Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Sitokrom c oksidaz / sodyum dehidrogenaz (COX / SDH) çift etiketleme yöntemi, doğrudan bir görünüm için taze dondurulmuş doku kesitlerinde mitokondriyal solunum enzim eksiklikleri sağlar. Bu basit bir histokimyasal teknik ve mitokondriyal hastalıklar, yaşlanma, yaşlanma ile ilişkili bozukluklar araştıran yararlıdır.
Mitokondriyal DNA (mtDNA) kusurlar, önemli bir hastalık nedenidir ve değişiklikler 1,2 yaşlanmaya ve yaşlanma ile ilgili temelini olabilir . Mitokondriyal teorisi yaşlanma, yaşlanma süreci 3, biyoenerjetik homeostazı ve hücresel fonksiyon değiştirebilir mtDNA mutasyonlarının için bir rol göstermektedir . Kanıtların bir servet bu teori 1,4, 5 mtDNA Mutator fare bir örnek destek derlenmiştir, ancak, yaşlanma mtDNA hasarı kesin rolü 6,7 tamamen anlaşılmış değildir.
Solunum enzimleri aktivite Gözlem mitokondriyal disfonksiyonu araştırmak için basit bir yaklaşımdır. Kompleks IV veya sitokrom c oksidaz (COX), mitokondriyal fonksiyon için çok önemlidir. COX katalitik alt birimden mtDNA tarafından kodlanan ve karmaşık montaj (Şekil 1) için gereklidir. Böylece, doğru sentezi ve işlevi büyük ölçüde mtDNA bütünlüğünü 2 dayanmaktadır .Konusu olsa da, diğer solunum yolu kompleksleri incelenmiştir Kompleksleri IV ve II histokimyasal inceleme 8,9 için en müsait. Kompleks II veya süksinat dehidrogenaz (SDH), mitokondriyal biyogenezi 10-12 bir artış gösteriyor olabilir rağmen, tamamen nükleer DNA (Şekil 1) tarafından kodlanır ve faaliyet genellikle etkilenen engelli mtDNA değildir. Engelli mtDNA yaşlanma, mitokondriyal hastalıklarda gözlenen ve yaşla ilişkili hastalıklar genellikle, düşük ya da hiç COX aktivitesi 2,12-14 hücrelerin varlığı yol açar . COX ve SDH faaliyetleri ayrı ayrı incelenmiştir olmasına rağmen, 15,16 ardışık çift etiketleme yöntemi, 12,17-21 mitokondriyal disfonksiyon hücrelerin yerini avantajlı olduğu kanıtlanmıştır.
Testin en uygun anayasaların çoğu substrat konsantrasyonu, elektron alıcısı / donörler, ara elektron taşıyıcıları, pH etkisi, ve reaksiyon t gibi tespit edilmiştirime 9,22,23. 3,3 '-diaminobenzidin (DAB), etkili ve güvenilir bir elektron donörü 22 . , Kahverengi indamine polimer ürünü işleyen COX hücrelerinde mitokondriyal cristae yerelleştirme ve hücreler 22 doyurabilecek. Bu nedenle, işlevsiz COX ile bu hücrelerin mavi formazan son ürün 9,24 nitroblue tetrazolium (NBT), bir elektron alıcısı azaltılması SDH aktivite görselleştirme için izin DAB ürün doymuş olmaz. Sitokrom c ve sodyum süksinat substratlar kontrolü ve mutant / hastalıklı dokuların 9 arasında endojen düzeylerini normalleştirmek için eklenir. Katalaz peroksidaz aktivitesini 9,22 mümkün kirlenmesine neden olan reaksiyonları önlemek için bir önlem olarak eklenir. Phenazine methosulfate (PMS), bir ara elektron taşıyıcı, son reaksiyon ürünlerinin 9,25 oluşumunu arttırmak için sodyum azid, bir solunum zinciri inhibitörü ile birlikte kullanılır. Bu bilgilendirmek rağmenation, bu yakışık alır basit bir testin sonucu etkileyen bazı kritik detayları, özgüllük kontrolleri ve tekniği gelişmeler yanı sıra, henüz sunulmuş değil.
1. Cryosectioning için doku hazırlanması
2. COX histokimya
3. SDH histokimya
4. Mitokondriyal disfonksiyon Belirlenmesi
5. Uygun özgüllük kontrolleri
6. Temsilcisi Sonuçlar:
çadır "> yabani tip ve erken yaşlanma mtDNA Mutator farelerin beyin bölümlerinde uygun COX / SDH çift etiketleme histokimya COX / SDH çift etiketleme histokimyasal assay Şekil 2'de gösterilmiştir. Temsilcisi örnekler genel şeması Şekil gösterilmiştir 3. koyu kahverengi lekelere (Şekil 3, sol panel) wild-tip farelerde, mavi boyama belirtilen solunum zinciri eksiklikleri, hücreler normal COX faaliyet gösterdi 12 haftalık mtDNA Mutator fareler ortaya çıkarıldı ve bu eksiklikler oldu 46 hafta (Şekil 3, orta ve sağ panel) yaş mtDNA Mutator fareler gibi daha yaygın.Yetersiz COX etiketleme nedeniyle wild-tip farelerden alınan beyin bölümlerinde Uygunsuz COX / SDH çift etiketleme örnekleri Şekil 4'te gösterilmiştir. Yetersiz inkübasyon gösteri COX aktivite için zaman, ya da moleküler oksijen inkübasyon sırasında slayt coverslipping durumu azaltarak, DAB tepki azaltılmış birikimi ile sonuçlandı.böylece iyon ürün ve SDH inkübasyon sırasında mavi formazan son ürün oluşumu için izin verdi.
(Sol Şekil 5 ve merkez) COX ve SDH faaliyetleri de ayrı ayrı araştırılmalıdır olabilir, ancak sıralı etiketleme SDH inkübasyon sırasında mavi çökelti oluşumu (Şekil 3, orta ve COX eksiklikler nedeniyle hücreleri, tanımlamada yardımcı olur sağda). COX ve SDH faaliyetleri için Özgüllük kontrolleri de yapılabilir (Şekil 5, sağ).
Şekil 1 Mitokondriyal solunum Kompleksleri IV. Mitokondriyal solunum zinciri iç zarı içinde bulunan ve beş kompleksleri içerir. Solunum zincirinin amacı, IV ve ATP üretmek için Kompleksi V (ATPaz) tarafından kullanılan iç zarından bir proton degrade oluşturur Bunu yaparken Kompleksi elektron taşıma. Kırmızı altıgenler huknt altbirimden mtDNA tarafından kodlanan. Beyaz altıgenler nükleer DNA (Kompleksi II nükleer genomu tamamen kodlanmış olduğunu unutmayın) tarafından kodlanan alt birimden temsil eder. Bu nedenle, mitokondriyal genom mutasyonları solunum zinciri kompleksleri altbirimden mutasyonlar nedeniyle solunum zinciri disfonksiyona neden olabilir.
Şekil 2. COX / SDH çift etiketleme histokimyasal testinin Akış çizelgesi. Ilgi organlarını teşrih, kuru buz dokuların hızla dondurmak ve saklayın - 80 ° C Kriyostat bölümleri toplayın ve tutmak - 20 ° C kadar kullanımda. 1 saat süreyle oda sıcaklığında kurumaya bölümleri izin ver. COX histokimya inkübasyon ortamı hazırlayın, slaytlara uygulamak, 37, 40 dakika boyunca inkübe ° C PBS 4 kez bölümlerde her bir yıkama için 10 dakika yıkayın. SDH histokimya inkübasyon ortamı hazırlayın, sli uygulamakdes ve yine 37 ° C'de 40 dakika inkübe PBS içinde bölümleri tekrar yıkayın, bir etanol serisi kurutmak ve ardından montaj ve slaytlar lamel. COX / SDH çift işaretli bölümleri 1-2 saat içinde aydınlık alan mikroskobu altında görüntülemek için hazır.
Şekil 3. COX / SDH çift etiketleme Temsilcisi örnekler. Yabani tip ve erken yaşlanma mtDNA Mutator farelerin beyin bölümleri sırayla COX ve SDH faaliyetleri için etiketli. (Ölçek çubuğu: 200 mikron) Normal COX aktivitesi (koyu kahverengi renk ile gösterilir), wild-tip farelerden (solda) hippocampus bölgesinde görülmüştür. COX eksiklikleri (mavi renkle gösterilir) mtDNA Mutator fareler (merkez sağ) hippocampus bölgesinde ortaya çıkarılmıştır. MtDNA Mutator farelerde yaşı 46 hafta COX aktivitesi daha fazla azalma, solunum zinciri disfonksiyon yaygın alevlenme düşündüren vardı. Gözlenen mitomtDNA Mutator fareler 12 chondrial disfonksiyon mtDNA nokta mutasyonlarının yanı sıra lineer silmeler 5 düzeylerinde artış yüksek düzeyde neden olur.
