Method Article
Le stress osmotique affecte exocytose et la quantité de neurotransmetteur libéré au cours de ce processus. Nous démontrons comment combinant méthodes électrochimiques ainsi que de la microscopie électronique peut être utilisé pour étudier l’effet de la pression osmotique extracellulaire sur l’activité de l’exocytose, la vésicule quantique taille et la quantité de neurotransmetteur libéré au cours de l’exocytose.
Ampérométrie enregistrement des cellules soumises à un choc osmotique Voir la répondant par les cellules sécrétrices à ce stress physique en réduisant l’activité de l’exocytose et la quantité de neurotransmetteur libéré des vésicules dans les événements de l’exocytose unique. Il a été suggéré que la réduction des neurotransmetteurs expulsés est en raison de modifications dans les propriétés biophysiques de la membrane lorsque les cellules se rétrécissement en réponse au stress osmotique et hypothèses que sécrétoires vésicules dans le cytoplasme de la cellule ne sont pas affectés par le stress osmotique extracellulaire. Ampérométrie enregistrement d’exocytose surveille ce qui est libéré des cellules du moment une vésicule fusionne avec la membrane plasmique, mais ne fournit pas d’informations sur le contenu de la vésicule avant la fusion des vésicules est déclenchée. Par conséquent, en combinant ampérométrie enregistrement avec d’autres méthodes analytiques complémentaires qui sont capables de caractériser les vésicules sécrétrices avant l’exocytose à cellules est déclenchée offre un aperçu plus large pour l’examen des vésicules sécrétrices comment et la processus d’exocytose sont affectés par choc osmotique. Nous décrivons ici comment compléter ampérométrie enregistrement intracellulaire cytometry électrochimique et imagerie de microscopie électronique (met) de transmission peut être utilisé pour caractériser les modifications dans le contenu de taille et de neurotransmetteur des vésicules sécrétrices à cellules chromaffines par rapport aux activités de l’exocytose avant et après exposition à un stress osmotique. En liant l’information quantitative tirée des expériences utilisant les trois méthodes d’analyses, conclusions apportées précédemment que les vésicules sécrétrices réagissent au stress osmotique extracellulaire en diminution en taille et en réduisant la taille quantiques de vésicules à maintenir une concentration de neurotransmetteur vésicule constant. Par conséquent, ce qui donne quelques précisions au sujet de pourquoi les vésicules, en réponse au stress osmotique, réduisent les neurotransmetteurs montant libérés au cours de la libération de l’exocytose. Les enregistrements ampérométrique ici indiquent que c’est un processus réversible et que la vésicule après un choc osmotique sont remplis avec les neurotransmetteurs lorsque les cellules placées sont revenues dans un milieu isotonique.
Les cellules chromaffines dans les glandes surrénales sont des cellules neuroendocrines qui libèrent des molécules de neurotransmetteur dans la circulation sanguine. Cela se produit à travers un processus cellulaire qui comporte l’arrimage et la fusion de vésicules remplies de neurotransmetteurs, résultant en une libération contenue des vésicules à l’espace extracellulaire dans un processus appelé exocytose. Les neurotransmetteurs (adrénaline et noradrénaline) dans les cellules chromaffines sont activement transportés par les protéines de membrane dans les vésicules de grand noyau dense (LDCVs) et stockés à des concentrations élevées (~0.5-1 M)1,2. Accumulation de neurotransmetteurs à l’intérieur des LDCVs s’effectue par l’affinité des molécules de catécholamines pour la matrice de protéine de noyau dense intravésiculaire composée de chromogranine protéines (~ 169 mg/mL)3,4,5 ,6et une solution de cocktail intravésiculaire contenant des composants clés pour le chargement de catécholamines et de stockage dans la vésicule tels que l’ATP (125-300 mM)7, Ca2 + (50-100 µM dans la solution et ~ 40 mM lié à la matrice de protéine)8Mg2 + (5 mM)9, ascorbate (10-30 mM)10et un pH de ~5.511,12. Les LDCVs maintiennent une condition iso-osmotique avec la cellule cytoplasme (310 mOsm/kg)13, même si la concentration en soluté théorique à l’intérieur des vésicules somme jusqu'à plus de 750 mM. La composition des composants intravésiculaire n’est pas seulement essentielle pour le chargement et le stockage des catécholamines, mais aussi pour l’agrégation des solutés à la matrice de protéine de noyau dense. Ceci réduit considérablement l’osmolarité des vésicules est réduit de façon significative et peuvent affecter la catécholamine de quantité qui est libérée au cours de l’exocytose5,6.
Études sur l’effet de la pression osmotique extracellulaire sur le processus d’exocytose par ampérométrique enregistrement ont rapporté cette forte pression osmotique extracellulaire inhibe l’activité de l’exocytose et réduit le nombre de neurotransmetteurs sécrétés par simple vésicule compartiments4,14,15,16,17,18,19. Les explications de ces observations ont spéculé sur la possible amélioration d’entassement macromoléculaires dans les événements de fusion cellule cytoplasme inhibant vésicule et une altération des propriétés biophysiques de la membrane affectant le nombre de neurotransmetteurs libérés au cours de l’exocytose. Ces pensées suppose que le stress osmotique extracellulaire élevé n’affecte pas la taille quantiques de vésicules, qui définit le nombre de molécules de neurotransmetteurs stockés dans un compartiment de vésicules au stade préalable d’exocytose déclenchée14, 15 , 17 , 19 , 20 , 21. dans ampérométrique mesures de libération d’exocytose dans des cellules individuelles, une microélectrode de disque Fibre de carbone est placée en contact étroit avec la surface de la cellule, créant ainsi un ensemble expérimental en imitant la configuration de la synapse, où l’ampérométrique électrode sert un détecteur postsynaptique (Figure 1)22,23. En stimulant une cellule à l’exocytose, on peut induire des vésicules remplies de neurotransmetteurs fusionnent avec la membrane plasmique et de libérer la partie ou le contenu de la vésicule complète dans l’espace extracellulaire. Ces molécules de neurotransmetteur libérés à la surface de l’électrode peuvent être détectées par voie électrochimique si les neurotransmetteurs sont des polymères électroactifs (p. ex., catécholamines) en appliquant un potentiel redox de + 700 mV vs une électrode de référence Ag/AgCl . En conséquence, une série de pointes de courants marquent la détection des événements individuels de l’exocytose. De l’approche actuelle et trace temporelle dans un enregistrement ampérométrique, la zone située sous chaque Picot ampérométrique unique représente la charge détectée par l’événement de l’exocytose et peut être convertie à la taupe des neurotransmetteurs libérés, à l’aide de l’équation de Faraday. Par conséquent, les enregistrements ampérométrique fournissent des informations quantitatives sur les neurotransmetteurs montant expulsés d’événements unique exocytose et rapport sur la fréquence des phénomènes d’exocytose, mais ne présentent pas d’informations quantitatives sur les vésicules de sécrétion contenu avant la fusion des vésicules et la libération des neurotransmetteurs a été lancé.
Par conséquent, pour obtenir une meilleure compréhension de comment sécrétoires vésicules dans la cellule cytoplasme répondre au stress osmotique extracellulaire avant que la cellule est activée pour subir une exocytose, autres méthodes analytiques complémentaires peuvent servir à enrichir ces informations. Par exemple, afin de déterminer si le stress osmotique modifie le volume de la vésicule, microscopie électronique à transmission (TEM) analyse d’imagerie peut servir à mesurer la taille de la vésicule des cellules après fixation chimique. Pour examiner si un stress osmotique affecte la vésicule taille quantique, une technique ampérométrique développée récemment appelée intracellulaire électrochimique cytométrie en flux, peut être appliqué pour la quantification du contenu de neurotransmetteur vésicule en vésicules sécrétrices dans leur état natif alors résident encore dans le cytoplasme des cellules vivantes,26. Dans la technique de cytométrie électrochimique intracellulaire, une électrode cylindrique en fibre de carbone de NANOPOINTES est délicatement insérée dans le cytoplasme de cellules vivantes et, en appliquant un potentiel de mV + 700 à cette électrode (électrode de référence vs un Ag/AgCl), la la teneur en catécholamines dans les vésicules peut être quantifiée par la détection d’un dopage actuel redox des vésicules simples collision, adsorbant et par la suite stochastique une rupture à la surface de l’électrode et libérant ainsi leur contenu contre la électrode de surface26. Ainsi, dans l’ampérométrique actuel contre trace temporelle, chaque événement rompre seule vésicule peut entraîner un courant transitoire et, en intégrant le domaine de chaque épi actuel, la taille quantique de la vésicule peut être calculée à l’aide de Faraday´s Loi.
Par conséquent, en liant l’information quantitative tirée des mesures de taille de vésicule TEM imagerie ainsi qu’analyse de vésicules de taille quantiques, tel qu’enregistré par cytométrie de flux électrochimique intracellulaire, concentration de neurotransmetteur vésicule peut également être déterminée. Cela permet la caractérisation de la vésicule quand les cellules sont exposées à diverses conditions osmotiques et offre une meilleure vue sur comment les vésicules peuvent répondre au stress osmotique extracellulaire au stade avant l’exocytose. Les résultats de la combinaison de ces méthodes ont montré qu’en présence d’une pression osmotique élevée extracellulaire vésicules rétrécissement et ajuster leur taille quantique et en comparant les informations quantitatives sur les variations relatives de ces mesures montre que tout en réduisant, vésicules ajuster leur contenu et les dimensions pour maintenir une concentration de neurotransmetteur constante24. Ainsi, cette compréhension est précieuse en mettant avec les observations faites sur la libération des neurotransmetteurs dans les cellules exposées à un stress osmotique. Dans ces protocoles, nous décrivons l’utilisation de ces trois méthodes complémentaires permettant la caractérisation des vésicules de sécrétion comment dans leur environnement natif de répondre à l’osmolalité extracellulaire et les effets de cette réponse sur l’exocytose processus. En plus de nos observations précédentes concernant l’effet de la pression osmotique élevée sur exocytose24, nous présentons des expériences supplémentaires qui décrivent des cellules après un choc osmotique et l’effet de multiples stimulations de baryum dans chromaffines cellules.
1. cellule Culture de cellules chromaffines bovines isolées par Digestion enzymatique des glandes surrénales
2. seule cellule exocytose ampérométrie expériences24
3. intracellulaire Cytometry électrochimique24,26
4. analyse d’enregistrements ampérométrie
5. TEM imagerie pour l’analyse granulométrique vésicule
Nous décrivons ici le protocole car comment combinant l’imagerie TEM ainsi que deux méthodes électrochimiques, ampérométrie en fibre de carbone et intracellulaire cytometry électrochimique, peut fournir des informations qui acquiert une vision plus large, faisant allusion à l’effet de pression osmotique extracellulaire sur les vésicules de sécrétion et le processus d’exocytose. En comparant les enregistrements ampérométrie représentatif de relâchement de l’exocytose à cellules chromaffines simples utilisant l’expérimental mis en place (comme illustré dans la Figure 1), une réduction significative de l’activité exocytotique était affichée lorsque les cellules sont exposées à osmotique stress par rapport à des cellules dans des conditions isotoniques (Figure 2 a)24. De ces enregistrements et en utilisant la Loi de Faraday´s, la charge totale détectée par chaque ampérométrique individuel actuel spike a servi à calculer le nombre de molécules expulsés d’événements exocytose unique vésiculaire à cellules exposées à différentes osmotique conditions. À titre de comparaison, comme illustré à la Figure 2 b de la zone la plus petite de l’ampérométrique moyenne actuelle spike détecté par des cellules dans une solution hypertonique, moins des molécules de neurotransmetteurs ont été libérés de chaque vésicule de cellules de détection stress osmotique24 .
Pour déterminer la réversibilité de cette baisse du nombre de molécules de neurotransmetteur libéré, nous avons effectué des enregistrements ampérométrique d’exocytose à cellules exposées à un milieu hypertonique et, par la suite, à cellules après avoir replacé dans un isotonique environnement. Dans ces expériences, les cellules chromaffines sont stimulées trois fois de suite avec BaCl2 solution : tout d’abord dans une mémoire tampon isotonique, suivie d’une deuxième stimulation après que les cellules ont été incubées pendant 10 min dans une solution hypertonique et, enfin, une troisième stimulation après incubation de cellules 10 min dans des conditions isotoniques. Les résultats comme illustré à la Figure 3 a actuellement que la quantité de neurotransmetteurs libérée a été réduite de ~ 50 % lorsque les cellules sont exposées à la condition hypertonique par rapport à la première Ba2 + stimulation dans la condition isotonique. Par la suite, lorsque les cellules ont été dirigées vers un milieu isotonique et soumis à un troisième Ba2 + stimulation, le neurotransmetteur du montant libéré par événement exocytose s’est inversé vers la quantité originale enregistrée à la première stimulation, qui confirmé de précédentes observations14. Des expériences de contrôle avec trois successives Ba2 + stimulations de cellules dans la condition isotonique (voir la Figure 3 b) montrent que plusieurs séquentielle Ba2 + stimulations dans des conditions isotoniques n’a pas altéré le neurotransmetteur de la somme sorti au cours de l’exocytose. Ceci suggère que les vésicules taille quantique est rapidement et de façon réversible ajuste avec osmolarité extracellulaire.
Cependant, lorsqu’on analyse les traces ampérométrique de ces expériences en ce qui concerne l’activité de l’exocytose, il est devenu évident, tel qu’affiché dans la Figure 4 a, cette activité d’exocytose a été significativement entravée lorsque les cellules sont exposées à un stress hypertonique. Au cours du stress osmotique, événements exocytose furent réduites à 12 % de l’activité des cellules en état isotonique. Par la suite, après que le choc osmotique et les cellules ont été placés dans un milieu isosmotique, cellules retrouvé 41 % de leur activité originale de l’exocytose. Fait intéressant, les expériences de contrôle réalisé dans des conditions isotoniques a montré, comme illustré à la Figure 4 b, qu’après avoir effectué trois consécutives BaCl2 stimulations, la fréquence des phénomènes d’exocytose a été réduite à 53 % après une deuxième stimulation et 26 % par la stimulation du tiers par rapport à la première stimulation. Par conséquent, il est clair que consécutives Ba2 + stimulations ne semblent pas influer sur le nombre de neurotransmetteurs libérés de chaque vésicule quand l’exocytose est déclenchée, mais a une influence significative sur l’efficacité du processus de libération vésiculaire.
Afin d’étudier comment sécrétoires vésicules dans leur environnement natif sont affectés par un stress osmotique extracellulaire en termes de volume de la vésicule ou quantique taille, analyse granulométrique de vésicule à l’aide de l’imagerie TEM a été combinée avec intracellulaire cytometry électrochimique à cellules exposés aux conditions isotoniques et hypertoniques. Dans les expériences de cytométrie électrochimique intracellulaire, une électrode NANOPOINTES de fibre de carbone a été insérée dans le cytoplasme des cellules chromaffines vivantes lorsqu’il est placé dans une solution isotonique et hypertonique (tel qu’illustré à la Figure 5). La pointe de courant ampérométrique qui en résulte a été suivie de chaque vésicules dans le cytoplasme des cellules entrant en collision, adsorbant et rupture stochastique et libérant le contenu de la vésicule à la surface de l’électrode ampérométrique à éclatement26. La charge totale intégrée détectée pour chaque pic dans l’approche actuelle et trace temporelle a été utilisée pour calculer la taille quantique vésicule moyenne dans chaque cellule enregistrement par la Loi de Faraday´s. Ces mesures intracellulaire cytometry électrochimique, illustrés à la Figure 6 et Figure 7 bet a démontré que les dimensions quantiques vésiculaire à cellules exposées à un stress osmotique ont été significativement réduits par rapport à cellules dans des conditions