجيل (مثل تورم وحده) للتأكد من أن عدد النبضات اللازمة لفتح PTP يظل منسجما.
طوال هذا البروتوكوللقد قمنا بقياس mtPTP فتح باب الميتوكوندريا تتنفس في مجمع سكسينات الركيزة الثانية في وجود روتينون، الذي يمنع نقل الإلكترون عكس II من مجمع إلى مجمع ركائز I. التنفسية الأخرى يمكن استخدامها أيضا، مثل البيروفات / مالات الذي يدعم تنفس في مجمع I. ولكن الركيزة ذات الصلة الاختلافات في عدد من الكالسيوم 2 + البقول المطلوبة لفتح mtPTP تم الإبلاغ 8. ويمكن استخدام نفس البروتوكول لقياس افتتاح mtPTP مع الميتوكوندريا المعزولة من أنسجة مختلفة أو خطوط الخلايا. وقد استخدمت بنجاح هذا البروتوكول ونحن لفي العضلات، والكبد والدماغ الميتوكوندريا، على الرغم من أن عدد من الكالسيوم 2 + البقول اللازم لاحداث افتتاح mtPTP كان الأنسجة التي تعتمد كما ذكرت سابقا 9 و 10. يجب أن تتكيف بروتوكول العزلة الميتوكوندريا والأمثل لكل خط الأنسجة أو الخلايا نظرا إلى متطلبات محددة بشأن إجراء التجانس ومخازن العزلة 11 و 12 .
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل من قبل HL094536 (BJH).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
اسم كاشف | شركة | كتالوج رقم | |
التربسين | سيغما الدريخ | T3030 | |
التربسين المانع (فول الصويا) | سيغما الدريخ | T9128 | |
الصوديوم hydrosulfite | سيغما الدريخ | 71699 | |
روتينون | سيغما الدريخ | R8875 | |
ج السيتوكروم | سيغما الدريخ | C7752 | |
Alamethicin | سيغما الدريخ | A4665 | |
CCCP | سيغما الدريخ | C2759 | |
السيكلوسبورين A | Calbiochem | 239835 | |
FURA FF | إينفيتروجن | F14180 | |
JC-1 | إينفيتروجن | T3168 | |
طاحونة الأنسجة بوتر-Elvehjem مع تفلون 15 مل مدقة | ويتون للصناعات | ||
النفقات العامة النمام | ويتون للصناعات | 903475 | |
Oxytherm (القطب درجة الحرارة الأكسجين للرقابة) | Hansatech الصكوك | ||
QuantaMaster 80 مقياس التألق الطيفي الانبعاثات المزدوجة | الفوتون التكنولوجيا الدولية، وشركة |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved
We use cookies to enhance your experience on our website.
By continuing to use our website or clicking “Continue”, you are agreeing to accept our cookies.