Name: evaluating the role of mitochondrial function in cancer-related fatigue
Uploaded: 2018-05-17T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 56 s
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이 연구는 완전히 사단 교내 연구의 국립 연구소의 간호 연구 NIH, 베 데스 다, 메릴랜드의에 의해 지원 됩니다.

현재 연구 (NCT00852111)에 의해은 기관 검토 위원회 (IRB)의 국립 보건원의 건강 (NIH), 베 데스 다, 메릴랜드 승인 되었다. 이 연구에 등록 참가자 euthymic 남자 18 세, 이전 전립선의 유무에 관계 없이 비 전이성 전립선 암 진단을 받은 사람과 했다 외부 광속 방사선 요법 (EBRT) 받을 예정. 만약 그들이 진보적인 질병 상당한 피로 일으킬 수 있는 잠재적인 참가자 제외 됐다 지난 5 년 이내 정신 질병을 했다, 했다 교정된 hypothyroidism 또는 빈 혈, 또는 두 번째 종은 했다. 진정 제, 스테로이드, 또는 비 스테로이드 항 염증 제 대리인을 사용 하는 개인도 제외 했다. 건강 한 제어 혈액 샘플 NIH 부의 수혈 의학에는 IRB 승인 프로토콜 (NCT00001846)에서 건강 한 기증자 로부터 얻은 했다. 모든 참가자는 Magnuson 임상 연구 센터는 NIH에서 보충 했다. 서명 된 서 면된 통지 해준 동의 연구 참여 전에 얻은 했다.
1. 미토 콘 드리 아 기능 측정 준비 (실험의 1 일)
<ol><li>센서 카트리지 수 화 ( 재료의 테이블; 대략적인 기간을 참조: 5 분).<ol>
<li>패키지에서 센서 카트리지를 제거 합니다. 400 μ Calibrant 솔루션으로 각 자 채우기 다음 유틸리티 플레이트의 각 음에 200 μ Calibrant 솔루션을 추가 합니다.</li>
		<li>지금 그것에 있는 Calibrant 솔루션 유틸리티 접시에 센서 플레이트를 반환 합니다. 하룻밤 비 CO2 37 ° C 배양 기에서 카트리지를 하이드 레이트. 참고: 센서 카트리지 4 h의 최소 및 최대 72 h 화 될 필요가 있다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 임상 샘플 준비 (실험의 주 2)
<ol><li>13 항목 기능 평가의 만성 질환 치료-(EBRT 개시) 전에 기준선, 중간점, EBRT, 1 년제 포스트 EBRT의 완성 피로 (FACIT-F)2,23,24 를 사용 하 여 피로 측정 합니다.<ol>
<li>0-사용 하 여 각 항목 응답, 어디 0 "전혀" 나타내고 4는 응답자에 관한 해당 문이 "대단히." 나타냅니다 4 규모 총 점수는 높은 피로 강도 반영 하는 낮은 점수와 16-53에서 범위 해야 합니다.</li>
		<li>FACIT F 점수 43, 보다 낮은 점수로 FACIT F ≥43의의 부재 또는 하지 임상-의미 있는 피로2나타내는으로 피로 정의 합니다. 참고: 43 최고의 FACIT F 점수는 환자와 일반 인구2의 피로 점수 나눕니다.</li>
		<li>FACIT 피로 규모에 다음 13 항목을 포함: 1) 기분이 피로; 2) 나 온통; 약한 느낌 3) 기분이 무관심 ("세척 밖 으로"); 4) 나는 피곤해; 5) 나는 문제가 시작 하는 것 들 때문에 피곤; 6) 나는 문제가 피곤; 이기 때문에 일을 마무리 7) 나는 에너지; 8) 내가 내 평소 활동을 할 수 9) 나 낮; 자 필요 10) 내가 너무 피곤해 서 먹는; 11) 내가 내 평소 활동을 하 고 도움이 필요 12) 나; 하려는 일을 너무 피곤 되 고에 의해 좌절 해요 그리고 13) 나 난 피곤 때문에 내 사회 활동을 제한 하는.</li>
	</ol>
</li>
	<li>갓 수집 된 혈액 샘플에서 PBMC를 분리 (대략적인 소요 시간: 1 시간).<ol>
<li>단 세포 준비 관으로 8 mL의 혈액을 수집 ( 재료의 표참조). 참고: 혈액 샘플 컬렉션의 2 시간 이내 처리 한다. 혈액 샘플 샘플 수집 후 2 시간 이상 처리 하는 경우 PBMCs의 품질을 손상 될 수 있습니다.</li>
		<li>실 온 (18-25 ° C)에서 30 분 동안 1750 x g에서 원심. 15 mL 원뿔 튜브에 흐림 레이어를 전송. PBS의 15 mL를 추가 하 고 5 번 반전.</li>
		<li>4 ° c.에 15 분 동안 300 x g에서 원심 조심 스럽게 제거 하 고 방해 펠 릿 없이 상쾌한 삭제. 다시 10 mL PBS, 추가 하 여 펠 릿을 일시 중단 하 고 5 번 반전.</li>
		<li>4 ° c.에서 10 분 동안 300 x g에서 원심 분리기 액체 표면에 뜨는 삭제 하 고 다시 1 mL PBS에에서 셀을 일시 중단. 1.5 mL microfuge 관에는 PBMCs를 전송 합니다.</li>
		<li>610 x g에서 10 분간 원심. 신중 하 게 상쾌한을 제거 하 고 완전 한 RPMI-1640 년에 펠 릿을 resuspend (RPMI-1640 보충 10 %FBS, 10mm 페니실린/스).</li>
	</ol>
</li>
	<li>비 부착 한 세포에 대 한 셀 번호판 코트 (대략적인 소요 시간: 30 분).<ol>
<li>세포 및 조직 접착제 솔루션을 준비 ( 재료의 표참조) 0.1 M 나트륨 중 탄산염 pH 8.0에서에서 재고 솔루션을 diluting 하 여. 작업 솔루션 3.5 μ g/c m2 의 영역에 있어야 합니다. 참고:이 솔루션에는 해양 홍합 Mytilus 새싹에서 추출한 polyphenolic 단백질을 포함 되어 있습니다. 이 단백질은 표면에 자체를 홍합에서 분 비 하는 접착제의 주요 구성 요소. 우리는 세포 탁 PBMCs와 함께 최고의 작품을 찾을.</li>
		<li>각 잘을 희석된 접착제 솔루션의 100 μ를 추가 하 고 실내 온도에 적어도 20 분 동안 품 어. 씻어 세 번 디 물과 공기 건조.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 미토 콘 드리 아 기능 측정
<ol><li>분석 결과 미디어의 준비 (대략적인 소요 시간: 10 분). 참고: 분석 결과 미디어 준비 되어야 한다 갓 실험의 날에.<ol>
<li>L-글루타민, pyruvate, 및 포도 당 미디어 (동일한 성분 Dulbecco의 수정이 글의 중간 (DMEM) 하지 않고 탄산, 포도 당, 글루타민, 또는 나트륨 pyruvate) 기반 분석 결과 미디어를 추가 합니다. 미디어를 따뜻하게 37 ° c, pH 7.4에 조정. 참고: L-글루타민, pyruvate, 및 포도 당 농도 일반적으로 정상적인 성장 미디어, 농도와 동일 하지만 분석 결과에 따라 조정 될 수 있다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>PBMCs 미토 스트레스 테스트에 대 한 준비 (대략적인 소요 시간: 2 시간).<ol>
<li>각 잘 80-90 %confluency 도달에 2 단계에서에서 충분 한 PBMCs를 접시. 우리의 경험에서 1.5 x 105 셀/잘 가장 일관 된 결과 얻지 못했다. 참고: 웰 스 A와 H 배경 우물 이며, 분석 결과 미디어 셀 포함. 스 B g, outliers를 담당 하기 위해 환자 샘플 당 적어도 3-6 우물을 도금 하는 것이 좋습니다.</li>
		<li>우물의 바닥에 셀 수 있도록 2 분 200 x g에서 내려 접시를 회전 합니다. 한 번 분석 결과 미디어와 세포를 씻어. 이 단계는 성장 매체에서 혈 청 및 나트륨 중 탄산염을 제거합니다. 참고: 우리의 경험에서 세척 단계 일반적으로 제거 됩니다 셀의 20-30%.</li>
		<li>45-60 분에 대 한 비 CO2 37 ° C 배양 기에서 배경 웰 스 A와 헤 품을 포함 하 여 각 음에 180 μ 분석 결과 미디어를 추가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>미토 스트레스 테스트 실행<ol>
<li>마약 분석 결과 미디어와 미토 스트레스 키트에 다음과 같이 다시 구성:<ol>
<li>Oligomycin: 50 μ M에서 재고 솔루션을 생성 하기 위해 유리병에 252 μ 분석 결과 미디어를 추가 합니다.</li>
			<li>FCCP: 50 μ M에서 재고 솔루션을 생성 하기 위해 유리병에 분석 결과 미디어의 288 μ를 추가 합니다.</li>
			<li>Antimycin A /로 테 논: 25 μ M에서 재고 솔루션을 생성 하기 위해 유리병에 분석 결과 미디어의 추가 216 μ.</li>
		</ol>
</li>
		<li>소용돌이 약 1 분간 약을 재구성 된다. 작업 솔루션으로 희석. 참고: 작업 솔루션의 농도 적정 및 셀 유형에 따라 실험 전에 미리 결정 되어야 한다. PBMCs, 우리 찾을 Oligomycin의 그 1 μ M, 1 μ M FCCP, 그리고 0.5 μ M antimycin A로 테 논 최고 작동 /.</li>
		<li>약 플라스틱 센서 카트리지에서 각 포트에 순차적으로:<ol>
<li>포트 a: 10 μ M의 피 펫 20 μ Oligomycin, 1 μ M의 각 음에 최종 농도 대 한.</li>
			<li>포트 b: 피 펫 22 μ 1 μ M의 각 음에 최종 농도 10 μ M FCCP의.</li>
			<li>포트 c: 5 μ M antimycin A의 피 펫 25 μ / 0.5 μ M의 각 음에 최종 농도 대 한로 테 논.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>세포 외 유출 악기에 "미토 스트레스 테스트"를 선택 합니다. 악기 프롬프트를 따라을 센서 카트리지를 삽입 합니다. 악기는 자동으로 센서 캘리브레이션을 수행 합니다. 센서 교정 및 악기 분석 결과의 나머지를 완료 것입니다 셀 플레이트를 삽입 합니다. 530에서 산소 역학 측정 nm (여기) / 650nm (방출), 470에 양성자 농도 측정은 nm (여기) / 530 nm (방출).</li>
</ol>4입니다. 미토 콘 드리 아 기능 데이터의 정규화
<ol><li>셀 확산 분석 결과 솔루션 준비 (대략적인 소요 시간: 5 분).<ol>
<li>48 μ 핵 산 얼룩 (500 x)와 240 μ 배경 억압 11.7 mL PBS 추가 (2 배). 핵 산 얼룩 셀 permeant DNA 바인딩 염료 이며 배경 억압은 죽은 셀 또는 셀에서 얼룩이 되 고 손상 된 세포 막 무결성을 차단 마스크 염료. DNA 묶는 염료와 배경 억압의 조합은 라이브 셀은 스테인드 보장 합니다.</li>
		<li>미토 스트레스 테스트 완료 된 후에 각 잘 매체에 직접 작업 솔루션 (180 μ) x 2의 동일한 볼륨을 추가 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>45-60 분 계량 508에서 플레이트 리더에 라이브 셀 (형광)의 수에 대 한 37 ° C 배양 기에서 세포 확산 분석 결과 솔루션의 셀을 품 어 nm (여기) / 527 nm (방출) OCR 데이터를 정규화 (대략적인 소요 시간: 10 분) . 참고: 숫자 라이브 셀 이외에 선택할 수 있습니다 또한 셀의 총 수, 핵 산, 단백질 농도, 등등의 그들의 데이터를 정상화.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Berger, A. 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=Cancer-Related+Fatigue,+Version+2.2015.">Cancer-Related Fatigue, Version 2.2015.</a> Journal of the National Comprehensive Cancer Network. 13 (8), 1012-1039 (2015).</li><li>Feng, L. R., Dickinson, K., Kline, N., Saligan, L. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+phenotyping+approaches+lead+to+dissimilar+biologic+profiles+in+men+with+chronic+fatigue+following+radiation+therapy.">Different phenotyping approaches lead to dissimilar biologic profiles in men with chronic fatigue following radiation therapy.</a> Journal of Pain and Symptom Management. 52 (6), 832-840 (2016).</li><li>Feng, L. 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저자는 공개 없다.

암 환자의 피로 잘 정의 되지 않은 또는 특징1쇠 약 조건입니다. 피로의 진단은 전적으로 주관적인 보고에 의존 하며 현재 진단 표준 또는 그것의 pathobiology2에 대 한 이해의 부족 때문에 주로이 조건에 대 한 치료. 암 환자에서 피로 기본 제안 된 메커니즘의 미토 콘 드 리아 기능에서 장애는 가장 치료 대상 경로 중 하나입니다. 따라서, 우리 임상 샘플 사전 개발...

피로 암 환자1의 삶의 질에 부정적인 영향이 우세 하 고 비참 한 상태 이다. 이 날짜에 암 피로 가난 하 게 정의 된 유적과 환자2주관적인 보고에 의존. 따라서, 객관적 임상 설정3,4에서 피로 특성을 쉽게 적응 진단 실험실 테스트를 식별 하는 긴급 한 필요가 있다.
미토 콘 드리 아 기능 장애를 포함 하 여 여러 기본 메커니즘을 피로5제안 되었습니다. 미토 콘 드리 아 발전소 세포, 산화 인 산화를 통해 세포 에너지의 95%를 제공 하 고 칼슘 신호, apoptosis, 면역 신호 및 다른 세포내 신호 이벤트6 의 규칙에 중요 한 역 . 따라서 장애인된 미토 콘 드리 아 생체 및 결함 에너지 생산에 피로에 기여할 수 있습니다. 이 가설을 지원, 이전 연구는 만성 피로 증후군7환자에서 미토 콘 드리 아 DNA에 돌연변이 관찰. 피로의 병 태 생리 기원 중앙 신경 조직 또는 주변 조직, 골격 근육8,9, 같은 거짓말 여부 불분명 남아 있지만 방법은 현재 없습니다 직접 정확 하 게 평가 하 미토 콘 드 리아 기능 장애, 다 셀에 피로 관련 된.
미토 콘 드리 아 기능 연구에 주변 혈액 단 세포 (PBMCs)를 사용 하 여 여러 가지 이점을 제공 합니다. 첫째, PBMCs는 표준 정을 사용 하 여 임상 설정에서 쉽게 사용할 수 있으며 기본적인 실험 기법을 사용 하 여 신속 하 게 격리 될 수 있습니다. 둘째, 혈액 컬렉션 수집 근육 생 검 등 다른 조직 보다 적게 침략 적 이다. 따라서, 혈액 샘플을 수집할 수 있습니다 동일한 환자에서 반복적으로 시간이 지남에, 치료 효과의 경도 평가 용이. 흥미롭게도, PBMCs에서 미토 콘 드리 아 기능 동물 모델10신장 미토 콘 드 리아 상태와 상관 잘 될 것으로 보인다. 또한, 면역 세포 미토 콘 드리 아 다른 질병 조건11,12에서 조직의 변화를 탐지 하기 위한 프록시로 사용 되었습니다. 순환 하는 면역 세포에서 미토 콘 드리 아 특히 면역성이 있는 기능에 있는 변화에 과민 하 고 면역 신호 분자 cytokines13,,1415같은 있습니다. 예를 들어 류 마티스 급성 염증 성 질병을 가진 환자에서 PBMCs 높은 기준선 산소 소비14전시 관찰 되었습니다. 반면, 산소 소비는 패 혈 증16를 포함 하 여 조직의 염증 상태 환자에서 분리 된 PBMCs에서 감소 되었다. 염증 성 조건 하에서 자유 래 디 칼 역 기능 mitochondria 제작한 더 높은 산화 스트레스와 장기 염증17에 기여할 수 있습니다. 산화 긴장에서 뿐만 아니라 에너지 생산에 미토 콘 드리 아의 역할 암 환자 13피로 공부에 대 한 프록시로 미토 콘 드리 아 기능을 사용 하 여 잠재적인 유틸리티를 나왔다.
생 화 확 적인 기술, 미토 콘 드리 아 막 잠재력 측정, 또는 임상 설정5, 에서 쉽게 적응 되지 않을 수 있습니다 특정 세포 인구의 절연을 활용 하는 미토 콘 드리 아 기능을 검사 하는 이전 연구 14,18. 최근 몇 년 동안, 세포 외 유출 분석 실험의 개발 연구자를 쉽게 허용 하 고 정확 하 게 응답 호흡 억제제19,20 의 자동된 주입으로 산소 소비 속도 (OCR)에 변화를 검사 , 21 , 그러나 22., 이러한 연구의 대부분은 특정 세포 유형에 대 한 디자인과 높은 처리량 대형 임상 설정에 적용 되지 않을 수 있습니다. 이 원고에서 우리는 임상 사용에 대 한 미토 콘 드리 아 기능을 조사 하기 위한 최적화 된 프로토콜을 설명 합니다.

<table><tbody><tr><td>CPT Mononuclear Cells Preparation Tube&amp;nbsp;</td><td>BD Biosciences</td><td>362761</td><td>For isolating PBMCs following phlebotomy</td></tr><tr><td>RPMI-1640&amp;nbsp;</td><td>Corning</td><td>10-040</td><td>For making growth media for PBMCs</td></tr><tr><td>Fetal bovine serum (FBS)</td><td>Corning</td><td>35-010-CV</td><td>For making growth media for PBMCs</td></tr><tr><td>Penicillin/Streptomycin</td><td>ThermoFisher</td><td>15140122</td><td>For making growth media for PBMCs</td></tr><tr><td>Cell-Tak</td><td>Corning</td><td>354240</td><td>Cell and Tissue adhesive solution; allows suspension cells to adhere to the surface</td></tr><tr><td>Seahorse XF Calibrant Solution</td><td>Agilent</td><td>103059-000</td><td>For hydrating cartridges</td></tr><tr><td>XFp Fluxpak (miniplates and sensor cartridges)</td><td>Agilent</td><td>103022-100</td><td>Contains XFp cell culture miniplates and sensor cartridges</td></tr><tr><td>XF base media</td><td>Agilent</td><td>103335-100</td><td>For making XF assay media</td></tr><tr><td>45% cell culture D-(+)-Glucose solution</td><td>Corning</td><td>25-037-CI</td><td>For making XF assay media</td></tr><tr><td>Sodium pyruvate solution</td><td>Corning&amp;nbsp;</td><td>25-000-CI</td><td>For making XF assay media</td></tr><tr><td>L-glutamine solution</td><td>ThermoFisher</td><td>25030081</td><td>For making XF assay media</td></tr><tr><td>Seahorse XFp Mito Stress Test Kit</td><td>Agilent</td><td>103010-100</td><td>Contains oligomycin, FCCP, antimycin A/rotenone</td></tr><tr><td>CyQUANT Direct Cell Proliferation Assay</td><td>ThermoFisher</td><td>C35011</td><td>For quantification of live cells and data normalization</td></tr><tr><td>Seahorse XFp Analyzer</td><td>Agilent</td><td>S7802AEA</td><td>For measuring mitochondrial function in live cells</td></tr><tr><td>Cytation 5 Cell Imaging Multi-Mode Reader (or any instrument that can quantify fluorescent cells in a plate)</td><td>BioTek</td><td>BTCYT5PV</td><td>For quantification of live cells and data normalization</td></tr></tbody></table>

evaluating the role of mitochondrial function in cancer-related fatigue

피로 공통 이며 조건에 영향을 미치는 대부분의 암 환자를 쇠 약. 날짜 하려면, 피로 남아 제대로 없는 진단 특징을 객관적으로 측정이 상태의 심각도 테스트 합니다. 여기는 PBMCs 피로 암 환자에서 수집의 미토 콘 드리 아 기능을 평가 하기 위한 최적화 방법에 설명 합니다. 조밀한 extracellular 플럭스 시스템 및 호흡 저 해제의 순차 주사를 사용 하 여, 우리 검사 PBMC 미토 콘 드 리아 기능 상태 측정 기저 미토 콘 드리 아 호흡, 예비 호흡기 용량 및 에너지 표현 형, 설명 스트레스에 대응 하는 기본 에너지 통로. 신선한 PBMCs 표준 정을 사용 하 여 임상 설정에서 쉽게 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜에서 설명 하는 전체 분석 결과 복잡 한 생 화 확 적인 기술의 참여 없이 4 시간 이내에 완료할 수 있습니다. 또한,는 재현할 수 데이터를 얻기 위해 필요한 정규화 방법에 설명 합니다. 간단한 절차 및 정규화 방법 제시 동일한 환자 및 잠재적인 치료 효과 평가 하는 시간 포인트 사이 비교 될 수 있는 재현 가능한 데이터의 생성에서 반복된 샘플 컬렉션에 대 한 허용.

미토 스트레스 테스트는 완전 한 미토 콘 드리 아 프로 파일을 매핑하는 데 다양 한 호흡 억제제의 순차 주사 후 산소 소비 속도 (OCR) 측정에 의존 합니다. 미토 콘 드리 아 건강에 관련 된 OCR 측정 후 각 약물 주입 다음 매개 변수를 계산 하는 데 사용 수: 기저 OCR 은 먼저 쉬고 레벨 ATP 수요를 충족 하는 데 필요한 산소 소비를 평가 하기 위해 어떤 약물 주입 하?...

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Evaluating the Role of Mitochondrial Function in Cancer-related Fatigue

우리의 목표는 암 환자의 피로와 관련 된 미토 콘 드 리아 기능 장애를 평가 하는 실용적인 프로토콜을 개발 했다. 이 혁신적인 프로토콜 임상 사용 관련 표준 정 및 기본적인 실험실 절차에 최적화 되어 있습니다.

암 관련 피로에 미토 콘 드리 아 기능의 역할 평가

Fatigue is a common and debilitating condition that affects most cancer patients. To date, fatigue remains poorly characterized with no diagnostic test to ...

evaluating-role-mitochondrial-function-cancer-related

Research

JoVE Journal

Cancer Research

9.1K 조회수.  National Institutes of Health. 우리의 목표는 암 환자의 피로와 관련 된 미토 콘 드 리아 기능 장애를 평가 하는 실용적인 프로토콜을 개발 했다. 이 혁신적인 프로토콜 임상 사용 관련 표준 정 및 기본적인 실험실 절차에 최적화 되어 있습니다.

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Assessment of the Metabolic Profile of Primary Leukemia Cells

The metabolic requirement of cancer cells can negatively influence survival and treatment efficacy. Nowadays, pharmaceutical targeting of metabolic pathways is tested in many types of tumors. Thus, characterization of cancer cell metabolic setup is inevitable in order to target the correct pathway to improve the overall outcome of patients. Unfortunately, in a majority of cancers, the malignant cells are quite difficult to obtain in higher numbers and the tissue biopsy is required. Leukemia is an exception, where a sufficient number of leukemic cells can be isolated from the bone marrow. Here, we provide a detailed protocol for the isolation of leukemic cells from leukemia patients bone marrow and subsequent analysis of their metabolic state using extracellular flux analyzer. Leukemic cells are isolated by the density gradient, which does not affect their viability. The next cultivation step helps them to regenerate, thus the metabolic state measured is the state of cells in optimal conditions. This protocol allows achieving consistent, well-standardized results, which could be used for the personalized therapy.

Here we present a protocol for the isolation of leukemic cells from leukemia patients bone marrow and analysis of their metabolic state. Assessment of the metabolic profile of primary leukemia cells could help to better characterize the demand of primary cells and could lead up to more personalized medicine.

기본 백혈병 세포의 신진 대사 프로필의 평가

The metabolic requirement of cancer cells can negatively influence survival and treatment efficacy. Nowadays, pharmaceutical targeting of metabolic ...

연구

암 연구학

The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of current interventions to adequately treat fatigue in all patients leaves a need for new treatment options. Despite the therapeutic need and importance of preclinical research in helping identify promising novel treatments, few preclinical assays of fatigue are available. Moreover, the most common preclinical assay used to assess fatigue-like behavior, voluntary wheel running, is not suitable for use with some strains of mice, may not be sensitive to drugs that reduce fatigue, and has relatively low throughput. The current protocol describes a novel, non-voluntary preclinical assay of fatigue-like behavior, the treadmill fatigue test, and provides evidence of its efficacy in detecting fatigue-like behavior in mice treated with a chemotherapy drug known to cause fatigue in humans and fatigue-like behavior in animals. This assay may be a beneficial alternative to wheel running, as fatigue-like behavior and potential interventions can be assessed in a greater number of mice over a shorter time frame, thus permitting faster discovery of new therapeutic options.

Fatigue is a common, undertreated and frequently poorly-understood symptom in many diseases and disorders. New preclinical assays of fatigue may help to improve current understanding and future treatment of fatigue. To that end, the current protocol provides a novel means of measuring fatigue-like behavior in the mouse.

디딜 방아 피로 시험 : 마우스에 대한 피로와 같은 행동 간단한, 높은 처리량 분석

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of ...

행동분석학

Analytical Determination of Mitochondrial Function of Excised Solid Tumor Homogenates

Mitochondria are essential to the onset and progression of cancer through energy production, reactive oxygen species regulation, and macromolecule synthesis. Genetic and functional adaptations of mitochondria to the tumor environment drive proliferative and metastatic potential. The advent of DNA and RNA sequencing removed critical barriers to the evaluation of genetic mediators of tumorigenesis. However, to date, methodological approaches to evaluate tumor mitochondrial function remain elusive and require technical proficiency limiting the feasibility, ultimately diminishing diagnostic and prognostic value in both experimental and clinical settings. Here, we&#160;outline a simple and rapid method to quantify rates of oxidative phosphorylation (OXPHOS) and electron transfer (ET) capacity in freshly excised solid tumor homogenates using high-resolution respirometry. The protocol can be reproducibly applied across species and tumor types as well as adapted to evaluate a diversity of mitochondrial ET pathways. Using this protocol, we demonstrate that mice bearing a luminal B mammary cancer exhibit defective nicotinamide adenine dinucleotide-linked respiration and reliance on succinate to generate adenosine triphosphate via OXPHOS.

We developed a practical protocol and analytical approach to evaluate mitochondrial oxidative phosphorylation and electron transfer capacity in fresh tumor homogenates. This protocol can be easily adapted to survey various mitochondrial functions that contribute to cancer initiation, progression, and treatment response.

절제된 고형 종양 균질화의 미토콘드리아 기능의 분석 적 결정

Mitochondria are essential to the onset and progression of cancer through energy production, reactive oxygen species regulation, and macromolecule ...

현탁액 성장 암세포에서 투과연골 Cybrid 생성

Transmitochondrial Cybrid Generation Using Cancer Cell Lines

In recent years, the number of studies dedicated to ascertaining the connection between mitochondria and cancer has significantly risen. However, more efforts are still needed to fully understand the link involving alterations in mitochondria and tumorigenesis, as well as to identify tumor-associated mitochondrial phenotypes. For instance, to evaluate the contribution of mitochondria in tumorigenesis and metastasis processes, it is essential to understand the influence of mitochondria from tumor cells in different nuclear environments. For this purpose, one possible approach consists of transferring mitochondria into a different nuclear background to obtain the so-called cybrid cells. In the traditional cybridization techniques, a cell line lacking mtDNA (&#961;0, nuclear donor cell) is repopulated with mitochondria derived from either enucleated cells or platelets. However, the enucleation process requires good cell adhesion to the culture plate, a feature that is partially or completely lost in many cases in invasive cells. In addition, another difficulty found in the traditional methods is achieving complete removal of the endogenous mtDNA from the mitochondrial-recipient cell line to obtain pure nuclear and mitochondrial DNA backgrounds, avoiding the presence of two different mtDNA species in the generated cybrid. In this work, we present a mitochondrial exchange protocol applied to suspension-growing cancer cells based on the repopulation of rhodamine 6G-pretreated cells with isolated mitochondria. This methodology allows us to overcome the limitations of the traditional approaches, and thus can be used as a tool to expand the comprehension of the mitochondrial role in cancer progression and metastasis.

저자 스포트라이트: 암 세포주를 사용한 투과연골 Cybrid 생성  

This protocol describes a technique for cybrid generation from suspension-growing cancer cells as a tool to study the role of mitochondria in the tumorigenic process.

암 세포주를 이용한 트랜스미토콘드리아 Cybrid 생성

In recent years, the number of studies dedicated to ascertaining the connection between mitochondria and cancer has significantly risen. However, more ...

Assessing Mitochondrial Function in Sciatic Nerve by High-Resolution Respirometry

Mitochondrial dysfunction in peripheral nerves accompanies several diseases associated with peripheral neuropathy, which can be triggered by multiple causes, including autoimmune diseases, diabetes, infections, inherited disorders, and tumors. Assessing mitochondrial function in mouse peripheral nerves can be challenging due to the small sample size, a limited number of mitochondria present in the tissue, and the presence of a myelin sheath. The technique described in this work minimizes these challenges by using a unique permeabilization protocol adapted from one used for muscle fibers, to assess sciatic nerve mitochondrial function instead of isolating the mitochondria from the tissue. By measuring fluorimetric reactive species production with Amplex Red/Peroxidase and comparing different mitochondrial substrates and inhibitors in saponin-permeabilized nerves, it was possible to detect mitochondrial respiratory states, reactive oxygen species (ROS), and the activity of mitochondrial complexes simultaneously. Therefore, the method presented here offers advantages compared to the assessment of mitochondrial function by other techniques.

High-resolution respirometry coupled to fluorescence sensors determines mitochondrial oxygen consumption and reactive oxygen species (ROS) generation. The present protocol describes a technique to assess mitochondrial respiratory rates and ROS production in the permeabilized sciatic nerve.

고해상도 호흡 측정법에 의한 좌골 신경의 미토콘드리아 기능 평가

Mitochondrial dysfunction in peripheral nerves accompanies several diseases associated with peripheral neuropathy, which can be triggered by multiple ...

생화학

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo and noninvasively in humans via phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS). However, the approach has not been widely adopted in translational and clinical research, with variations in methodology and limited guidance from the literature. Increased optimization, standardization, and dissemination of methods for in vivo 31PMRS would facilitate the development of targeted therapies to improve OXPHOS capacity and could ultimately favorably impact cardiovascular health. 31PMRS produces a noninvasive, in vivo measure of OXPHOS capacity in human skeletal muscle, as opposed to alternative measures obtained from explanted and potentially altered mitochondria via muscle biopsy. It relies upon only modest additional instrumentation beyond what is already in place on magnetic resonance scanners available for clinical and translational research at most institutions. In this work, we outline a method to measure in vivo skeletal muscle OXPHOS. The technique is demonstrated using a 1.5 Tesla whole-body MR scanner equipped with the suitable hardware and software for 31PMRS, and we explain a simple and robust protocol for in-magnet resistive exercise to rapidly fatigue the quadriceps muscle. Reproducibility and feasibility are demonstrated in volunteers as well as subjects over a wide range of functional capacities.

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

This work demonstrates the feasibility of an in vivo phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS) technique to quantify mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity in human skeletal muscle.

인-31 자기 공명 분광학 : 측정을위한 도구<em&gt; 생체</em인간의 골격 근육에&gt; 미토콘드리아 산화 적 인산화 능력

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...

의학

Real-Time Measurement of the Mitochondrial Bioenergetic Profile of Neutrophils

Neutrophils are the first line of defense and the most abundant leukocytes in humans. These effector cells perform functions such as phagocytosis and oxidative burst, and create neutrophil extracellular traps (NETs) for microbial clearance. New insights into the metabolic activities of neutrophils challenge the early concept that they primarily rely on glycolysis. Precise measurement of metabolic activities can unfold different metabolic requirements of neutrophils, including the tricarboxylic acid (TCA) cycle (also known as the Krebs cycle), oxidative phosphorylation (OXPHOS), pentose phosphate pathway (PPP), and fatty acid oxidation (FAO) under physiological conditions and in disease states. This paper describes a step-by-step protocol and prerequirements to measure oxygen consumption rate (OCR) as an indicator of mitochondrial respiration on mouse bone marrow-derived neutrophils, human blood-derived neutrophils, and the neutrophil-like HL60 cell line, using metabolic flux analysis on a metabolic extracellular flux analyzer. This method can be used for quantifying the mitochondrial functions of neutrophils under normal and disease conditions.

We describe stepwise protocols measuring the mitochondrial respiration of mouse and human neutrophils and HL60 cells using the metabolic extracellular flux analyzer.

호중구의 미토콘드리아 생물에너지 프로파일의 실시간 측정

Neutrophils are the first line of defense and the most abundant leukocytes in humans. These effector cells perform functions such as phagocytosis and ...

면역학 및 감염병학

Use of Minimally Invasive Methods to Assess Fuel Utilization and Circadian Rhythms in Older Adults

Aging is associated with multiple physiological changes that contribute synergistically and independently to physical disability and the risk of chronic disease. Although the etiology of age-related physical disability is complex and multifactorial, the decline in mitochondrial function appears to coincide with the progression of functional decline in many older adults. The reason why there is a decrease in mitochondrial function with aging remains elusive, but emerging science indicates that both fuel metabolism and circadian rhythms can influence mitochondrial function.
Recent studies have established that circadian rhythms become disturbed with aging, and that disrupted circadian rhythms have pathological consequences that impact mitochondrial function and overlap with many age-associated chronic diseases. Current quantitative methods for direct assessment of mitochondrial function are invasive and typically require a muscle biopsy, which can pose difficulties with participant recruitment and study adherence, given the perceived levels of potential pain and risk. Thus, an innovative and relatively noninvasive protocol to assess changes in mitochondrial function at the cellular level and circadian patterns in older adults was adapted. Specifically, a real-time metabolic flux analyzer is used to assess the mitochondrial bioenergetic function of white blood cells under differential substrate availability.
The expression of circadian clock genes in white blood cells to cross-correlate with the mitochondrial bioenergetics and circadian rhythm outcomes are also analyzed. It is believed that these innovative methodological approaches will aid future clinical trials by providing minimally invasive methods for studying mitochondrial substrate preference and circadian rhythms in older adults.

A novel and minimally invasive protocol is presented to evaluate the synergistic impact of fuel utilization and circadian rhythms on aging individuals, utilizing peripheral blood mononuclear cells.

Aging is associated with multiple physiological changes that contribute synergistically and independently to physical disability and the risk of chronic ...

암 관련 피로에 미토 콘 드리 아 기능의 역할 평가

요약

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디딜 방아 피로 시험 : 마우스에 대한 피로와 같은 행동 간단한, 높은 처리량 분석

절제된 고형 종양 균질화의 미토콘드리아 기능의 분석 적 결정

암 세포주를 이용한 트랜스미토콘드리아 Cybrid 생성

암 세포주를 이용한 트랜스미토콘드리아 Cybrid 생성

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고해상도 호흡 측정법에 의한 좌골 신경의 미토콘드리아 기능 평가

인-31 자기 공명 분광학 : 측정을위한 도구

호중구의 미토콘드리아 생물에너지 프로파일의 실시간 측정

Use of Minimally Invasive Methods to Assess Fuel Utilization and Circadian Rhythms in Older Adults