Şekil 4 Uygunsuz COX / SDH çift etiketleme örnekleri. Wild-tip farelerden alınan Beyin bölümleri sırayla COX ve SDH faaliyetleri için etiketli. (Ölçek çubuğu: 200 mikron) COX faaliyet gösterilmesi için yetersiz inkübasyon sürelerinde (10 ve 25 dakika) 40 dakikalık bir inkübasyon süresi (solda ve ortada) ile karşılaştırıldığında, kahverengi DAB reaksiyon ürünü daha düşük bir birikimi sonuçlandı. SDH inkübasyon sırasında mavi formazan son ürün oluşumu için izin kısaltılmış inkübasyon sürelerinde, yanıltıcı COX eksiklikleri bulunan hücrelerin varlığını düşündürmektedir. COX inkübasyon sırasında slaytlar Coverslipping DAB tepki yanlış oluşumu ve birikimi ile sonuçlandıiyon ürün (sağda).
Şekil 5. Ndividual COX ve SDH etiketleme ve özgüllük kontrolü. Wild-tip farelerden alınan Beyin bölümleri koyu kahverengi renk ve mavi renk sırasıyla (sol ve merkez) tarafından belirtilen COX ve SDH etkinlikler için ayrı ayrı etiketlenir. COX ve SDH faaliyetleri tek tek etiketli olmasına rağmen, ardışık etiketleme mitokondriyal disfonksiyonu olan hücreleri bulma konusunda avantajlı olduğu kanıtlanmıştır. Yabani tip bir fare beyin COX ve SDH faaliyetleri için özgüllük kontrol etiketleme yokluğu (sağ) bir örnek gösterdi. (Ölçek çubuğu: 200 mikron).
Kombine COX / SDH histokimyasal yöntemi mitokondriyal disfonksiyonu olan hücrelerin görselleştirme sağlar. Bu teknik, erken çalışmalar 1968 yılına kadar uzanan, birçok hasta 14,19,26,27 mitokondriyal hastalıkların belirlenmesi için "altın standart" dikkate alınarak, popüler olmaya devam etmektedir. Şimdi, mtDNA mutasyonu odaklı yaşlanmaya ve yaşlanma ile ilişkili bozukluklar 12,13,18,20,21,24 araştırmak için sık sık kullanılır. COX / SDH çift etiketleme yönt...
Çıkar çatışması ilan etti.
Bu çalışma, Ulusal Yaşlanma Enstitüsü (AG04418), İlaç Suistimali Ulusal Enstitüsü, Sağlık-Karolinska Enstitüsünde Lisansüstü Ortaklıkları Programı Ulusal Enstitüsü, Karolinska Enstitüsünde, İsveç Araştırma Konseyi, İsveç Beyin Gücü ve İsveç Beyin Vakfı tarafından desteklenmiştir. Birçok yaratıcı destek için sırasıyla Şekil 1 ve 2, Mattias Karlen ve Dr. Giuseppe Coppotelli sayesinde, teknik yardım için Pernold Karin ve Dr. Barry J. Hoffer, çok yararlı öneriler ve tartışma Lars Olson ve Nils-Göran Larsson.
Reaktifi Adı | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar (isteğe bağlı) |
Donmuş karbondioksit | AGA Gaz AB | blok biçimiyle | |
Isopentane (2 methylbutane) | Sigma-Aldrich | 277258 CAS: 78-78-4 | |
Cyrostat gömme çözümü | Sakura Finetek | Doku Tek 4583 | |
Kriyostat | Microm | Microm Model HM 500M | |
Slaytlar | Thermo Scientific | Super Frost Plus Menzel Gläser J1800AMWZ | |
Kapak gözlük Borosilikat cam | VWR Uluslararası | 16004-098 | 24 x 50 mm |
Filtre Kağıdı | Munktell Filtre AB | Kalite: 1350 MakaleSayı: 242 001 | 430 x 430 mm |
3,3 '-diaminobenzidin tetrahydrochloride (DAB) | Sigma-Aldrich | Sigma Sıvı Yüzey Sistemi, D7304 | |
Sitokrom c (Tip III, kalp at) | Sigma-Aldrich | C2506 CAS: 9007-43-6 | |
Katalaz Sığır (karaciğer) | Sigma-Aldrich | C9322 CAS: 9001-05-2 | |
Nitroblue tetrazolium (NBT) | Sigma-Aldrich | N6876 CAS: 298-83-9 | |
Sodyum süksinat | Sigma-Aldrich | S2378 CAS: 6106-21-4 | |
Phenazine methosulfate (PMS) | Sigma-Aldrich | P9625 CAS: 299-11-6 | PMS ışığa duyarlı. Işıktan koruyun. |
Sodyum azid | Sigma-Aldrich | S8032 CAS: 26628-22-8 | |
Ksilen | VWR Uluslararası | EM-XX0060-4 | |
Entellan | VWR Uluslararası | 100503-870 | |
Malonat (Asit malonik) | Sigma-Aldrich | M1296 CAS: 141-82-2 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır