A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
والسيتوكروم أوكسيديز ج / نازعة الصوديوم (كوكس / SDH) المزدوج الوسم الأسلوب يسمح للرؤية مباشرة من الميتوكوندريا القصور التنفسي الانزيم في أقسام الأنسجة الطازجة المجمدة. هذا هو أسلوب مباشر النسيجية ومفيد في التحقيق في أمراض الميتوكوندريا ، والشيخوخة ، والاضطرابات المتصلة بالشيخوخة.
الميتوكوندريا الحمض النووي (و mtDNA) العيوب هي سبب هام للمرض ، وربما تكمن وراء الشيخوخة والشيخوخة ذات الصلة 1،2 التعديلات. نظرية الميتوكوندريا الشيخوخة يشير إلى وجود دور للطفرات و mtDNA ، الذي يمكن أن يغير توازن الطاقة الحيوية والوظيفة الخلوية ، في عملية الشيخوخة 3. وقد تم تجميع ثروة من الأدلة لدعم هذا 1،4 الناحية النظرية ، على سبيل المثال يجري mutator 5 و mtDNA الماوس ، ولكن الدور الدقيق للضرر و mtDNA في الشيخوخة ليست مفهومة تماما 6،7.
مراقبة نشاط الانزيمات التنفسية هو نهج واضحة للتحقيق في ضعف الميتوكوندريا. رابعا معقدة ، أو السيتوكروم أوكسيديز ج (كوكس) ، أمر ضروري من أجل وظيفة الميتوكوندريا. يتم ترميز مفارز الحفاز كوكس و mtDNA والتي تعتبر ضرورية لتجميع المجمع (الشكل 1). وبالتالي ، تستند إلى حد كبير التوليف الصحيح والدالة على سلامة و mtDNA 2.رغم أن من الممكن تحقيق المجمعات التنفسية الأخرى ، المجمعات الرابع والثاني هم الأكثر قابلية للفحص النسيجية 8،9. يتم ترميز معقدة تماما الثاني ، أو نازعة سكسينات (SDH) ، عن طريق الحمض النووي (الشكل 1) ، وعادة ما يكون نشاطها لم تتأثر و mtDNA ضعاف ، على الرغم من زيادة قد تشير إلى نشوء حيوي الميتوكوندريا 10-12. لاحظ و mtDNA ضعف في أمراض الميتوكوندريا ، والشيخوخة ، والأمراض المرتبطة بالعمر وغالبا ما يؤدي إلى وجود خلايا للنشاط COX منخفضة أو غائبة 2،12-14. على الرغم من أن يتم التحقيق كوكس وSDH أنشطة فردية ، أثبتت متتابعة المزدوج وسم 15،16 طريقة ليكون من المفيد في تحديد الخلايا التي تحتوي على ضعف الميتوكوندريا 12،17-21.
وقد تم تحديد العديد من الدساتير الأمثل للمقايسة ، مثل تركيز الركيزة ، يقبلون الإلكترون / المتبرعين والناقلين الإلكترون وسيطة ، وتأثير درجة الحموضة ، والتفاعل طنIME 9،22،23. 3،3 '- diaminobenzidine (DAB) هو المانحة الإلكترون فعالة وموثوق بها 22. في الخلايا التي تحتوي على سير كوكس ، فإن البوليمر الناتج البني indamine توطين في أعراف الميتوكوندريا وتشبع الخلايا 22. وبالتالي فإن هذه الخلايا مع كوكس مختلة لا تكون مشبعة بواسطة المنتج DAB ، والسماح للتصور النشاط SDH بتخفيض tetrazolium nitroblue (NBT) ، والمتقبلة الإلكترون ، إلى منتج الأزرق نهاية formazan 9،24. تضاف السيتوكروم ج سكسينات الصوديوم وركائز لتطبيع المستويات المحلية بين السيطرة والأنسجة المريضة / 9 متحولة. الكاتلاز يضاف كاجراء احترازي لتجنب ردود الفعل المحتملة من تلوث النشاط البيروكسيداز 9،22. يستخدم Phenazine methosulfate (PMS) ، حاملة الإلكترون الوسيطة ، بالاشتراك مع أزيد الصوديوم ، مثبط السلسلة التنفسية ، وزيادة في تشكيل منتجات التفاعل النهائي 9،25. على الرغم من ذلك إبلاغأوجه ، وبعض التفاصيل الهامة التي تؤثر على نتيجة الفحص هذه واضحة لائق ، بالإضافة إلى الضوابط المحددة والتقدم في التقنية ، لم يتم تقديمها حتى الآن.