isotoniques. En comparant l’ampleur de l’altération en taille quantique vésicule mesurée par cytométrie de flux électrochimique intracellulaire, à la diminution de la quantité de neurotransmetteur libéré au cours de l’exocytose à cellules éprouvant un stress osmotique extracellulaire fractionnaire , a montré une diminution relative de 60 % en taille quantique et le neurotransmetteur montant libéré par rapport aux cellules dans des conditions isotonique (Figure 7)24. Pour l’ajustement de taille quantique vésicule concernent une variation potentielle en concentration de neurotransmetteur vésicule d’éprouver la pression osmotique des cellules, analyse d’images TEM a été réalisée pour déterminer la taille de la vésicule des cellules exposées au isotonique et hypertonique conditions. En outre, la coloration foncée de la matrice de protéine de noyau dense à l’intérieur des LDCVs qui est visualisée dans les images TEM comme une sphère sombre dans la membrane des vésicules à destination a été utilisée pour mesurer le volume de la matrice de noyau dense de ces vésicules. Tel que présenté dans la Figure 8, vésicule taille a été réduite à 60 % dans les cellules exposées à un stress osmotique extracellulaire par rapport aux cellules dans des conditions isotoniques. Le volume calculé le diamètre mesuré de la LDCV et le noyau dense, le volume de la solution de halo environnantes qui apparaît comme une solution claire à l’intérieur des LDCVs dans les images TEM a également été calculée. Les résultats résumés de l’analyse d’images TEM a montré, comme illustré à la Figure 8, que pendant un choc osmotique extracellulaire c’est surtout le volume de la solution de halo dans les LDCVs qui est réduit de24.
Figure 1 : Cellule unique exocytose ampérométrie. Une représentation schématique de l’expérimental mis en place pour mesure ampérométrique d’exocytose au single chromaffines cellules24. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2: ampérométrique retrace à partir de mesures de l’exocytose. (A) A ampérométrie représentatif enregistrement d’exocytose à cellules chromaffines dans isotonique (couleur noire) et dans les milieux extracellulaire hypertonique (couleur rouge). (B) l’élargissement d’un épi ampérométrique moyen de mesure de l’exocytose des cellules chromaffines isotonique (noir) et les environnements extracellulaire hypertonique (rouge)24. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : La réversibilité du nombre des catécholamines libéré à l’exocytose après un choc osmotique. (A) le nombre de molécules libérées au cours de l’exocytose des cellules chromaffines (n = 4) par les trois consécutives Ba2 + stimulations, avec la première stimulation dans isotonique, le second en hypertonique et la troisième dans un tampon isotonique. Les résultats statistiques du test t non apparié sont indiqués. La p -valeur de comparaison de la première Ba2 + stimulation (Ba2 + stim 1) dans un tampon isotonique avec la deuxième Ba2 + stimulation (Ba2 + stim 2) dans un tampon hypertonique est p= 0,1088 et la p-valeur pour la comparaison de la deuxième Ba2 + stimulation dans une solution hypertonique avec la troisième Ba2 + une stimulation (Ba2 + stim 3) dans un tampon isotonique est p = 0,059. Expérience de contrôle (B) montrant la quantité de molécules de neurotransmetteur libéré à trois consécutives Ba2 + stimulations de cellules chromaffines (n = 4) dans un tampon isotonique. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : L’effet de la pression osmotique sur l’activité de l’exocytose. (A) l’effet de l’osmolarité extracellulaire sur l’activité de l’exocytose est présenté comme la fréquence des phénomènes d’exocytose lorsque chromaffines cellules (n = 4) sont stimulés avec une solution isotonique, puis hypertonique, baryum et enfin dans des conditions isotoniques. Les valeurs sont présentées comme le nombre moyen de pointes de chaque cellule et la moyenne de toutes les cellules échantillonnés (erreur standard de la moyenne (SEM)). La signification statistique des changements est présentée en utilisant un test t pour données non appariées (la p -valeur isotonique Ba2 + stimulation 1 et hypertonique Ba2 + stimulation 2 est p= 0.0126 et la p-valeur de comparaison de hypertonique Ba2 + stimulation 2 et isotonique Ba2 + stimulation 3 est p= 0,037). Expérience de contrôle (B) présentant la fréquence des phénomènes d’exocytose après trois stimulations de baryum consécutives à des cellules chromaffines (n = 4) dans des conditions isotoniques. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Vésicules intracellulaires cytometry électrochimique pour surveiller les changements dans la vésicule taille quantique. (A) une représentation schématique de l’expérimental mis en place utilisé intracellulaire cytometry électrochimique. (B) une image microscopie électronique à balayage d’un typique NANOPOINTES conique en fibre de carbone électrode24. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 6 : Intracellulaire cytometry électrochimique mesures montrant (A) les traces représentatives d’enregistrements cytometry ampérométrique intracellulaire dans les cellules chromaffines isotonique (noir) et les environnements extracellulaires hypertoniques (rouges). (B) l’élargissement d’un épi ampérométrique moyen de mesure cytometry intracellulaire dans les cellules chromaffines isotonique (noir) et les environnements extracellulaire hypertonique (rouge)24. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 7 : Quantification du nombre des catécholamines libérées à l’exocytose et détermination des dimensions quantiques de la vésicule. (A) le nombre moyen des molécules libérées lors des enregistrements d’exocytose à cellules chromaffines isotonique (n = 22) et hypertonique (n = 20) environnements. Les valeurs sont présentées comme un nombre moyen des molécules libérées / événement exocytose de chaque cellule et en moyenne des cellules échantillonnés (± SEM). La signification statistique des changements sont présentés à l’aide de test t pour données non appariées (valeurp= 0,0003) (B) le nombre moyen de molécules par vésicule tel que détecté par cytométrie de flux électrochimique intracellulaire dans les cellules chromaffines isotonique (n = 19) et hypertonique (n = 16) des conditions. Les valeurs sont présentés comme le nombre moyen des molécules par épi, tel que détecté sur chaque cellule et en moyenne de toutes les cellules sont échantillonnées (± SEM). La signification statistique des changements est présentée à l’aide de test t pour données non appariées (p - value = 0.0108)24. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 8 : Effet de la pression osmotique sur la taille des vésicules grand noyau dense. Le volume calculé des LDCVs, la protéine de noyau dense et la solution de halo autour de la matrice de protéine de noyau dense a été calculé en attolitres (aL) de l’analyse d’image des images TEM de cellules chromaffines isotonique (n = 12) et hypertonique (n = 9) tampons. Les résultats ont été recueillis dans une moyenne de 311 vésicules par cellule et moyennes de cellules uniques (± SEM). Les p-valeurs sont déclarés non apparié t-tests comparant les tampons isotoniques et hypertoniques. La P-valeur est 0.0385 (*) pour le volume de la vésicule, 0.3967 pour le volume du noyau dense, 0,0047 (*) pour halo volume24. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Nous présentons ici un protocole et les avantages de la combinaison de trois méthodes d’analyse complémentaires visant à analyser les vésicules sécrétrices et le processus d’exocytose à mieux comprendre comment une force physique comme la pression osmotique peut affecter des vésicules sécrétrices et le processus d’exocytose dans les cellules sécrétrices. Ces méthodes incluent la fibre de carbone avec des microélectrodes ampérométrie, qui est une méthode établie pour l’enregistrement de l’activité exocytose, intracellulaire cytometry électrochimique, qui sert à déterminer les dimensions quantiques de vésicules dans leur milieu d’origine, et analyse d’image microscopie électronique à transmission pour surveiller le volume de vésicules sécrétrices. Dans cet ouvrage, collecte des données quantitatives par ampérométrie enregistrements d’événements exocytose unique vésiculaire à cellules chromaffines exposées à un isotonique et milieu extracellulaire hypertonique, nous a confirmé qu’un choc osmotique réduit considérablement le montant neurotransmetteurs libérés au cours de l’exocytose et que ces cellules peuvent réversiblement récupérer et libérer la quantité initiale, si placé dans un milieu isotonique (Figure 3).
Les enregistrements ampérométrique fourni des informations de la fréquence des phénomènes d’exocytose par rapport au temps et donc peuvent également être utilisés pour surveiller les changements dans l’activité de l’exocytose à cellules dans différents environnements osmotiques. Ces données peuvent être interprétées et utilisées de discerner si les altérations de l’activité se produisent instantanément ou en fonction du temps. Comme nous avons montré dans un travail antérieur, bien que le stress osmotique entravé l’activité exocytotique, il ne semblait pas faire obstacle à la fusion de la piscine facilement libérable de vésicules24. Les données d’activité de l’exocytose permet également d’analyser l’activité d’exocytotique totale pendant une période de temps d’enregistrement. Nous présentons ici le nombre cumulé des événements exocytose d’un enregistrement de 3 minutes d’exocytose à cellules chromaffines exposés aux deux conditions osmotiques différentes. Ces données montrent une inhibition dans l’activité d’exocytose des cellules éprouvant un stress osmotique et qu’un rétablissement partiel de cette activité peut être réalisé après retournent des cellules à un milieu isotonique extracellulaire. Cependant, c’est très important, les expériences de contrôle ont montré que plusieurs Ba2 + stimulations dans le laps de temps utilisé dans ces expériences a causé une réduction significative dans l’activité de l’exocytose par chaque fois qu’une cellule est stimulée à la sécrétion. Par la troisième consécutive Ba2 + stimulation, seulement un tiers de l’activité de l’exocytose a été maintenu, et clairement le baryum et peut-être aussi le moment de stimulations dans ces expériences, affectait le cycle de la vésicule. Cela pourrait être pertinent pour expliquer pourquoi l’activité exocytotique a été retrouvée dans les cellules placées dans une solution isotonique après le choc osmotique et pourquoi ces cellules affichent une réduction similaire relative activité comparée aux cellules dans des conditions isotoniques après trois séquentiel Ba2 + stimulations. Par conséquent, ampérométrie enregistrement d’exocytose fournit des informations sur des vésicules sécrétrices dès que les vésicules sont déclenchées pour fusionner avec la membrane plasmique, libérant des neurotransmetteurs par le pore de fusion. Ainsi libérer des données quantitatives sur les neurotransmetteurs seule vésicule et information sur l’activité de l’exocytose peut être collectée.
La quantité de neurotransmetteur libéré peut être réglée par le mode d’exocytose déclenchée, où le contenu de la vésicule complète ou partie du contenu est libérée. L’étude uniquement communiqué exocytose à l’aide de fibre de carbone ampérométrie qui détecte uniquement ce qui est exclu d’une vésicule, il est difficile de distinguer si un changement dans la quantité détectée de neurotransmetteur libéré est lié à une altération dans le mode de déclenchement de exocytose, un changement dans les propriétés de biophysiques cellulaires affectant la libération contenu des vésicules, ou aux changements de taille quantique de la vésicule. Par conséquent, en complétant l’enregistrement ampérométrique d’exocytose avec des mesures à l’aide de la cytométrie en flux électrochimique intracellulaire, sur place des mesures de taille quantique vésiculaire à cellules vivantes peuvent être caractérisés et donc utilisés pour comparer les fraction de la libération des vésicules au cours de l’exocytose26contenu des vésicules.
Dans ce travail, afin d’étudier si la taille quantique de la vésicule a été touchée par un stress osmotique, nous avons appliqué cette technique de quantification et d’évaluation des dimensions quantiques vésiculaire à cellules exposées aux conditions isotoniques et hypertoniques. Insertion de l’électrode de NANOPOINTES dans le cytoplasme d’une cellule direct est considéré comme plutôt envahissante, ces expériences ont été effectuées seulement une fois par cellule et n’étaient pas répétées à la même cellule. Par conséquent, ces expériences sont préférentiellement réalisées comme des mesures individuelles, de groupes de cellules sélectionnées au hasard, exposés à une isotonique et un environnement extracellulaire hypertonique. Pour comparer les changements dans la vésicule quantique taille mesurée par cytométrie de flux électrochimique intracellulaire à des altérations dans le neurotransmetteur montant libéré à l’exocytose, on devrait considérer correspondant à des conditions expérimentales d’enregistrement intracellulaire et également effectuer enregistrement ampérométrie d’exocytose dans des cellules séparées au hasard. Si les études sont réalisées sur la même cellule unique, il est important dans ces protocoles expérimentaux d’examiner également l’influence de consécutives BaCl2 stimulations, tout en assurant que les conditions expérimentales correspondent à ceux utilisés pour cytométrie intracellulaire mesures. Il est également intéressant de noter qu’il est difficile de contrôler l’emplacement exact et la profondeur de l’électrode lorsqu’est inséré dans une cellule. Ainsi, chaque cellule fournit un échantillon aléatoire pour analyse quantique vésicule. En outre, taille quantique de vésicule à l’aide de cette méthode de sondage ne distingue pas les différences, par exemple, maturité de vésicule et donc pourrait également ajouter la variation aux mesures. Intracellulaires expériences ont montré que les vésicules quantique taille a été réduite à cellules exposées à la pression osmotique extracellulaire. La réduction relative quantique taille détectée par cette méthode a été comparée aux observations de changements relatifs à la libération des neurotransmetteurs au cours de l’exocytose. Nous avons constaté que la diminution relative de taille quantique était sur le même ordre que la diminution de la libération des neurotransmetteurs à détection stress osmotique des cellules.
Pour vérifier si un stress osmotique fait un changement de la concentration de neurotransmetteur de vésicules, le volume de la vésicule a été évalué à l’aide de TEM imaging analyse pour les cellules chromaffines chimiquement fixes qui avaient été exposés à des conditions isotoniques et hypertoniques. TEM imaging analyse a montré que les vésicules se rétrécissement quand les cellules sont exposées à un choc osmotique et que la réduction relative de taille s’ajuste ainsi que la taille de vésicule quantique pour maintenir une concentration de neurotransmetteur constante24. L’analyse d’images TEM, qui fournit la résolution d’image de nanomètre peuvent distinguer les deux phases, la matrice de protéine de noyau dense et la solution de halo environnante à l’intérieur de la LDCVs et rend donc possible de déterminer le volume de matrice de protéine de noyau dense et calculer le volume de la solution de halo. De cette analyse, la diminution du volume de la vésicule est déterminée à être principalement liée à un diminution de volume de la solution de halo qui entoure le noyau dense protéine matricielle24.
En résumé, cette étude présente un protocole démontrant comment trois méthodes analytiques est combiné et permet la caractérisation des vésicules sécrétrices avant neurotransmetteur communiqué et ce qui sont libéré par ces vésicules lorsque les cellules sont déclenchés à exocytose, à acquérir une meilleure compréhension des vésicules sécrétrices comment et fonctions comme l’exocytose est affectée par le stress extracellulaire des cellules. Ce protocole peut également être utilisé pour aider à répondre à des questions sur comment neurotransmetteur diffusion à l’exocytose et vésicule taille quantique est affectée par d’autres modifications dans l’environnement physique ou par des médicaments potentiels qui peuvent affecter les cellules sécrétrices.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Les auteurs aimeraient remercier le Conseil de recherche suédois (349-2007-8680) pour le financement et la Dalsjöfors Kött AB (Dalsjöfors, Suède) pour don de bovins des glandes surrénales.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
NaCl | Sigma Aldrich | S7653 | |
KCl | Sigma Aldrich | P9333 | |
NaHCO3 | Sigma Aldrich | S5761 | |
HEPES | Sigma Aldrich | H3375 | |
MgCl2 | Sigma Aldrich | M-2670 | |
Glucose | Sigma Aldrich | G8270 | |
Collagenase P | Roche, Sweden | 11 213 857 001 | |
100-µM Nylon mesh | Fisher Sientific | 08-771-19 | |
Percoll | Sigma Aldrich | P1677 | |
Collagen IV coated 60 mm plastic dish | VWR | 354416 | |
Centrifuge | Avanti J-20XP | ||
Borosilicate glass capillary | Sutter instrument Co., Novato, CA | ||
Micropipette puller | Narishing Inc., Japan | PE-21 | |
Epoxy solutions (A and B) | Epoxy technology, Billerica, MA | ||
Beveller | Narishing Inc. | EG-400 | |
Inverted Microscope | Olympus | IX81 | |
Patch clamp Instrument | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | Axopatch 200B | |
Micromanipulator | Burleigh Instrument Inc., USA | PCS-5000 | |
Butane Flame | Multiflame AB, Hässelholm, Sweden | ||
Transmission electron microscopy | Omega | Leo 912 AB |
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