Enfoques complementarios para interrogar el flujo de mitofagia en las células β pancreáticas

Resumen

Este protocolo describe dos métodos para el análisis cuantitativo de la mitofagia en las células β pancreáticas: en primer lugar, una combinación de colorantes específicos de mitocondrias permeables a las células y, en segundo lugar, un indicador de mitofagia codificado genéticamente. Estas dos técnicas son complementarias y pueden implementarse en función de necesidades específicas, lo que permite flexibilidad y precisión para abordar cuantitativamente el control de calidad mitocondrial.

Resumen

La mitofagia es un mecanismo de control de calidad necesario para mantener una función mitocondrial óptima. La mitofagia disfuncional de las células β da como resultado una liberación insuficiente de insulina. Las evaluaciones cuantitativas avanzadas de la mitofagia a menudo requieren el uso de indicadores genéticos. El modelo de ratón mt-Keima, que expresa una sonda radiométrica de doble excitación sensible al pH dirigida a las mitocondrias para cuantificar la mitofagia mediante citometría de flujo, se ha optimizado en células β. La relación entre las emisiones de longitud de onda de mt-Keima ácidas y neutras se puede utilizar para cuantificar de forma robusta la mitofagia. Sin embargo, el uso de reporteros genéticos de mitofagia puede ser un desafío cuando se trabaja con modelos genéticos complejos de ratones o células difíciles de transfectar, como los islotes humanos primarios. Este protocolo describe un nuevo método complementario basado en colorantes para cuantificar la mitofagia de células β en islotes primarios mediante MtPhagy. MtPhagy es un colorante sensible al pH y permeable a las células que se acumula en las mitocondrias y aumenta su intensidad de fluorescencia cuando las mitocondrias se encuentran en entornos de pH bajo, como los lisosomas durante la mitofagia. Al combinar el colorante MtPhagy con Fluozin-3-AM, un indicador de Zn²⁺ que selecciona para las células β, y tetrametilrodamina, éster etílico (TMRE) para evaluar el potencial de la membrana mitocondrial, el flujo de mitofagia se puede cuantificar específicamente en las células β mediante citometría de flujo. Estos dos enfoques son altamente complementarios, lo que permite flexibilidad y precisión en la evaluación del control de calidad mitocondrial en numerosos modelos de células β.

Introducción

Las células β pancreáticas producen y secretan insulina para satisfacer las demandas metabólicas, y la disfunción de las células β es responsable de la hiperglucemia y la aparición de diabetes tanto en la diabetes tipo 1 como en la diabetes tipo 2. Las células β acoplan el metabolismo de la glucosa con la secreción de insulina a través de la energía mitocondrial y la producción metabólica, que dependen de una reserva de masa mitocondrial funcional ^1,2,3. Para mantener una función óptima de las células β, las células β dependen de los mecanismos de control de calidad mitocondr....

Protocolo

Los estudios en animales presentados en este protocolo fueron revisados y aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Michigan. Para este estudio se utilizaron ratones machos C57BL/6J de veinte semanas de edad, ya sea con una dieta regular de grasas (RFD) de 15 semanas o una dieta alta en grasas (HFD).

1. Evaluación de la mitofagia a través del enfoque MtPhagy basado en colorantes (Método 1)

1. Preparación y tratamiento de los islotes de ratón
   1. Realice el cultivo de islotes y la exposición a valinomicina siguiendo los pasos que se indican a continuación.
      1. Aislar....

Discusión

Este protocolo describe dos métodos complementarios para cuantificar el flujo mitofagia en islotes primarios disociados de ratón. Utilizando el método mt-Keima, un aumento en la mitofagia se cuantificó como un aumento de la proporción de células ácidas (561 nm)/neutras (405 nm), mientras que en el método MtPhagy, el aumento del flujo de mitofagia se cuantificó como un aumento en la población de células^bajas de Fluozin^altaMtPhagy^altaTMRE. Estos métodos permiten realizar evaluac.......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Antibiotic-Antimycotic	Life Technologies	15240-062
Attune NxT Flow Cytometer	Thermofisher Scientific	A24858
DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride)	Thermofisher Scientific	D1306	DAPI reconstituted in ddH2O to reach 0.2 µg/mL stock
Dimethyl Sulfoxide	Sigma-Aldrich	317275
Fatty Acid Free heat shock BSA powder	Equitech	BAH66
Fetal bovine serum	Gemini Bio	900-108
Fluozin-3AM	Thermofisher Scientific	F24195	100 μg Fluozin-3AM powder reconstituted in 51 μL DMSO and 51 μL Pluronic F-127 to reach 1 mM stock.
Gibco RPMI 1640 Medium	Fisher Scientific	11-875-093
HEPES (1M)	Life Technologies	15630-080
MtPhagy dye	Dojindo	MT02-10	5 μg MtPhagy powder reconstituted with 50 μL DMSO to reach 100 μM stock.
MtPhagy dye	Dojindo	MT02-10
Penicillin-Streptomycin (100x)	Life Technologies	15140-122	1x Solution used in procotol by diluting 1:10 in ddH2O
Phosphate buffered saline, 10x	Fisher Scientific	BP399-20	1x Solution used in procotol by diluting 1:10 in ddH2O
Sodium Pyruvate (100x)	Life Technologies	11360-070	5 μg MtPhagy powder reconstituted with 50 μL DMSO to reach 100 μM stock.
TMRE [Tetramethylrhodamine, ethyl ester, perchlorate]	Anaspec	AS-88061	TMRE powder reconstituted in DMSO to reach 100 μM stock.
Trypsin-EDTA (0.05%), phenol red	Thermofisher Scientific	25300054
Valinomycin	Sigma	V0627	Valinomycin powder reconsituted in DMSO to reach 250 nM stock.