1. التحضير لأنسجة cryosectioning
2. كوكس الكيمياء النسيجية
3. SDH الكيمياء النسيجية
4. تحديد الخلل الميتوكوندريا
5. ضوابط خصوصية المناسبة
6. ممثل النتائج :
خيمة "> وترد الخطة الشاملة للالأمثلة الممثل كوكس / SDH المزدوج العلامات مقايسة النسيجية هو موضح في الشكل 2. كوكس من الكيمياء النسيجية / SDH المزدوج وضع العلامات المناسبة في أقسام الدماغ من النوع البري والشيخوخة قبل الأوان الفئران mutator و mtDNA في الشكل 3. أظهرت تلوين بني غامق في البرية من نوع الفئران (الشكل 3 ، لوحة على اليسار) العادي كوكس نشاط الخلايا مع سلسلة القصور التنفسي ، التي أشار إليها تلطيخ الأزرق ، والذي كشف في 12 أسبوع من العمر و mtDNA mutator الفئران ، وأصبحت هذه العيوب أكثر انتشارا في الفئران الذين تتراوح أعمارهم بين mutator و mtDNA إلى 46 أسابيع (الشكل 3 ، ومركز اللوحة اليمنى).وترد أمثلة كوكس / SDH مناسبة مزدوجة وضع العلامات في أقسام الدماغ من الفئران من النوع البري بسبب عدم كفاية العلامات كوكس في الشكل 4. عدم كفاية الوقت لاحتضان هذه التظاهرة من النشاط كوكس ، أو الحد من توافر الأكسجين الجزيئي التي coverslipping الشريحة أثناء الحضانة ، أسفرت عن خفض ترسب من رد فعل DABايون المنتج ، وبالتالي السماح لتشكيل المنتج الأزرق نهاية formazan خلال حضانة SDH.
ويمكن أيضا كوكس SDH وأنشطة يتم التحقيق بشكل منفصل (الشكل رقم 5 ، واليسار والوسط) ، إلا أن العلامات متسلسلة مفيد في تحديد الخلايا التي تحتوي على أوجه القصور كوكس ، ويرجع ذلك إلى تشكيل ليعجل الزرقاء خلال الاحتضان SDH (الشكل 3 ، ومركز اليمين). ويمكن أيضا ضوابط لأنشطة خصوصية كوكس وSDH ينبغي القيام به (الشكل رقم 5 ، والحق).
الشكل 1. الميتوكوندريا التنفسي المجمعات الرابع. وتقع سلسلة تنفسية الميتوكوندريا داخل الغشاء الداخلي وتشمل خمسة مجمعات. الغرض من هذه السلسلة هو الجهاز التنفسي لنقل الإلكترونات من مجمع من الأول إلى الرابع ، وبذلك يخلق تدرج البروتونات عبر الغشاء الداخلي المستخدمة من قبل مجمع الخامس (أتباز) لإنتاج ATP. أحمر السداسي represeمفارز المشفرة بواسطة NT و mtDNA. السداسي بيضاء تمثل مفارز المشفرة بواسطة الحمض النووي (لاحظ أنه يتم ترميز تماما مجمع الثاني من الجينوم النووي). وبالتالي ، يمكن أن طفرات في الجينوم الميتوكوندريا تسبب خلل في الجهاز التنفسي بسبب سلسلة الطفرات في مفارز من سلسلة مجمعات في الجهاز التنفسي.
الشكل 2. الرسم البياني للمقايسة كوكس / SDH المزدوج العلامات النسيجية. تشريح أجهزة الفائدة ، وتجميد الأنسجة بسرعة على الثلج الجاف ، وتخزينها في -- 80 درجة مئوية. جمع المقاطع ناظم البرد والحفاظ على -- 20 درجة مئوية حتى الاستخدام. السماح ليجف المقاطع في الهواء في درجة حرارة الغرفة لمدة 1 ساعة. إعداد المتوسطة حضانة الكيمياء النسيجية كوكس ، وتطبيق ذلك على الشرائح ، واحتضان لمدة 40 دقيقة عند 37 درجة مئوية. يغسل المقاطع في برنامج تلفزيوني 4 مرات لمدة 10 دقيقة كل غسل. إعداد المتوسطة حضانة الكيمياء النسيجية SDH ، تطبيقه على سليقصر ، واحتضان مرة أخرى لمدة 40 دقيقة عند 37 درجة مئوية. يغسل المقاطع مرة أخرى في برنامج تلفزيوني ، يذوى في سلسلة من الإيثانول ، ومن ثم تحميل وساترة الشرائح. كوكس / SDH المزدوج المسمى المقاطع على استعداد لعرض تحت المجهر مشرق الميدان في غضون 1-2 ساعات.
الشكل 3 أمثلة ممثل كوكس / SDH المزدوج التوسيم. وصفت بالتسلسل أقسام الدماغ من النوع البري والشيخوخة قبل الأوان الفئران mutator و mtDNA لأنشطة كوكس وSDH. وقد ظهر نشاط عادي كوكس (المشار إليها بواسطة اللون البني الداكن) في قرن آمون من الفئران البرية من نوع (اليسار) : (200 ميكرون شريط مقياس). تم الكشف عن أوجه القصور كوكس (المشار إليها باللون الأزرق) في قرن آمون من الفئران mutator و mtDNA (الوسط واليمين). كان هناك مزيد من الانخفاض في النشاط كوكس بنسبة 46 أسابيع من العمر في الفئران mutator و mtDNA ، مما يشير إلى تفاقم الخلل واسع النطاق للسلسلة في الجهاز التنفسي. لاحظ ميتوسبب الخلل في chondrial و mtDNA mutator الفئران 12 من مستويات عالية من الطفرات نقطة و mtDNA فضلا عن زيادة مستويات الحذف الخطية 5.
الشكل 4. أمثلة من غير الملائم كوكس / SDH المزدوج التوسيم. وصفت بالتسلسل أقسام الدماغ من الفئران من النوع البري للأنشطة كوكس وSDH. (شريط القياس : 200 ميكرون) أدى عدم كفاية حضانة مرات (10 و 25 دقيقة) للمظاهرة النشاط كوكس في ترسب خفض رد الفعل الناتج البني DAB ، بالمقارنة مع فترة حضانة لمدة 40 دقيقة (يسار ووسط). أوقات حضانة تقصير سمح لتشكيل المنتج الأزرق نهاية formazan خلال حضانة SDH ، مما يوحي بشكل مضلل وجود خلايا مع القصور كوكس. Coverslipping الشرائح خلال حضانة كوكس أسفرت أيضا عن تشكيل غير دقيقة وترسب من رد فعل DABايون المنتج (يمين).
الشكل 5. أنا ndividual كوكس SDH ووضع العلامات والسيطرة النوعية. وصفت بشكل منفصل من أقسام الدماغ من النوع البري الفئران لأنشطة كوكس والمحددات ، وأشارت حسب اللون البني الداكن واللون الأزرق ، على التوالي (يسار ووسط). بالرغم من أنه يمكن كوكس والأنشطة SDH المسمى بشكل فردي ، أثبت التوسيم متتابعة ليكون من المفيد في تحديد الخلايا التي تحتوي على ضعف الميتوكوندريا. وأظهر مثال على السيطرة النوعية للأنشطة كوكس وSDH في الدماغ من ماوس البرية من نوع غياب العلامات (يمين). (شريط القياس : 200 ميكرون)
مجتمعة كوكس / SDH النسيجية طريقة تمكن من الخلايا التصور مع ضعف الميتوكوندريا. هذه التقنية ، مع دراسات في وقت مبكر يعود إلى عام 1968 ، لا يزال يتمتع بشعبية ، مع العديد من معتبرا انه "المعيار الذهبي" لتحديد أمراض الميتوكوندريا في المرضى 14،19،26،27. الآن أنها كثيرا م?...
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل من قبل المعهد الوطني للشيخوخة (AG04418) ، المعهد الوطني لتعاطي المخدرات ، والمعهد الوطني للصحة من معهد كارولينسكا برنامج الشراكات العليا ، معهد كارولينسكا ، مجلس البحوث السويدية والسويدية كهربائية الدماغ ، والسويدية مؤسسة الدماغ. شكرا جزيلا لKarlen والدكتور ماتياس Coppotelli جوزيبي للحصول على الدعم الخلاق مع الشكل 1 و 2 ، على التوالي ؛ كارين Pernold للحصول على المساعدة التقنية ، والدكاترة. باري ج. هوفر ، لارس أولسون ، ونيلز لارسون ، غوران لنصائح مفيدة كثيرا والمناقشة.
اسم الكاشف | شركة | فهرس العدد | تعليق (اختياري) |
الثلج الجاف | AGA AB الغاز | كتلة النموذج | |
Isopentane (2 - methylbutane) | سيغما الدريخ | 277258 CAS : 78-78-4 | |
Cyrostat تضمين الحل | ساكورا Finetek | الأنسجة تك 4583 | |
ناظم البرد | Microm | Microm النموذجي جلالة 500M | |
الشرائح | الحرارية العلمية | سوبر بلس فروست منزل جلاسر J1800AMWZ | |
تغطية النظارات البورسليكات الزجاج | VWR الدولية | 16004-098 | 24 × 50 مم |
مرشح ورقة | Munktell تصفية AB | جودة : 1350 مقالةرقم : 242 001 | 430 X 430 مم |
3،3 '- diaminobenzidine tetrahydrochloride (DAB) | سيغما الدريخ | سيغما النظام الركيزة السائل ، D7304 | |
ج السيتوكروم (النوع الثالث ، من القلب الخيول) | سيغما الدريخ | C2506 CAS : 9007-43-6 | |
الكاتلاز البقري (من الكبد) | سيغما الدريخ | C9322 CAS : 9001-05-2 | |
زرقة النتروتترازوليوم (NBT) | سيغما الدريخ | N6876 CAS : 298-83-9 | |
سكسينات الصوديوم | سيغما الدريخ | S2378 CAS : 6106-21-4 | |
Phenazine methosulfate (PMS) | سيغما الدريخ | P9625 CAS : 299-11-6 | PMS حساس الضوء. درع من الضوء. |
أزيد الصوديوم | سيغما الدريخ | S8032 CAS : 26628-22-8 | |
الزيلين | VWR الدولية | EM - XX0060 - 4 | |
Entellan | VWR الدولية | 100503-870 | |
المالونات (حمض المالونيك) | سيغما الدريخ | M1296 CAS : 141-82-2 |
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