We would like to thank Dr. Marc Liesa, Boston University School of Medicine, helpful discussions; Ms. Karin Murphy, Ms. Heather Gregory, and Mr. John Stone, all from Wake Forest School of Medicine, for helpful technical assistance in the development of this protocol.

HINWEIS: Die beschriebenen wurde vom Institutional Review Board der Wake Forest School of Medicine genehmigten Protokoll. Eine Einverständniserklärung wurde schriftlich erhalten. Alle Teilnehmer waren gesunden älteren Erwachsenen (65-79 Jahre) beider Geschlechter, mit BMI zwischen 23-35. 1. Skelettmuskelbiopsie <ol><li> Wie zuvor beschrieben, 9 führen alle Biopsien am frühen Morgen, nachdem ein A / N schnell. Fragen Sie die Themen, zum von Aspirin, verschreibungspflichtigen und OTC-the-counter-nicht-steroidale entzündungshemmende Medikamente oder andere Verbindungen, die Blutungen, Blutplättchen oder Blutergüsse in der Woche vor der Biopsie beeinflussen können unterlassen. Bitten Sie die Teilnehmer auch von jeder anstrengenden Tätigkeit zu enthalten mindestens 36 Stunden vor der Biopsie. HINWEIS: Muscle aus dem Vastus lateralis erhalten mit dem perkutanen Nadelbiopsie Technik mit einem perkutanen Nadel unter Lokalanästhesie mit 1% Lidocain. Keine medizinische Komplikationen oder other berichteten Nebenwirkungen von dem Verfahren wurden in unserem klinischen Forschungseinheit aufgetreten. </li><li> HINWEIS: Die beschriebene Biopsieprozedur wird von der Bergstrom 10 ausgelegt. <ol><li> Kurz gesagt, lokal zu verabreichen 1% Lidocain kümmert sich nicht um den Muskel zu infiltrieren. Befolgen Sie diese mit einem 10 Minuten Wartezeit, um eine ausreichende Betäubung ermöglichen. </li><li> Nehmen Sie die Biopsien aus dem Bauch des Muskels (der mittlere Bereich des Muskels zwischen Ein- und Herkunft) zu vermeiden subfaszialen und myotendonous Bereichen. <ol><li> Verwenden perkutane Nadel (eine Saugwirkung unterstützt wiederverwendbaren Gerät mit einem Seitenschneider Fenster und Innenschneidzylinder) und folgen einer Faszien &quot;Pop&quot; oder Widerstand der Faszie als Leitfaden. </li><li> Schätzen Sie die Tiefe der Anästhesie Nadel, dann wieder das Gefühl, es mit der schmalen Skalpell und eine 4-5 mm Schnitt durch die Faszie. Die Kanüle durch den Einschnitt, bis es in den Muskel eingeführt wird. </li><li> Sammelnmehrere Proben mit dem Fenster gedreht in verschiedenen Richtungen. Bewerben Dauersog mit einem 60-ml-Spritze beim Vorrücken und Zurückziehen Muskelproben in die perkutane Nadel zwei bis vier Mal in verschiedene Richtungen. Unterbrechen Sie die Saug- und entfernen Sie die Nadel. HINWEIS: Jeder Durchlauf (Einsetzen und Entfernen der Nadel) weniger als eine Minute. </li><li> Einen Assistenten anwenden festen Druck auf Website Punktion für 5 Minuten, um eine Hämostase zu etablieren. Trennen Nadel aus Saugschlauch und entfernen Sie vorsichtig Muskelproben aus dem Fenster und Zylinder. </li></ol></li><li> Einen zweiten Durchgang, wenn mehr Muskel wird durch Wiederholen des obigen Verfahrens benötigt. </li><li> Entfernen Sie alle sichtbaren Blutgerinnseln aus der Muskelprobe mit einer Pinzette, wiegen die Probe, und sofort in ein Röhrchen mit eiskaltem DPBS platzieren. HINWEIS: Der Durchschnittsertrag mit dieser Methode ist 150 ± 20 mg. </li></ol></li></ol> 2. Mitochondriale Isolation &lt;ol&gt; <li> Frisch bereiten die Chappel-Perry (CP) und mitochondriale Assay-Lösung (MAS) Puffer (Tabelle 1) am Tag des Experiments oder aliquotieren und lagern Sie sie bei -20 ° C. Bereiten Sie die Verbindungen in Dimethylsulfoxid in einer Konzentration von 2,5 mM und aliquote und bei -20 ° C. Verwenden Sie die bei -20 ° C innerhalb von 2 Monaten ab dem Tag der Vorbereitung gespeicherten Puffer und Verbindung Aliquots. </li><li> Sichtbare Bindegewebe aus der Probe mit einer scharfen Schere und Pinzette; Bei Bedarf Verwendung eines Binokular für diesen Schritt. Gründlich waschen Proben 3-4 mal mit eiskaltem DPBS-Puffer, um Blut zu entfernen. Bewahren Sie die Proben auf eiskaltem DPBS und Verfahren so schnell wie möglich, dabei mehr als 45 Minuten von Biopsie nicht zu überschreiten. Nehmen Sie vorsorglich sorgfältig entfernen Sie alle Sehnen oder Fettgewebe von der Muskelprobe. </li><li> Unmittelbar hacken Muskelgewebe in feine Stücke mit einer sterilen Schere und Aussetzung in 500 ul zu 1 ml enthält CPI proteinase (Nagarse) in einer Konzentration von 0,2 mg / g Gewebe. Folgen Sie dieser mit einer 5-minütigen Inkubation bei Raumtemperatur und dann in Eis zu übertragen. </li><li> Homogenisieren Hackfleisch Gewebe mit Nagarse behandelt unter Verwendung eines automatischen Homogenisator. Halten Sie die Probe auf Eis während des gesamten Prozesses. Homogenisieren jeder Gewebeprobe vier Mal, jedes Mal für einen Impuls von 2 sec, unter Verwendung des automatisierten Homogenisator bei einer Geschwindigkeitseinstellung von 10.000 Upm. Waschen Sie die Sonde mit 70% Ethanol, gefolgt von destilliertem Wasser zwischen Geweben. </li><li> Mit einem gleichen Volumen von CP I (500 &amp; mgr; l bis 1 ml) und 2x Volumen CP II (1 ml bis 2 ml) waschen des homogenisierten Gewebes und sammeln sich die Inhalte in ein Zentrifugenröhrchen und Zentrifugieren bei 600 × g, 4 ° C für 10 min. Übergeben Sie den Überstand durch ein Käsetuch benetzt, das Filtrat und entsorgen Sie den Pellet und damit die Mehrheit der nicht-mitochondriale Fraktionen zu entfernen. </li></ol> 3. Waschen der Mitochondrien <ol><li> Zentrifugieren Sie den Überstand aus dem obigen Schritt 10,000 × g, 4 ° C für 10 min. Suspendiere das Pellet in 4 ml CP-Puffer II und weitere Zentrifuge bei 10.000 × g, 4 ° C für 10 min. HINWEIS: In seltenen Fällen wird eine dünne Pellet von Blut unter der mitochondrialen Pellet geformt. In diesem Fall nehmen Sie die mitochondriale Pellet durch vorsichtiges Ansaugen mit CPII Puffer. Dieser Schritt kann durch gründliches Waschen entfernt Blut in Schritt 2 vermieden werden. </li><li> Hängen Sie das in 2 ml CP I Puffer erhaltenen Pellets. In dieser Phase mit einem kleinen Aliquot dieser Suspension für die Proteinschätzung. Resuspendieren die verbleibende Probe in CP I wie oben Puffer und Zentrifuge. Suspendiere das endgültige Pellet in einer minimalen Menge (200 ul) der mitochondrialen Assaylösung (MAS). HINWEIS: Das Protein wird in dieser Phase untersucht, da CP I Puffer keine BSA, während MAS in dem die Proben später ausgesetzt werden muss haben BSA darin. </li></ol> 4. Schätzen Sie die Mitochondrial Inhalt von Messproteinkonzentration unter Verwendung eines BCA Protein Assay Kit <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Hinweis: Nutzen Sie diese Konzentration, die Menge der Mitochondrien für das Laden verwendet, auf eine 24-Well-Mikroplatten für respirometrischen Messungen oder für Western-Blot-Experimenten berechnen. Berücksichtigen Sie den Verdünnungsfaktor (10) zur Berechnung der Proteinkonzentration. 5. Führen Sie die XF-Assays wie von Rogers, GW et al. 12 HINWEIS: Visualisieren der O 2 Verbrauchsrate (OCR) in pMol O 2 / min oder absoluten Werte von O 2 und pH-Wert in dem Datenausgang. <ol><li> Verwenden 1x MAS um Verbindungen herzustellen, die injiziert werden. Fügen Sie einen 10x Konzentration der Verbindungen auf die Ports AD, um eine Endkonzentration geben wie folgt: Anschluss A, ADP [Adenosin 5 &#39;-diphosphate, 2 mM, 50 ul]; Port B, Oligomycin (2 &amp; mgr; M, 55 &amp; mgr; l); Port C, FCCP [Carbonylcyanid 4- (Trifluormethoxy) Phenylhydrazon, 6 &amp; mgr; M 60 ul]; und Port D, 2 uM Antimycin-A (65 ul). Bereitenausreichendes Volumen von Verbindungen für die erforderliche Anzahl von Vertiefungen. </li><li> Die Ermittlung der optimalen Menge an Mitochondrien durch Titration. Zum Beispiel maximal 1,0 ug, 2,5 ug und 5,0 ug Mitochondrien pro Vertiefung in einer 50-ul-Volumen eiskaltem 1x MAS enthaltenden Substrat. Um die Variabilität zwischen den Wells zu minimieren, zunächst verdünnen 10x Mitochondrien in kaltem 1x MAS + Substrat. Anschließend liefern 50 ul dieser Suspension in jede Vertiefung (mit Ausnahme der Untergrundkorrektur Brunnen). </li><li> Zentrifugieren Sie die Platte bei 2.000 × g, 20 min bei 4 ° C. Nach dem Zentrifugieren vorsichtig mit 450 ul 1x MAS + Succinat (10 mM) und Rotenon (2 uM) (Anfangsbedingungen, siehe unten) in jede Vertiefung. Die Mitochondrien unter dem Mikroskop sehen homogene Festhalten an der auch vor der Übertragung der Platte an der XF-Analysator zu gewährleisten. HINWEIS: Die verwendeten davon ab, ob die Atmung wird entweder durch ETC-Komplex I oder komplexe II gefahren abhängt Anfangsbedingungen. Für komplexe II gesteuerte Beatmung, mit succinate (10 mM) und Rotenon (2 &amp; mgr; M) als Anfangsbedingungen. Rotenon Blöcke Komplex I und Succinat liefert Brennstoff für komplexe II (Succinatdehydrogenase). Die Atmung von Komplex I angetrieben studieren, verwenden entweder Pyruvat und Malat, jeweils bei einer Endkonzentration von 5 mM oder Glutamat und Malat jeweils bei einer Endkonzentration von 10 mM als Anfangsbedingungen. Letzteres kann bei der Unterscheidung Dysfunktion bei Tricarbonsäurezyklus und Substrat-Transport zu helfen. Atmung sowohl Komplex I und komplexe II angetrieben zu studieren, sind Pyruvat und Succinat ohne Rotenon oder Malat als Anfangsbedingungen. Verwenden Palmitoylcarnitin als ein Substrat für β-Oxidation. </li><li> Nacheinander messen die mitochondriale Atmung in Echtzeit mit Hilfe der Respirometer durch Programmierung es wie zuvor beschrieben 12. Verwenden Sie die Einstellungen für die Respirometer in Tabelle 2 bereitgestellt. HINWEIS: Eine kurze Erläuterung der verschiedenen mitochondrialen Atmung Zustände sind wie folgt: </li><li&gt; State 2 = gekoppelten Zustand mit vorhandenen Substrat; Zustand 3 = Phosphorylieren Atmung in Gegenwart sättigender ADP; Zustand 4 o = nicht-Phosphorylierung Atmung durch Oligomycin induziert; Staats 3u = maximale abgekoppelt Atmung durch den Entkoppler FCCP stimuliert; Rest nicht-mitochondriale Atmung = Atmung nach komplexen III Hemmung durch Antimycin-A. Es sollte auch darauf hingewiesen werden, dass die Länge des OCR-Messung in Kombination mit der mitochondrialen Konzentration konnten die Angaben abbau Sauerstoff während der Messzeiträume zu beeinflussen. </li></ol> 6. Western Blot HINWEIS: Legen Sie die mitochondriale Marker COX IV und ganze Gewebe GAPDH durch Western-Blotting, um die Anreicherung von Mitochondrien in die endgültige Stichprobe zu gewährleisten <ol><li> Trenne die isolierten Mitochondrien und ganze Gewebeextrakt von 12% Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelen. </li><li> Transfer der Proteine ​​auf eine Polyvinylidenfluorid (PVDF) Membran.</li><li> Inkubieren mit COX IV-Antikörper (1: 20.000), gefolgt von Meerrettich-Peroxidase (HRP) -konjugierten sekundären Antikörpern. Für GAPDH Bestimmung, Streifen der Blot und Sonde mit einer GAPDH monoklonalen Antikörper (1: 2000). HINWEIS: Wenn Unterschiede in der ER Kontamination von Belang sind, umfassen ER Marker wie ERp72, Calnexin, Calreticulin oder in der Analyse. </li></ol>

<ol>
	<li>Fernandez-Vizarra, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+mitochondria+for+biogenetical+studies:+An+update.">Isolation of mitochondria for biogenetical studies: An update.</a> Mitochondrion. 10, 253-262 (2010).</li><li>Fernandez-Vizarra, E., Lopez-Perez, M. J., Enriquez, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+biogenetically+competent+mitochondria+from+mammalian+tissues+and+cultured+cells.">Isolation of biogenetically competent mitochondria from mammalian tissues and cultured cells.</a> Methods. 26, 292-297 (2002).</li><li>Garcia-Cazarin, M. L., Snider, N. N., Andrade, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+isolation+from+skeletal+muscle.">Mitochondrial isolation from skeletal muscle.</a> Journal of Visualized Experiments : JoVE. , (2011).</li><li>Iglesias-Gonzalez, J., Sanchez-Iglesias, S., Beiras-Iglesias, A., Soto-Otero, R., Mendez-Alvarez, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+method+for+isolating+rat+brain+mitochondria+with+high+metabolic+activity:+effects+of+EDTA+and+EGTA.">A simple method for isolating rat brain mitochondria with high metabolic activity: effects of EDTA and EGTA.</a> Journal of Neuroscience Methods. 213, 39-42 (2013).</li><li>Gross, V. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+functional+mitochondria+from+rat+kidney+and+skeletal+muscle+without+manual+homogenization.">Isolation of functional mitochondria from rat kidney and skeletal muscle without manual homogenization.</a> Analytical Biochemistry. 418, 213-223 (2011).</li><li>Franko, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+isolation+of+pure+and+functional+mitochondria+from+mouse+tissues+using+automated+tissue+disruption+and+enrichment+with+anti-TOM22+magnetic+beads.">Efficient isolation of pure and functional mitochondria from mouse tissues using automated tissue disruption and enrichment with anti-TOM22 magnetic beads.</a> PloS One. 8, e82392 (2013).</li><li>Chappell, J. B., Perry, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+respiratory+and+adenosinetriphosphatase+activities+of+skeletal-muscle+mitochondria.">The respiratory and adenosinetriphosphatase activities of skeletal-muscle mitochondria.</a> The Biochemical Journal. 55, 586-595 (1953).</li><li>Tyrrell, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respirometric+Profiling+of+Muscle+Mitochondria+and+Blood+Cells+Are+Associated+With+Differences+in+Gait+Speed+Among+Community-Dwelling+Older+Adults.">Respirometric Profiling of Muscle Mitochondria and Blood Cells Are Associated With Differences in Gait Speed Among Community-Dwelling Older Adults.</a> J Gerontol A Biol Sci Med Sci. , (2014).</li><li>Nicklas, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+of+physical+function+to+vastus+lateralis+capillary+density+and+metabolic+enzyme+activity+in+elderly+men+and+women.">Relationship of physical function to vastus lateralis capillary density and metabolic enzyme activity in elderly men and women.</a> Aging Clinical and Experimental Research. 20, 302-309 (2008).</li><li>Bergstrom, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Percutaneous+needle+biopsy+of+skeletal+muscle+in+physiological+and+clinical+research.">Percutaneous needle biopsy of skeletal muscle in physiological and clinical research.</a> Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation. 35, 609-616 (1975).</li><li>Rogers, G. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+throughput+microplate+respiratory+measurements+using+minimal+quantities+of+isolated+mitochondria.">High throughput microplate respiratory measurements using minimal quantities of isolated mitochondria.</a> PloS One. 6, e21746 (2011).</li><li>Picard, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+structure+and+function+are+disrupted+by+standard+isolation+methods.">Mitochondrial structure and function are disrupted by standard isolation methods.</a> PloS One. 6, e18317 (2011).</li></ol>

The author, George Rogers, is an employee of Seahorse Bioscience that produces the instrument used in this article. Open Access fees were supported by Seahorse Biosciences.

Isolierten Mitochondrien werden oft in Studien, die die Rolle von ETC-Funktion, sowie andere mitochondriale Aktivitäten, einschließlich Substrattransport und TCA-Zyklus-Funktion zu untersuchen genutzt. Respirometrische Tests unter Verwendung von isolierten Organellen ermöglichen direkte Untersuchung der grundlegenden Prozesse der oxidativen Phosphorylierung und intrinsischen Eigenschaften des ETC. Respirometrische Profilierung von isolierten Mitochondrien im Vergleich zu ganzen Zellen oder permeabilisierten Muskelfasern hat den Vorteil, relativ einfach die Interpretation der Daten und das Fehlen von &quot;Einmischung&quot; von nicht-mitochondrialen Prozesse oder Veränderungen im mitochondrialen Masse / Biogenese. Die Normalisierung der Daten auf der mitochondrialen Proteingehalt, wodurch einfache Quervergleich der Mitochondrien zwischen den Proben ermöglicht. Respirometrische Profilierung von isolierten Mitochondrien ist eine bevorzugte Vorgehensweise, wenn das Ziel der Studie ist es, festzustellen, zu Grunde liegenden Mechanismen und die Ermittlung konkreter Ziele wie ETC Komponentes / Komplexen oder mitochondrialen Transportmechanismen. Beschrieben ist ein Protokoll zur Muskelbiopsie und Isolierung von funktionellen Mitochondrien aus kleinen Gewebeproben. Diese Methode führt zu reproduzierbaren Ergebnissen zwischen den Benutzern durch die Nutzung eines automatisierten Homogenisator gegenüber Hand bedient Dounce-Homogenisator. Isolierung von Mitochondrien können mit so wenig wie 20 mg des Muskelgewebes geführt werden. Die Menge an isolierter Mitochondrien, die aus dieser Stichprobengröße erhalten werden kann, ist ausreichend, um Seahorse Platte-basierte Respirometrie laufen, während überschüssige Mitochondrien für andere Experimente und die Lagerung für die weitere molekulare Analysen. Es sei darauf hingewiesen, dass dieses Verfahren zum XF 96, wobei auch kleinere Mengen von Mitochondrien kann verwendet werden (1-2 &amp; mgr; g pro Vertiefung) übersetzt werden kann. Mehrere Protokolle zur Isolierung von Mitochondrien setzen auf Dounce-Homogenisator für die erste Gewebezerstörung. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die praktische Art der AusgangsgewebeHomogenisierung. Die Kraft und Geschwindigkeit der Stößel im Homogenisator deutlich zwischen den Betreibern 6 variieren. Dies kann im Experiment zu Experiment Variation sowie Labor zu Labor Variation führen, und führt zu Schwierigkeiten beim Vergleich von Daten zwischen den Experimenten. Dies ist von besonderer Bedeutung in Interventionsstudien, wenn Daten von den Teilnehmern an getrennten Zeitpunkten typischerweise vor und nach der Behandlung und möglicherweise an mehreren Stellen gesammelt. Wir verwenden eine automatisierte Homogenisator für einen einheitlicheren Ansatz, der mehr reproduzierbare Ergebnisse mit begrenzten Mensch-zu-Mensch-Variante ergibt. Die Geschwindigkeit der Herstellung macht diesen Ansatz für den Umgang mit mehreren Proben gleichzeitig. Typischerweise können bis zu drei Versuche an einem einzigen Tag durchgeführt werden. Potentielle Einschränkungen der hier beschriebenen Technik ergeben sich aus der Verwendung von isolierten Organellen und der Verwendung eines plattenbasierten Format. Beispielsweise Picard et al. haben Dämonstrated dass isolierten Mitochondrien besitzen funktionellen Eigenschaften, die sich grundlegend von denen des intakten Mitochondrien in permeabilisierten Muskelfasern unterscheiden. Sie schlugen vor, dass die mitochondriale Isolationstechniken führen zu veränderten bioenergetischen Funktion, wie deutlich erhöht RCR Vergleich zu permeabilisierten Muskelfasern und verstärkte Produktion reaktiver Sauerstoffspezies 13. Im Vergleich zu permeabilisierten Muskelfasern, Isolierung von Mitochondrien ist erfordern längere Vorbereitungszeit. Auch Verlust zellulären Gehalt vermindert physiologische Relevanz, etwas, das in ganzen Zellen und sogar permeabilisiert Fasern zurückgehalten wird. Die Verwendung von Plattenbasis Respirometrie mit den beschriebenen Technik ermöglicht replizieren Läufe pro Probe. Jedoch müssen Mitochondrien zum Boden jeder Vertiefung haften. Diese Konfiguration unterscheidet sich von ihrer gewohnten Umgebung und können funktionelle Eigenschaften zu beeinflussen. Außerdem sollte beachtet werden, dass unter Verwendung dieses Protokolls für mitochondriale Isolierung there können noch Verunreinigungen von endoplasmatischen Retikulum (ER) in der mitochondrialen Präparation sein. Unterschiede in der ER eine Verunreinigung die Bestimmung der mitochondrialen Ertrag und Einfluss Ergebnisse beeinflussen. Abschließend dieser Studie präsentiert Daten, die bestätigt, dass die Mitochondrien aus Gewebe mit diesem Verfahren isoliert sind funktionell aktiv und kann für Studien / Anwendungen, die hochwertige isoliert Mitochondrien aus minimalen Skelettmuskelproben erfordern. Der Vorteil dieser Methode ist, dass: i) ist es möglich, den Mitochondrien von minimalen Mengen an Skelettmuskulatur zu isolieren, ii) das Verfahren ist schnell, iii) mit der Platte auf der Basis-Technologie ist es möglich, mehrere Proben gleichzeitig laufen, und iv) es gibt genug überschüssige Gewebe und isolierten Mitochondrien nach der bioenergetischen Test zur Probenlagerung und andere molekularbiologische Untersuchungen.

Mitochondrien sind die Primärenergieproduktionsstandorte in der Zelle und eine wichtige Rolle bei der Alterung sowie verschiedene altersbedingte Erkrankungen wie Herz-Kreislauf-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, Diabetes, Krebs und Fettleibigkeit. Respirometrische Profilierung von isolierten Mitochondrien bietet direkte Analyse der Elektronentransportkette (ETC) Funktion und hat wesentlich zu unserem Verständnis der mitochondrialen Biologie und ihre Rolle in Gesundheit und Krankheit beigetragen. Isolierten Mitochondrien werden verwendet, um verschiedene Aspekte des bioenergetischen dergleichen Substrattransport, ATP-Synthase-Aktivität, Protonenleck usw. Die in diesem Manuskript beschriebenen Methodik wurde optimiert, um respirometrischen Analyse von Mitochondrien aus Skelettmuskelgewebe Biopsien aus humanen Probanden isoliert ermöglichen studieren. Die in dieser Handschrift beschrieben Biopsie-Protokoll wurde von unseren Mitarbeitern für die letzten 12 Jahre genutzt. Unsere Gruppe hat über 700 Verfahren durchgeführt bei Erwachsenen unterschiedlichen Alters,bis zu 90 Jahre alt, und mit verschiedenen chronischen Krankheitszuständen ohne nachteilige Sicherheitsfragen. Ein wichtiger Aspekt dieses Protokolls ist, dass es speziell für die minimale Mengen von Gewebe zu verwenden, wodurch ihre Verwendung in klinischen Studien erleichtert. Verschiedene Protokolle zur Isolierung von Mitochondrien entwickelt. Fernandez-Vizarra et al. 1,2 beschrieben, ein Verfahren zur Isolierung von Mitochondrien aus verschiedenen Rattengeweben sowie kultivierte Zellen. Garcia-Cazarin et al. 3 haben ein Verfahren zur Isolierung von Mitochondrien aus Skelettmuskeln von Ratten und Mäusen berichtet. Verfahren zur Isolierung von Mitochondrien aus Rattenhirn wurde auch von Iglesias-Gonzales et al. 4 Gross berichtet, et al. 5 über ein Verfahren zur Isolierung von Mitochondrien mit der barocycler und / oder der PCT Schredder. Kürzlich Franko et al. 6 über ein Verfahren zur Isolierung von hochangereichertem Mitochondrien mit Anti-TOM22 Magnetischen Kügelchen. Während diese Protokolle liefern hervorragende Ergebnisse sind Gewebe Größenanforderungen hoch im Vergleich zu dem in dieser Handschrift beschriebenen Methode. Zum Beispiel, Gross et al. 5 verwendet 1,5-1,8 g des M. gastrocnemius und etwa 2 g des Nierengewebes. Ebenso Franco et al. 6 verwendet 500 mg Mauslebergewebe. Aus unserer Erfahrung, typische Ausbeuten von perkutanen Nadelbiopsie der Skelettmuskulatur (Vastus lateralis) erwarten reichen von 100 bis 200 mg. Die Fähigkeit, die Funktion der Mitochondrien in 20 bis 50 mg mit der hier beschriebenen Protokoll Muskelgewebe zu bewerten ermöglicht Benutzern, mehrere Assessments pro Biopsie und zur Lagerung von Proben für die spätere Verwendung in anderen molekularbiologische Experimente durchführen. Dies ist ein entscheidendes Merkmal in der klinischen Forschung und anderen Studien, die sorgfältige Verwendung von Proben erfordern. Es sei darauf hingewiesen, dass die zuvor eingefroren Mitochondrien sind nicht gut für die Untersuchung gekoppelt Atmung aufgrund oute werdenr Mitochondrienmembran Beschädigung und Verlust von Cytochrom-C-Aktivität. Unsere Methode wurde angepasst und von der von Chappell und Perry 7 veröffentlichte Methode modifiziert. Mit den in dieser Handschrift beschriebenen Methoden, haben wir vor kurzem berichtet, dass die respirometrischen Profil von Mitochondrien aus menschlichen Vastus lateralis isoliert ist direkt mit Behinderung, gemessen als Gehgeschwindigkeit 8 korreliert.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="593">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:279px;">Equipment</td>
			<td style="width:201px;"></td>
			<td style="width:115px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Name of the Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Homogenizer Bio-Gen PRO200</td>
			<td>BioExpress</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Eppendorf Centrifuge 5804 R</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Deepwell late Rotor&#160;</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">6mm University College Hospital Needle</td>
			<td>Cadence</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">60cc syringe</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">96-well plate reader</td>
			<td>Tecan (Genios-basic)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Seahorse XF 24-3 analyzer</td>
			<td>Seahorse Biosciences, Inc.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Protein gel system</td>
			<td>Life Technologies (Invitrogen)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Kodak Gel Logic 112</td>
			<td>Carestream Health, Inc</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Kodak camera assembly</td>
			<td>Carestream Health, Inc</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Consumables</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Name&#160;</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;">XF24 V7 Cell Culture Microplate and XF24 sensor cartridge</td>
			<td rowspan="2">Seahorse Bioscience</td>
			<td>100850-001</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">100867-100</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potassium hydroxide (KOH)</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>221473</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hydrochloric acid (HCl)</td>
			<td>Acros</td>
			<td>12421-0010</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dulbecco&#39;s Phosphate buffered saline&#160;</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>17-512F</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potassium chloride (KCl)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>P333</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MOPS</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP308</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EDTA</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP118</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Magnesium sulfate (MgSO4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>M7506</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ATP</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>A9187</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fatty acid-free BSA</td>
			<td>Calbiochem</td>
			<td>126575</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sucrose</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>S0389</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bacterial proteinase</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>P-8038</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D-Mannitol</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>M9546</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">KH2PO4</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>P284</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Magnesium chloride (MgCl2)</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>M9272</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HEPES</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>H3784</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EGTA</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>E3889</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BCA protein assay kit</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>PI23227</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Succinic Acid*</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>S3674</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pyruvic acid*</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>P5280</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Malic acid*</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>2288</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ADP(K+ salt)*</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co</td>
			<td>A5285</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">XF Cell mito stress test kit</td>
			<td>Seahorse Biosciences</td>
			<td>101706</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tween-20</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology, Inc.&#160;</td>
			<td>SC-29113</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NuPAGE 12% Bis-Tris Gel</td>
			<td>Life Technologies (Invitrogen)</td>
			<td>NP0343BOX</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Immobilin Transfer Membranes (0.45um)</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>IPVH20200</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MOPS SDS Running Buffer (20X)-500 ml</td>
			<td>Life Technologies (Invitrogen)</td>
			<td>NP0001</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NuPAGE Transfer Buffer (20X)-1 liter</td>
			<td>Life Technologies (Invitrogen)</td>
			<td>NP0006-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Primary antibodies (mAB to VDAC1/Porin)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab14734</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Primary antibodies (mAB to GAPDH)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab9484</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Anti-Mouse IgG (Goat), HRP-labeled</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>NEF822E001EA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Anti-Rabbit IgG (Goat), HRP-labeled</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>NEF812E001EA</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td colspan="3" height="20" style="height:20px;">*ADP, succinic acid, pyruvic acid, and malic acid should be adjusted to pH 7.4 with KOH only&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and respirometric assessment of mitochondria isolated from skeletal muscle tissue obtained by percutaneous needle biopsy

Respirometrische Profilierung von isolierten Mitochondrien wird allgemein zur Atmungskette Funktion zu untersuchen. Wir beschreiben eine Methode zur Gewinnung von Proben menschlichen Vastus lateralis, Isolierung von Mitochondrien minimale Mengen an Skelettmuskelgewebe und Platte basiert respirometrischen Profilerstellung mit einer extrazellulären Fluss (XF) Analysator. Vergleichs respirometrischer Profile erhalten unter Verwendung von 1,0, 2,5 und 5,0 ug Mitochondrien zeigen, daß 1,0 ug ausreichend ist, um die Atmung zu messen, und daß 5,0 ug liefert konstante Ergebnisse basierend auf dem Vergleich der Standardfehler. Western-Blot-Analyse der isolierten Mitochondrien für mitochondriale Marker COX IV und nicht-mitochondrialen Gewebemarker GAPDH darauf hin, dass es nur begrenzte nicht-mitochondrialen Kontamination mit diesem Protokoll. Die Fähigkeit, mitochondriale respirometry in so wenig wie 20 mg des Muskelgewebes studieren ermöglicht Benutzern individuelle Biopsien mehrerer Endpunkte der Studie wurden in der klinischen NutzungForschungsprojekte.

1 zeigt ein detailliertes Flußdiagramm des gesamten Protokolls. Western-Blot-Profile von COX IV / GAPDH (Figur 2) zeigen die Expression des mitochondrialen Protein, COX IV, und der nicht-mitochondriale Marker GAPDH. Expression sowohl COX IV und GAPDH in der Gesamtmuskel Lysat evident. Nach Mitochondrien werden mit dem in diesem Protokoll beschriebenen Technik isoliert sind COX IV Bands immer noch deutlich während GAPDH abwesend gleichzeitig Belichtung. Längere Einwirkung kann ein schwaches GAPDH Band offenbaren. Diese Flecken zeigen, dass die isolierten Mitochondrien haben minimale nicht-mitochondrialen Kontamination. Darüber hinaus ist COX IV-Expression in isolierten Mitochondrien Einklang zwischen den Proben. Abbildung 3 zeigt typische respirometrischen Profile durch komplexe II (Succinat und Rotenon) angetrieben mit 1,0 ug, 2,5 ug und 5,0 ug Mitochondrien. Wie erwartet, ist die allgemeine OCR w erhöhtith höhere Mengen an Mitochondrien. Die berechnete respiratorische Steuerungsverhältnis (RCR) für diesen Assay ist 7,95, was anzeigt, dass die mitochondriale Zubereitung ist von hoher Qualität. Weiterhin ist Zustand 3u OCR etwas höher als die der Zustand 3, bestätigt mitochondrialen Qualität. Um die Konsistenz der Ergebnisse zu vergleichen, wenn Profiling unterschiedliche Mengen an Mitochondrien, führten wir ANOVA (Varianzanalyse) und berechnet die Summe der Quadrate (SS) als Ist-Werte der Varianz mit 1,0 ug, 2,5 ug und 5,0 ug pro Mitochondrien geladen und (4). SS ist für Zustand 2 Zustand 3 Zustand 3u, Antimycin A und RCR vorgestellt. Für den Zustand 2 und Zustand 3 Messungen, war einer ANOVA statistisch signifikant (p &lt;0,01 bzw. p &lt;0,05). Ebenso war die Einweg-ANOVA statistisch signifikant für Antimycin und RCR (p &lt;0,01 und p &lt;0,0001 auf. War kein signifikanter Unterschied für staatliche 3u zwischen den Gruppen zu sehen. These Ergebnisse zeigen, dass 5,0 &amp; mgr; g der Mitochondrien pro Vertiefung gab die niedrigste SS im Vergleich zu anderen Konzentrationen und ist der optimale Betrag in der XF 24-System mit unserer Bevölkerung der Teilnehmer zu verwenden. Figur 5 dient als eine Führung, um anzuzeigen, wie viel mitochondrialen Protein, bezogen auf das ursprüngliche Muskelprobengröße erwarten. Wie erwartet gibt es eine starke Korrelation zwischen dem Ausmaß der Muskel (mg) verarbeitet und die Gesamt mitochondriale Proteingehalt (mg) der Endprobe. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td colspan="2"> Chappel-Perry-Puffer I (CPI) </td></tr><tr><td> Chemikalie </td><td> Konzentration </td></tr><tr><td> KCl </td><td> 100 mM </td></tr><tr><td> MOPS </td><td> 50 mM </td></tr><tr><td> EDTA </td><td> 1 mM </td></tr><tr><td> MgSO 4 </td><td> 5 mM </td></tr><tr><td> ATP </td><td> 1 mM </td></tr&gt; <tr><td> pH </td><td> 7.4 </td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="2"> Chappel-Perry-Puffer II (CPII) </td></tr><tr><td> Chemikalie </td><td> Konzentration </td></tr><tr><td> KCl </td><td> 100 mM </td></tr><tr><td> MOPS </td><td> 50 mM </td></tr><tr><td> EDTA </td><td> 1 mM </td></tr><tr><td> MgSO 4 </td><td> 5 mM </td></tr><tr><td> ATP </td><td> 0,2 mM </td></tr><tr><td> Fettsäurefrei BSA </td><td> 0,50% </td></tr><tr><td> pH </td><td> 7.4 </td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="2"> Mitochondrial Assaylösung (MAS) (2X) </td></tr><tr><td> Chemikalie </td><td> Konzentration </td></tr><tr><td> Saccharose </td><td> 35 mM </td></tr><tr><td> Mannitol </td><td> 110 mM </td></tr><tr><td> KH 2 PO 4 </td><td> 2,5 mM </td></tr><tr><td> MgCl2 </td><td> 2,5 mM </td></tr><tr><td> HEPES </td><td> 1,0 mM </td></tr><tr><td> EGTA </td><td> 0,5 mM </td></tr><tr><td> Fettsäurefrei BSA </td><td> 0,10% </td></tr><tr><td> pH </td><td> 7.4 </td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="2"> Mitochondriale Assay-Lösung (MAS) mit komplexen II Anfangsbedingungen </td></tr><tr><td> Chemikalie </td><td> Konzentration </td></tr><tr><td> 1X MAS </td><td></td></tr><tr><td> Bernsteinsäure- </td><td> 10 mM </td></tr><tr><td> Rotenon </td><td> 2 &amp; mgr; M </td></tr><tr><td> pH </td><td> 7.4 </td></tr><tr><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="2"> Mitochondriale Assay-Lösung (MAS) mit Komplex I Anfangsbedingungen </td></tr><tr><td> Chemikalie </td><td> Konzentration </td></tr><tr><td> 1X MAS </td><td></td></tr><tr><td> Pyruvat</td><td> 5 mM </td></tr><tr><td> Malate </td><td> 5 mM </td></tr><tr><td> pH </td><td> 7.4 </td></tr><tr><td colspan="2"> * Alle Puffer in entionisiertem Wasser hergestellt werden </td></tr></tbody></table> Tabelle 1 Lösung und Puffer Rezepte. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" fo:keep-together.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="2"> Protokoll Schritte </td><td></td></tr><tr><td colspan="3"> StartProtocol </td></tr><tr><td> Befehl </td><td> Zeit (min) </td><td> Port </td></tr><tr><td> Kalibrieren </td><td> 0.00 </td><td></td></tr><tr><td> Warten Sie </td><td> 10,00 </td><td></td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Warten Sie </td><td> 3.00 </td><td></td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Warten Sie </td><td> 3.00 </td><td></td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 0.50 </td><td></td></tr><tr><td> Maßnahme </td><td> 3.00 </td><td></td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Maßnahme </td><td> 3.00 </td><td></td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 0.50 </td><td></td></tr><tr><td> Injizieren </td><td></td><td> A </td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Maßnahme </td><td> 6.00 </td><td></td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Injizieren </td><td></td><td> B </td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Maßnahme </td><td> 3.00 </td><td></td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Injizieren </td><td></td><td> C </td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr<html> &gt; <tr><td> Maßnahme </td><td> 3.00 </td><td></td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Injizieren </td><td></td><td> D </td></tr><tr><td> Mischen </td><td> 1.00 </td><td></td></tr><tr><td> Maßnahme </td><td> 3.00 </td><td></td></tr><tr><td colspan="3"> EndProtocol </td></tr></tbody></table> Tabelle 2. Mix, messen und mischen Zyklus Einstellung für die Respirometer. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/52350/52350fig1highres.jpg" /> Abbildung 1: Flussdiagramm des gesamten Protokoll. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52350/52350fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> /ftp_upload/52350/52350fig2highres.jpg &quot;/&gt; Abbildung 2. Eine repräsentative Western-Blot für ganze Skelettmuskelgewebe sowie isolierten Mitochondrien. Whole Gewebeextrakt sowie isolierte Mitochondrien wurden mit COX IV Antikörper als mitochondrialen Marker und GAPDH-Antikörper für nicht mitochondrialen Kontroll immungeblottet. Kein GAPDH Band wurde in der isolierten Mitochondrien beobachtet, was wenig oder keine Verunreinigungen von nicht-mitochondrialen Quellen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52350/52350fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52350/52350fig3highres.jpg" /> Abbildung 3. Repräsentative respirometrischen Profil von Mitochondrien aus menschlichen Vastus lateralis isoliert. Drei Konzentrationen von isolierten Mitochondrien, 5,0 ug, 2,5 ug und 1,0 ug wir<html> Re in diesem Assay verwendet. Endkonzentrationen der Verbindungen nach Port-Injektionen waren 2 mM ADP (Anschluss A); 2 uM Oligomycin (Port B); 6 uM FCCP (Port C); und 2 uM Antimycin A (Port D). Berechnete RCR für diesen Lauf war 7.95. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52350/52350fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> <img alt="4" src="/files/ftp_upload/52350/52350fig4highres.jpg" /> Abbildung 4. Summe der Quadrate. Summe der Quadrate für die verschiedenen mitochondrialen Atmung Staaten und RCR unter Verwendung von 5,0 &amp; mgr; g, 2,5 ug und 1,0 ug Mitochondrien. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52350/52350fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieses Bild anzuzeigen.</a> ig5highres.jpg &quot;/&gt; Figur 5. Dies kann als eine Führung verwendet, um die Menge des mitochondrialen Protein, bezogen auf das ursprüngliche Muskel Einwaage Regressionsanalyse erwartenden abzuschätzen:. Der Menge des Muskels (mg) und die gesamten mitochondrialen Proteingehalt (mg). Wie erwartet gibt es eine direkte positive Korrelation zwischen der Menge des Muskels und der Gesamt mitochondrialen Protein erhalten.

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Respirometric Assessment of Mitochondria Isolated from Skeletal Muscle Tissue Obtained by Percutaneous Needle Biopsy at JoVE.com

Preparation and Respirometric Assessment of Mitochondria Isolated from Skeletal Muscle Tissue Obtained by Percutaneous Needle Biopsy

Verfahren zur Biopsie des Vastus lateralis, Herstellung von gereinigtem Mitochondrien und respirometrischen Profiling beschrieben. Die Verwendung von kleinen Muskelvolumen macht diese Technik für klinische Forschung.

Vorbereitung und Respirometrische Bewertung der Mitochondrien isoliert aus dem Skelettmuskelgewebe durch perkutane Nadelbiopsie Erhalten

Respirometric profiling of isolated mitochondria is commonly used to investigate electron transport chain function. We describe a method for obtaining ...

preparation-respirometric-assessment-mitochondria-isolated-from

Research

JoVE Journal

Medicine

19.2K Aufrufe.  Wake Forest School of Medicine.  Verfahren zur Biopsie des Vastus lateralis, Herstellung von gereinigtem Mitochondrien und respirometrischen Profiling beschrieben. Die Verwendung von kleinen Muskelvolumen macht diese Technik für klinische Forschung. 

Serie: Preparation and Respirometric Assessment of Mitochondria Isolated from Skeletal Muscle Tissue Obtained by Percutaneous Needle Biopsy

Myo-mechanical Analysis of Isolated Skeletal Muscle

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force generation and fatigability in treated muscle. We describe a detailed approach to evaluating myo-mechanical properties in freshly explanted hindlimb muscle from the mouse. We describe the atraumatic harvest of mouse extensor digitorum longus muscle, mounting the muscle in a muscle strip myograph (Model 820MS; Danish Myo Technology), and the measurement of maximal twitch and tetanic tension, contraction time, and half-relaxation time, using a square pulse stimulator (Model S48; Grass Technologies). Using these measurements, we demonstrate the calculation of specific twitch and tetanic tension normalized to muscle cross-sectional area, the twitch-to-tetanic tension ratio, the force-frequency relationship curve and the low frequency fatigue curve 4. This analysis provides a method for quantitative comparison between therapeutic interventions in mouse models of muscle disease 1,2,3,5, as well as comparison of the effects of genetic modification on muscle function 6,7,8,9.

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for muscle disease, methods are needed to quantitate force generation and fatigability in treated muscle. We detail an approach to evaluating myo-mechanical properties in explanted mouse hindlimb muscle. This analysis provides a robust approach to quantitating the effects of genetic modification on muscle function, as well as comparison of therapies in mouse models of muscle disease.

Myo-mechanischen Analyse von isolierten Skelettmuskel

To assess the in vivo effects of therapeutic interventions for the treatment of muscle disease 1,2,3, quantitative methods are needed that measure force ...

Forschung

Medizin

Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably adaptable to environmental factors1 such as hypertrophy by resistance exercise and atrophy by disuse. It thereby exhibits remodeling and adaptations to stressors (heat, ischemia, heavy metals, etc.)2,3. Damage can occur to muscle by a muscle exerting force while lengthening, the so-called eccentric contraction4. The contractile proteins can be damaged in such exertions and need to be repaired, degraded and/or resynthesized; these functions are not part of the contractile proteins, but of other much less abundant proteins in the cell. To determine what subset of proteins is involved in the amelioration of this type of damage, a global proteome must be established prior to exercise5 and then followed subsequent to the exercise to determine the differential protein expression and thereby highlight candidate proteins in the adaptations to damage and its repair. Furthermore, most studies of skeletal muscle have been conducted on the male of the species and hence may not be representative of female muscle. 
In this article we present a method for extracting proteins reproducibly from male and female muscles, and separating them by two-dimensional gel electrophoresis followed by high resolution digital imaging6. This provides a protocol for spots (and subsequently identified proteins) that show a statistically significant (p &lt; 0.05) two-fold increase or decrease, appear or disappear from the control state. These are then excised, digested with trypsin and separated by high-pressure liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (LC/MS) for protein identification (LC/MS/MS)5. This methodology (Figure 1) can be used on many tissues with little to no modification (liver, brain, heart etc.).

A straight-forward set of methods to isolate and determine the identity of the most abundant proteins expressed in skeletal muscle. About 800 spots are discerned on a two-dimensional gel from 10 mg muscle; this allows for the determination of gender-specific protein expression. These methods will give equivalent results in most tissues.

Skeletal Muscle Gender Dimorphismus von Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably ...

Assessment of Right Ventricular Structure and Function in Mouse Model of Pulmonary Artery Constriction by Transthoracic Echocardiography

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, the RV is significantly affected in pulmonary diseases such as pulmonary artery hypertension (PAH). In addition, the RV is remarkably sensitive to cardiac pathologies, including left ventricular (LV) dysfunction, valvular disease or RV infarction4. To understand the role of RV in the pathogenesis of cardiac diseases, a reliable and noninvasive method to access the RV structurally and functionally is essential.
A noninvasive trans-thoracic echocardiography (TTE) based methodology was established and validated for monitoring dynamic changes in RV structure and function in adult mice. To impose RV stress, we employed a surgical model of pulmonary artery constriction (PAC) and measured the RV response over a 7-day period using a high-frequency ultrasound microimaging system. Sham operated mice were used as controls. Images were acquired in lightly anesthetized mice at baseline (before surgery), day 0 (immediately post-surgery), day 3, and day 7 (post-surgery). Data was analyzed offline using software.
Several acoustic windows (B, M, and Color Doppler modes), which can be consistently obtained in mice, allowed for reliable and reproducible measurement of RV structure (including RV wall thickness, end-diastolic&#160;and end-systolic dimensions), and function (fractional area change, fractional shortening, PA peak velocity, and peak pressure gradient) in normal mice and following PAC.
Using this method, the pressure-gradient resulting from PAC was accurately measured in real-time using Color Doppler mode and was comparable to direct pressure measurements performed with a Millar high-fidelity microtip catheter. Taken together, these data demonstrate that RV measurements obtained from various complimentary views using echocardiography are reliable, reproducible and can provide insights regarding RV structure and function. This method will enable a better understanding of the role of RV cardiac dysfunction.

Right ventricle (RV) dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease, yet limited methodologies are available for its evaluation. Recent advances in ultrasound imaging provide a noninvasive and accurate option for longitudinal RV study. Herein, we detail a step-by-step echocardiographic method using a murine model of RV pressure overload.

Beurteilung der rechtsventrikulären Struktur und Funktion in Maus-Modell der Lungenarterie Verengung durch transthorakale Echokardiographie

Emerging clinical data support the notion that RV dysfunction is critical to the pathogenesis of cardiovascular disease and heart failure1-3. Moreover, ...

Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergstr&#246;m Technique

The percutaneous biopsy technique enables researchers and clinicians to collect skeletal muscle tissue samples. The technique is safe and highly effective. This video describes the percutaneous biopsy technique using a modified Bergstr&#246;m needle to obtain skeletal muscle tissue samples from the vastus lateralis of human subjects. The Bergstr&#246;m needle consists of an outer cannula with a small opening (&#8216;window&#8217;) at the side of the tip and an inner trocar with a cutting blade at the distal end. Under local anesthesia and aseptic conditions, the needle is advanced into the skeletal muscle through an incision in the skin, subcutaneous tissue, and fascia. Next, suction is applied to the inner trocar, the outer trocar is pulled back, skeletal muscle tissue is drawn into the window of the outer cannula by the suction, and the inner trocar is rapidly closed, thus cutting or clipping the skeletal muscle tissue sample. The needle is rotated 90&#176;&#160;and another cut is made. This process may be repeated three more times. This multiple cutting technique typically produces a sample of 100-200 mg or more in healthy subjects and can be done immediately before, during, and after a bout of exercise or other intervention. Following post-biopsy dressing of the incision site, subjects typically resume their activities of daily living right away and can fully participate in vigorous physical activity within 48-72 hr. Subjects should avoid heavy resistance exercise for 48 hr to reduce the risk of herniation of the muscle through the incision in the fascia.

Human Skeletal Muscle Biopsy Procedures Using the Modified Bergstr&amp;#246;m Technique

The purpose of this video is to present the modified Bergstr&#246;m skeletal muscle biopsy technique on human subjects.

Menschlichen Skelettmuskelbiopsie Verfahren unter Verwendung der modifizierten Technik Bergström

The percutaneous biopsy technique enables researchers and clinicians to collect skeletal muscle tissue samples. The technique is safe and highly ...

Substernal Thyroid Biopsy Using Endobronchial Ultrasound-guided Transbronchial Needle Aspiration

Substernal thyroid goiter (STG) represents about 5.8% of all mediastinal lesions1. There is a wide variation in the published incidence rates due to the lack of a standardized definition for STG. Biopsy is often required to differentiate benign from malignant lesions. Unlike cervical thyroid, the overlying sternum precludes ultrasound-guided percutaneous fine needle aspiration of STG. Consequently, surgical mediastinoscopy is performed in the majority of cases, causing significant procedure related morbidity and cost to healthcare. Endobronchial Ultrasound-guided Transbronchial Needle Aspiration (EBUS-TBNA) is a frequently used procedure for diagnosis and staging of non-small cell lung cancer (NSCLC). Minimally invasive needle biopsy for lesions adjacent to the airways can be performed under real-time ultrasound guidance using EBUS. Its safety and efficacy is well established with over 90% sensitivity and specificity. The ability to perform EBUS as an outpatient procedure with same-day discharges offers distinct morbidity and financial advantages over surgery. As physicians performing EBUS gained procedural expertise, they have attempted to diversify its role in the diagnosis of non-lymph node thoracic pathologies. We propose here a role for EBUS-TBNA in the diagnosis of substernal thyroid lesions, along with a step-by-step protocol for the procedure.

Substernal thyroid lesions are common, and need to be differentiated from malignancy. Obtaining percutaneous fine needle biopsy is not possible due to its retrosternal location. This article proposes a protocol for biopsy of substernal thyroid lesions using Endobronchial Ultrasound-guided Transbronchial Needle Aspiration (EBUS-TBNA).

Substernalen Schilddrüse Biopsie Mit Endobronchial Ultraschall-gesteuerte Transbronchiale Needle Aspiration

Substernal thyroid goiter (STG) represents about 5.8% of all mediastinal lesions1. There is a wide variation in the published incidence rates due to the ...

Isolation and Immortalization of Patient-derived Cell Lines from Muscle Biopsy for Disease Modeling

The generation of patient-specific cell lines represents an invaluable tool for diagnostic or translational research, and these cells can be collected from skin or muscle biopsy tissue available during the patient&#8217;s diagnostic workup. In this protocol, we describe a technique for live cell isolation from small amounts of muscle or skin tissue for primary cell culture. Additionally, we provide a technique for the immortalization of myogenic cell lines and fibroblast cell lines from primary cells. Once cell lines are immortalized, substantial expansion of patient-derived cells can be achieved. Immortalized cells are amenable to many downstream applications, including drug screening and in vitro correction of the genetic mutation. Altogether, these protocols provide a reliable tool to generate and preserve patient-derived cells for downstream applications.

This protocol describes techniques for live cell isolation and primary culture of myogenic and fibroblast cell lines from muscle or skin tissue. A technique for the immortalization of these cell lines is also described. Altogether, these protocols provide a reliable tool to generate and preserve patient-derived cells for downstream applications.

Isolierung und Immortalisierung von Patienten stammende Zelllinien von Muskelbiopsie for Disease Modeling

The generation of patient-specific cell lines represents an invaluable tool for diagnostic or translational research, and these cells can be collected ...

Establishment of Human Epithelial Enteroids and Colonoids from Whole Tissue and Biopsy

The epithelium of the gastrointestinal tract is constantly renewed as it turns over. This process is triggered by the proliferation of intestinal stem cells (ISCs) and progeny that progressively migrate and differentiate toward the tip of the villi. These processes, essential for gastrointestinal homeostasis, have been extensively studied using multiple approaches. Ex vivo technologies, especially primary cell cultures have proven to be promising for understanding intestinal epithelial functions. A long-term primary culture system for mouse intestinal crypts has been established to generate 3-dimensional epithelial organoids. These epithelial structures contain crypt- and villus-like domains reminiscent of normal gut epithelium. Commonly, termed &#8220;enteroids&#8221; when derived from small intestine and &#8220;colonoids&#8221; when derived from colon, they are different from organoids that also contain mesenchyme tissue. Additionally, these enteroids/colonoids continuously produce all cell types found normally within the intestinal epithelium. This in vitro organ-like culture system is rapidly becoming the new gold standard for investigation of intestinal stem cell biology and epithelial cell physiology. This technology has been recently transferred to the study of human gut. The establishment of human derived epithelial enteroids and colonoids from small intestine and colon has been possible through the utilization of specific culture media that allow their growth and maintenance over time. Here, we describe a method to establish a small intestinal and colon crypt-derived system from human whole tissue or biopsies. We emphasize the culture modalities that are essential for the successful growth and maintenance of human enteroids and colonoids.

We describe a method to establish human enteroids from small intestinal crypts and colonoids from colon crypts collected from both surgical tissue and biopsies. In this methodological article, we present the culture modalities that are essential for the successful growth and maintenance of human enteroids and colonoids.

Gründung des Menschen Epithelial Enteroids und Colonoids von Whole Gewebe und Biopsie

The epithelium of the gastrointestinal tract is constantly renewed as it turns over. This process is triggered by the proliferation of intestinal stem ...

In Vivo, Percutaneous, Needle Based, Optical Coherence Tomography of Renal Masses

Optical coherence tomography (OCT) is the optical equivalent of ultrasound imaging, based on the backscattering of near infrared light. OCT provides real time images with a 15 &#181;m axial resolution at an effective tissue penetration of 2-3 mm. Within the OCT images the loss of signal intensity per millimeter of tissue penetration, the attenuation coefficient, is calculated. The attenuation coefficient is a tissue specific property, providing a quantitative parameter for tissue differentiation. 
Until now, renal mass treatment decisions have been made primarily on the basis of MRI and CT imaging characteristics, age and comorbidity. However these parameters and diagnostic methods lack the finesse to truly detect the malignant potential of a renal mass. A successful core biopsy or fine needle aspiration provides objective tumor differentiation with both sensitivity and specificity in the range of 95-100%. However, a non-diagnostic rate of 10-20% overall, and even up to 30% in SRMs, is to be expected, delaying the diagnostic process due to the frequent necessity for additional biopsy procedures. 
We aim to develop OCT into an optical biopsy, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication provides a detailed step-by-step approach for percutaneous, needle based, OCT of renal masses.

In Vivo, Percutaneous, Needle Based, Optical Coherence Tomography of Renal Masses

Optical coherence tomography (OCT) is a high resolution imaging technique that allows analysis of tissue specific optical properties providing the means for tissue differentiation. We developed needle based OCT, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication describes a method for percutaneous, needle based OCT of renal masses.

In Vivo, perkutane, Nadel Based, Optical Coherence Tomography von Nierentumoren

Optical coherence tomography (OCT) is the optical equivalent of ultrasound imaging, based on the backscattering of near infrared light. OCT provides real ...

Povidone Iodine Rectal Preparation at Time of Prostate Needle Biopsy is a Simple and Reproducible Means to Reduce Risk of Procedural Infection

Single institution and population-based studies highlight that infectious complications following transrectal ultrasound guided prostate needle biopsy (TRUS PNB) are increasing. Such infections are largely attributable to quinolone resistant microorganisms which colonize the rectal vault and are translocated into the bloodstream during the biopsy procedure. A povidone iodine rectal preparation (PIRP) at time of biopsy is a simple, reproducible method to reduce rectal microorganism colony counts and therefore resultant infections following TRUS PNB.
All patients are administered three days of oral antibiotic therapy prior to biopsy. The PIRP technique involves initially positioning the patient in the standard manner for a TRUS PNB. Following digital rectal examination, 15 ml&#160;of a 10% solution of commercially available povidone iodine is mixed with 5 ml&#160;of 1% lidocaine jelly to create slurry. A 4 cm x 4 cm sterile gauze is soaked in this slurry and then inserted into the rectal vault for 2 min after which it is removed. Thereafter, a disposable cotton gynecologic swab is used to paint both the perianal area and the rectal vault to a distance of 3 cm from the anus. The povidone iodine solution is then allowed to dry for 2 - 3 min prior to proceeding with standard transrectal ultrasonography and subsequent biopsy.
This PIRP technique has been in practice at our institution since March of 2012 with an associated reduction of post-biopsy infections from 4.3% to 0.6% (p = 0.02). The principal advantage of this prophylaxis regimen is its simplicity and reproducibility with use of an easily available, inexpensive agent to reduce infections. Furthermore, the technique avoids exposing patients to additional systemic antibiotics with potential further propagation of multi-drug resistant organisms. Usage of PIRP at TRUS PNB, however, is not applicable for patients with iodine or shellfish allergies.

Here, we present a protocol for use at the time of transrectal ultrasound guided prostate needle biopsy (TRUS PNB) that is a simple and cost-effective means to reduce infections following the procedure.

Povidoniod Rectal Vorbereitung bei der Prostata-Nadelbiopsie ist eine einfache und reproduzierbare Mittel zur Gefahr der Verfahrens Infektion zu verringern

Single institution and population-based studies highlight that infectious complications following transrectal ultrasound guided prostate needle biopsy ...

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and well tolerated technique. The Weil-Blakesley conchotome has a sharp biting tip with a 4 - 6 mm wide hollow. It is inserted through a 5 - 10 mm skin incision and can be maneuvered for controlled tissue penetration. The tip is opened and closed within the tissue and then rotated through 90 -180&#176; to cut the muscle. The amount of muscle obtained following repeated sampling can vary from 20 mg to 290 mg which can be processed for both histology and molecular studies. The wound needs to be kept dry and vigorous physical activity kept to a minimum for approximately 72 hr although normal levels of activity can restart immediately following the procedure. This procedure is safe and effective when close attention is paid to the selection of subjects, full asepsis and post procedure care. &#160;Both right and left vastus lateralis are suitable for biopsy dependent on participant preference.

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

This video demonstrates the technique of percutaneous muscle biopsy of the human vastus lateralis using the Weil-Blakesley conchotome.

Mensch<em&gt; Vastus lateralis</em&gt; Skeletal Muscle Biopsy die Weil-Blakesley Conchotom Verwendung

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and ...