Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Enzymatic microelectrode biosensors enable real-time measurements of extracellular cell signaling in biologically-relevant concentrations. The following protocols extend the applications of biosensors to the ex vivo and in vivo detection of ATP and H2O2 in the kidney.
Ферментные биосенсоры микроэлектродные широко используются для измерения внеклеточных сигнальных в режиме реального времени. Большинство их использование было ограничено срезах мозга и культурах клеток нейронов. В последнее время эта технология была применена в целых органов. Достижения в конструкции датчика сделали возможным измерение клеточной сигнализации в крови-перфузии в естественных почек. Список Настоящие протоколы шаги, необходимые для измерения АТФ и H 2 O 2 сигнализации в интерстиции почек крыс. Два отдельных конструкций датчиков используются для экс виво и ин виво протоколов. Оба типа датчика покрыта тонким ферментативной бислоя на вершине селективной проницаемости слоя, чтобы дать малым временем отклика, чувствительный и селективные биосенсоры. Селективна проницаемость слой защищает сигнал от мешающих в биологической ткани, а также ферментативное слой использует последовательный каталитическую реакцию глицерина киназы и глицерол-3-фосФейт оксидазы в присутствии АТФ, чтобы произвести H 2 O 2. Набор датчиков, используемых для экс естественных условиях исследования дальше обнаружено анализируемого окислением H 2 O 2 на платиновом / иридий (Ir Pt-) провода электрода. Датчики для исследований в естественных условиях, а не на основе являются по сокращению H 2 O 2 на посредника покрытием золотого электрода, предназначенного для крови-перфузии тканей. Окончательные изменения концентрации обнаруживаются в реальном времени амперометрии последующим калибровки от известных концентраций анализируемого вещества. Кроме того, специфичность амперометрического сигнала может быть подтверждена путем добавления ферментов, таких как каталаза и апиразы которые расщепляют Н 2 О 2 и АТФ, соответственно. Эти датчики также в значительной степени полагаться на точных калибровок до и после каждого эксперимента. Следующие два протокола установления изучение режиме реального времени обнаружения АТФ и H 2О 2 в тканях почек, и может быть дополнительно модифицированы, чтобы расширить описанного способа для использования в других биологических препаратов или целых органов.
Ферментативный микроэлектродные биосенсоры (также ссылается в качестве датчиков в настоящем рукописи) были ценным инструментом для изучения динамических процессов сигнализации в живых клеток и тканей. Датчики обеспечивают повышенную временную и пространственную разрешающую способность сигнальных молекул клеточных биологически значимых концентрациях. Вместо отбора проб и анализа внеклеточной жидкости, принимаемые с интервалами в течение длительных периодов времени, эти датчики реагируют так быстро, как их ферменты реагируют с анализируемым, тем самым производя измерения в реальном времени 1,2. Быстрое обнаружение интерстициальных концентраций аутокринных и паракринных факторов, как пуринов или перекиси водорода, и динамика их выпуска могут быть использованы для создания профиля для эффектов лекарственных средств в нормальных и патологических условиях 3. В настоящее время большинство приложений, использующих датчики были в мозговых срезах тканей и клеточных культур 4-10. Протоколы, описанные в этой рукописи цельюсоздавать средства для точного измерения в реальном времени концентрации анализируемых веществ в целых почек.
Следующие протоколы были разработаны для изучения интерстициальный АТФ и Н 2 О 2 сигнализации в почках. В родной среде почки, внеклеточный АТФ быстро катаболизируется эндогенными ectonucleotidases в его производных (АДФ, АМФ и аденозина). Датчики, используемые здесь, обладают высокой селективностью к АТФ по сравнению с другими пуринов или АТФ продуктов разложения 11. Это дает большое преимущество, так как позволяет точный мониторинг постоянных и динамических концентраций выпуска АТФ и ее функции сигнализации. Интерстициальный АТФ концентрация измеряется с использованием сочетания двух микроэлектродов, датчик АТФ и Null датчик. Нулевой датчик в сочетании с приложениями каталазы в состоянии обнаружить интерстициальный H 2 O 2 концентрации 12. Следующие протоколы используют два различных конструкций SensoRS, которые имеют характеристики оптимальных для экс либо естественных или в естественных условиях применения.
Обе конструкции на основе последовательного каталитической реакции глицерина киназы и глицерол-3-фосфат-оксидазы, содержащейся в датчик ферментативного слоя и приводится в присутствии АТФ. В наборе датчиков, используемых в Экс Vivo исследований, H 2 O 2, окончательный ферментативного продукта реакции, обнаружено окислением на платиновом / иридий (Ir Pt-) провода электрода. Датчики для исследований в естественных условиях, а не на основе являются на H 2 O 2 на снижение посредника покрытием золотого электрода, предназначенного для крови-перфузии тканей. Показанный на рисунке 1 представлена схема обоих протоколов, описанных в этой рукописи. Нулевой датчик идентичен соответствующей датчика АТФ за исключением того, не хватает связанные ферменты. Таким образом, в дополнение к обнаружению H 2 O 2 с ферментом каталаза, Нулевой MEA датчикаSures неспецифические помехи. Концентрации АТФ рассчитывается путем вычитания Нулевой обнаружены неспецифические помехи и фоновый H 2 O 2 по сигналу датчика АТФ. Несколько датчиков также коммерчески доступны для обнаружения других аналитов в том числе аденозина, ionosine, гипоксантин, ацетилхолина, холин, глутамат, глюкозы, лактата, D-серин для бывших естественных условиях применения или аденозина, ionosine и гипоксантин для в естественных условиях, когда в паре с соответствующим Null Датчик.
Способность датчика для точного обнаружения аналитов зависит от правильного до и после калибровки 13. Это гарантирует, что анализ учитывает дрейфа чувствительности датчика, которое происходит во время использования в биологических тканях. Датчик имеет депо глицерина, который используется в качестве реагента в датчике ферментативных реакций. Если датчик не используется в ванной растворов, содержащих глицерин, он смоет течением времени. Короче гecording пояс, то необходимо минимизировать дрейф датчика. Кроме того датчик загрязнения эндогенными протеазами и белковых фрагментов может значительно уменьшить чувствительность датчиков 14.
Настоящее рукопись устанавливает использование ферментных биосенсоров для микроэлектродов экс естественных условиях и в естественных условиях подготовки в почках. В режиме реального времени анализируемого количественного обеспечивает беспрецедентную деталь клеточной сигнализации, которые могут выявить новые для понимания механизмов заболеваний почек и фармакологических агентов.
Следующие процедуры животных придерживались Руководство NIH по уходу и использованию лабораторных животных. До утверждения была получена из уходу и использованию комитета Институциональные животных (IACUC).
ПРИМЕЧАНИЕ: Обзор инструкциями изготовителя датчика должно быть сделано во время проектирования эксперимента и до их использования. Следуя этим инструкциям будет производить оптимальные результаты при использовании датчиков.
1. Калибровка датчика
2. Животное хирургии для датчика исследований
Настройка 3. Сбор данных
Анализ данных 4.
Дизайн ферментативной микроэлектродов биосенсора позволяет обнаруживать в реальном времени анализируемых веществ в целых почек. Общий дизайн эксперимент либо экс естественных условиях или в естественных условиях исследования показано на рис 1 .the датчиков, ис...
Настоящие протоколы были разработаны для обеспечения повышенной временное и пространственное разрешение АТФ и Н 2 О 2 сигнализации для экс естественных изолированных, перфузии и в естественных условиях кровь перфузии почек. Различия между протоколами и датчиков,...
Датчики для записи видео этой рукописи были предоставлены Sarissa биомедицинской Limited (Ковентри, Великобритания).
Мы ценим Sarissa Biomedical для их работы в разработке датчиков, используемых в настоящем рукописи. Это исследование было поддержано Национальным сердца, легких и крови институт предоставляет HL108880 (А. Staruschenko), HL 116264 (А. Коули) и HL 122662 (А. А. Staruschenko и Коули), проект финансируется в Медицинском колледже Комитет ГУ МВД Висконсин # 9306830 (О. Palygin) и Продвижение программу исследований и образования здоровой Висконсин # 9520217, и молодых исследователей Грант Национального фонда почек (О. Palygin).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sensor Kit | Sarissa Biomedical | SBK-ATP-05-125 | The kit includes storage bottle, rehydration chamber, electrode leads, and reference electrodes. Also included with the kit is the user's choice of sensors. |
Sarissaprobe ATP Biosensor 125 μm | Sarissa Biomedical | SBS-ATP-05-125 | store at 2-8 oC before use |
Sarissagold ATP Biosensor 50 μm | Sarissa Biomedical | SGS-ATP-10-50 | store at 2-8 oC before use |
Sarissaprobe null sensor 125 μm | Sarissa Biomedical | SBS-NUL-20-125 | store at 2-8 oC before use |
Sarissagold null sensor 50 μm | Sarissa Biomedical | SGS-NUL-10-50 | store at 2-8 oC before use |
Sarissaprobe ATP Manual | Sarissa Biomedical | http://www.sarissa-biomedical.com/media/31563/instructions-atp.pdf | |
Faraday cage | TMC | ||
Dual channel potentiostat | Digi-Ivy | DY2021 | Type II Faraday cage |
Data acquisition program | Digi-Ivy | DY2000 | |
Perfusion pump | Razel Scientific Instruments | Model R99E | |
Fiber optic illuminator | Schott | ACE 1 | |
micromanipulator | Narishige | MM-3 | |
micromanipulator magnetic stand | Narishige | GJ-8 | |
air table | TMC | 63-500 | |
isoflurane ventilator | LEI Medical | M2000 | |
3 ml petri dish | Fisher Scientific | S3358OA | |
needle | Santa Cruz | 26-30 G | |
pins | Standard dissection pins | ||
catheter | Polyethylene tubing (PE50) | ||
catheter tissue glue | Vetbond | 1469SB | |
suture | Look | SP117 | |
rubber bands | any 2-4 mm wide rubber bands | ||
silicone | Momentive | RTV-615 Clear 1# | |
clamp | Fine Science Tools | 18052-03 | |
standard dissection kit | Kit should include scalpel and dissection sissors | ||
Kidney Cup | Of own design | ||
standard chemicals | Sigma-Aldrich | ||
ATP | Sigma-Aldrich | A6559-25UMO | 100 mM ATP solution |
hydrogen peroxide | Sigma-Aldrich | 216763 | |
glycerol | Sigma-Aldrich | G9012 | |
Apyrase | Sigma-Aldrich | A7646 | |
Catalase | Sigma-Aldrich | C40 | |
isoflurane | Clipper | 10250 | |
inactin | Sigma-Aldrich | T133 | |
ketamine | Clipper | 2010012 | |
Hanks Balanced Salt Solution | Gibco | 14025092 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены