Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu protokol, Drosophila melanogaster izole Malpighian (renal) tübüllerin sıvı sekresyon oranları ölçmek için Ramsay tahlilinin kullanımı açıklanmaktadır. Buna ek olarak, belirli bir iyon elektrotların kullanımı transepitelyal iyon akışının hesaplanmasını sağlayan, salgılanan sıvının içinde sodyum ve potasyum konsantrasyonlarını ölçmek için, tarif edilmektedir.
Böbrek epitel iyon taşıma modülasyonu organizmalar dış koşullar değişen yüzüne iyonik ve osmotik homeostazı korumak için olanak sağlar. Drosophila melanogaster Malpighi (böbrek) tübül dolayı bu organizmanın ve fizyolojik çalışmaya renal tübüllerin erişilebilirlik güçlü genetiğe, epitel iyon taşıma moleküler mekanizmaları incelemek için eşsiz bir fırsat sunmaktadır. Burada, salgılanan sıvının sodyum ve potasyum konsantrasyonları ölçmek için iyon belirli elektrotların kullanımı ile izole edilmiş uçucu renal tüplerin sıvı sekresyon oranları ölçmek için Ramsay tahlilinin kullanımı açıklanmaktadır. Bu deney iyonu konsantrasyonunu ölçmek için ayrı bir cihaz ile salgılanan sıvıyı transfer etmeye gerek kalmadan, 20 tübüller bir kerede transepitelyal sıvısı ve iyon akılarının çalışma ~ sağlar. Genetik olarak farklı tübüller taşıma süreçlerinde belirli genlerin rolünü değerlendirmek için analiz edilebilir. Buna ek olarak, bathing tuzlu su ilave kimyasal özellikleri ya da ilaçlar ya da hormonların etkilerini incelemek için modifiye edilebilir. Özetle, bu teknik, bu taşıma mekanizmaları epitel iyon Drosophila tübülde ulaştırma yanı sıra, düzenlemenin temel mekanizmaları moleküler karakterizasyonu sağlar.
Böbrek epitel iyon taşıma organizma iono- ve osmotik düzenleme temelini oluşturmaktadır. Drosophila melanogaster Malpighi (böbrek) tübül epitel iyon taşıma moleküler mekanizmaları incelemek için eşsiz bir fırsat sunmaktadır. Bu fizyolojik çalışmaya renal tübüllerin erişilebilirlik ile eşleştirilmiş Drosophila güçlü genetik, birleşimi kaynaklanmaktadır. Tekniği 1 öncülük araştırmacı adını Ramsay deneyi, izole Malpighi tüplerinin sıvı sekresyon oranları ölçen ve Dow ve arkadaşları 2 tarafından 1994 yılında Drosophila kurulmuştur. Bu sıvı salgılanması düzenleyen hücre spesifik sinyal yolları tanımlamak için, Drosophila gibi GAL4 UAS sistemi 3,4 olarak genetik araçları kullanılarak ileri çalışmalar için yol açtı. Bir örnek diğerleri 6,7 arasında bir peptit hormonu 5 yanıt olarak, kalsiyum sinyal içerir.
Sinek tübülün ana segmentten bir potasyum klorid zengin sıvının salgılanması ile gerçekleşir in ve_content "> genetik teknikler ve klasik fizyolojik çalışmanın bir kombinasyonu idrar nesil göstermiştir. Bu öncelikle, katyon paralel transepitelyal salgılama yoluyla gerçekleşir K +, Na +, aynı zamanda, ana hücre, ve Cl yoluyla -. stellat hücre 8-12 aracılığıyla salgılama ayrıca transepitelyal K + Na + akıları ölçmek için yeteneği, sıvı sekresyon ölçümünün taşıma mekanizmaları daha ayrıntılı bir karakterizasyonu sağlar yalnız. Örneğin, unstimulated Drosophila tübüllerde Na + / K + ATPaz inhibitörü uvabain sıvı salgılanması 2 üzerinde hiçbir etkisi yoktur, asıl hücrelere onun alımı organik anyon taşıyıcısı inhibitörü torokolat 13 tarafından inhibe bile. Ancak, Linton ve O'Donnell ouabain depolarize gösterdibazolateral membran potansiyeli ve Na + akımına 9 artar. Örnek Sonuçlar gösterildiği gibi, bu bulguları teyit edilmiş, ve eş zamanlı olarak 14 azalma K + akı olduğunu göstermiştir; artan Na + akışı ve K + azalmış akışı salgılanmasında net bir değişikliğe neden sıvı sekresyon karşıt etkileri vardır. . Böylece, "ouabain paradoks," yani iki çözünürlükleri vardır, Drosophila tübül sıvı salgılanması üzerinde hiçbir etkisi yoktur ouabain ilk gözlem: Birincisi, uyarılmış tübüllerde sıvı salgılanması üzerindeki ouabainin etkisi belirgin değildir nedeniyle organik anyon taşıyıcısı 13 tarafından alımı; ve ikinci, uyarılmamış tübüllerde, uvabain (Temsilci Sonuçlar ve ref bakın. 9) sıvı salgılanması hiçbir net bir değişiklik sonuçlanan transepitelyal Na + ve K + akı üzerindeki etkilerini karşıt vardır. Bu nedenle, Na + birincil rolü / K + ATPuyarılmamış tübüllerde ase Na + bazolateral membran boyunca taşıma işlemleri -coupled için uygun bir konsantrasyon gradyanı oluşturmak için hücre içi Na + konsantrasyonunu düşürmek için. Nitekim, ayrı ayrı Na + ve K + akıları ölçerek, biz tübüller sinek sodyum potasyum-2-klorür kotransportörü (NKCC) eksik ouabain ilavesinden sonra başka bir azalma ile, transepitelyal K + akı azalmış ve transepitelyal hiçbir değişiklik göstermiştir Na + 14 akı. Bu bulgular, NKCC ile hücreye giren Na + Na + / K + -ATPase'ın deveran eden sonucunu desteklemiştir. Başka bir örnekte, Ianowski ve ark., 10 mM mM ile 6 banyo K + konsantrasyonunun azaltılması sıvı sekresyonunda net bir değişiklik ile, Rhodnius prolixus gelen tübüllerde transepitelyal K + akışı ve artan transepitelyal Na + akımına azaldığı görülmüştür 15. Larva tübüller arasında, Na + ve K + akı akı diferansiyel etkileri de tuzluluk 17 yetiştirme yanıt olarak değişen bir tuzu diyetler 16 ve iki sivrisinek türlerde karşılık olarak Drosophila tübüllerde gözlenmiştir.Ramsay tahlil hazırlığında transepitelyal iyon akışının ölçümünde büyük zorluk salgılanan sıvı içinde iyon konsantrasyonlarının belirlenmesidir. Bu meydan okuma alev photometery 18, radyoaktif iyonların 19 kullanımı ve elektron prob dalga boyu dağıtıcı spektroskopisi 20 olmak üzere değişen çözümleri ile karşılandı. Bu teknikler iyon konsantrasyonlarının ölçümü için bir enstrümana salgıladığı sıvı damla transferini gerektirir. Uyarılmamış Drosophila tübül salgılanan sıvının miktarı az olduğundan, genelde ~ 0.5 nl / min, bu teknik bir sorun teşkil etmektedir ve salgılanan sıvının bir kısmını ise de hata getirmektedirtransferi üzerine kaybetti. Buna karşılık, iyon belirli elektrotların kullanılması in situ (iyon konsantrasyonu hesaplanabilir olan) iyonu aktivitesinin ölçülmesini sağlar. Geçerli protokol K + iyonoforu 21 olarak Valinomycin kullanılarak Rhodnius tübül boyunca transepitelyal K + akının ölçülmesi için iş Maddrell ve arkadaşlarının kullandığı uyarlanmıştır ve aynı zamanda, bir 4-tert--butylcalix [4] aren-tetraasetik asit kullanımını tarif edilmiştir tetraetil ester bazlı Na Messerli et ile karakterize -spesifik iyon spesifik elektrot +. ark. 22. İyon spesifik elektrotlar erişkin 9,23 ve larva 16 Drosophila melanogaster Ramsay tahlilinde Malpighian tübüller tarafından salgılanan sıvının iyon konsantrasyonunu ölçmek için kullanılmıştır, Yeni Zelanda Alpine Weta (Hemideina maori) 24 ve sivrisinek 17.
Burada, biz ayrıntılı olarak Ramsay kullanımını diye tanımladıklarıSıvı salgılanması Drosophila melanogaster gelen Malpighian tübüllerde oranları, hem de salınan sıvı içinde, K +, Na + 'nın konsantrasyonlarını belirlemek için iyon belirli elektrotların kullanılmasını ve böylece transepitelyal iyonu akılarının hesaplama ölçmek için demek. Tahlilinde bir genel görünüşü Şekil 1'de verilmektedir.
Malpighi Pipet Şekil 1. şematik ve İyon Konsantrasyonları Tedbir İyon özel elektrotlar kullanımı ile Ramsay Deneyi. Bu rakam Ramsay testi için kurulum göstermektedir. (A) Her bir sinek, dört tübüller, ön tübüllerin bir çift ve arka tübüller bir çift hemolimf çevrili karın boşluğunda yüzer sahiptir. Her bir çiftin iki tübülleri sonra midgut ve hindgu kavşakta idrar üreter boşaltır, at katılmakt. Tübüller kör uçlu. İdrar (kırmızı ile gösterilen) sıvı salgılayan ana kesimi tarafından üretilen ve bağırsak içine üreter doğru ve dışarı akar. Diseksiyon sonra tübül çifti üreter bölücü ile barsaktan ayrılır. (B) tübül çifti sonra deney kabına içinde banyo salin damlacık içine aktarılır. Burada adlandırılan iki tübül biri "çapa tübül," bir metal pim etrafında sarılır ve inert olan bir. Diğer tübül salgılayan tubule olduğunu. İlk bölüm (sıvı salgılar değildir) ve salgılayan tübülün ana segmenti yıkanma tuzlu su damlacık içinde kalır. In vivo oluşacak şekilde daha sonra İyonlar ve banyo tuzlu ve ana segment tübül lümenine su taşımak ve, üreter doğru hareket. Alt segment (mavi) banyo tuzlu ve bu nedenle atıl dışında. Üreter kesilir yana, salgılanan sıvı üreter kesik ucundan bir damlacık olarak ortaya çıkmaktadır. TO salgılanması devam ederken sıvı damlacık zamanla genişletir salgılanır ve çapı oküler mikrometre kullanılarak ölçülür. Mineral yağ tabakası salgılanan sıvının buharlaşmasını önler. Referans ve iyon spesifik elektrotlar salgılanan sıvının iyon konsantrasyonunu ölçmek. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
1. Hazırlanması Diseksiyon, Kalibrasyon ve Deney Yemekleri
Not: Bu adımda, silikon elastomer kaplı üç plastik petri hazırlanır: Ramsay deneyi ("tahlil çanak") gerçekleştirmek için diseksiyon için bir tek ve kalibrasyonu için bir. Bu yemekler deneme deneyden yeniden kullanılır ve bu nedenle bu adım sadece bir tabak kırılması halinde tekrarlanması gerekmektedir. Deney kabı bir resmi, Şekil 2 'de gösterilmiştir.
Şekil 2. Deney Bulaşık. Ramsay tayini için kullanılan çanak burada gösterilir. Bu silikon elastomer ile kaplı olduğu bir 10 cm petri olduğunu. 20 ile 25 kuyu elastomer oyulmuştur. (Deneyci solak ise, ya da sol) yarıya bir Minutien metal pim, her iyi sağında yer alıyor.tps: //www.jove.com/files/ftp_upload/53144/53144fig2large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3. Minutien Pins Kesme. Pimleri paralel olarak etiketleme bant parçası üzerinde dizilmiş. Daha sonra, makas devre işaretçilerini kesmek için kullanılır.ge.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
İnce Cam Çubuklar Hazırlama 2.
Not: Bu adımda, bir cam çubuk banyo damla halinde kesme çanak tübülleri aktarmak için kullanılabilir ki hazırlanır. Cam çubuk deneme deneyden yeniden kullanılır, bu nedenle bu adımı sadece bir kez çubuk sonları ve yeni bir ihtiyaç olmadıkça yapılır.
3. Fizyoloji Kur
Not: Bu adımda, mikroskop, elektrometre ve elektrik devresi kurulur. Gümüş tel ve elektrometrenin (adım 3.8) yeniden kalibrasyon periyodik yeniden klorid edilmesine (adım 3.2) dışında bu adımı sadece bir defa yapılır. 4 kurulumunu göstermektedir Şekil.
4. Fizyoloji Kur Şekil. fizyoloji kurulumu burada resmedilmiştir. Kurulum (A) genel bakış. Stereomikroskop iki tarafında mikromanipülatörler ile Faraday kafesi içine yerleştirilir. Bir fiber optik ışık Faraday kafesi yan bir delikten geçirilir. Elektrometre Faraday kafesi dışına yerleştirilir. Kaplamaz gümüş teller klorür (B), tel ağartıcı içine batırılır. (C) kurulum Close-up. Soldaki bu resimde gösterilen düz mikroelektrod tutucu, elektrometrenin prob üzerine dişli. Iyon spesifik elektrod sonra elektrot tutucu içine gümüş tel üzerinden dişli olacak. Sağda, referans elektrot 45 ° mikroelektrod sahibinin gümüş tel üzerinden dişli. Devre sonra uygun topraklanmalıdır. Ölçümler zaman yerleştirilmiş olacak gibi tahlil çanak gösterilir. LütfenBu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.
4. Diseksiyon ve Banyo Çözümleri hazırlayın
5. İyon özgü Elektrodun yapma: Silanizing Pipetler
Not: Bu adımda, diklorodimetilsilan hafifçe "Silanize" iyon belirli bir elektrot kullanılır. Bu hidrofobik iyonofor korumak sağlar elektrotun içine bir hidrofobik kaplama ekler. Aşırı silanizasyon m yaparken mineral yağ alımını önlemek için önleniryağ altında damla easurements. Silanlanmış elektrotlar birkaç hafta için iyidir. Bu nedenle, bu adım her birkaç haftada gerçekleştirilmektedir.
5 "src =" / files / ftp_upload / 53144 / 53144fig5.jpg "/>
Şekil 5. Silanizing Pipetler. (A) pipet çektirmenin örneği. Sıcak plaka çekti pipetleri (B) Resim. Diklorodimetilsilan bir damla içeren cam tabak çekti pipetleri üzerinde ters olmuştur. (C) şematik İyonofor kokteyl ve dolgu çözeltisi arasındaki arayüzü gösteren. Düz arayüzü optimum silanizasyondan gösterir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
6. Negatif Emme Cihazı hazırlanması
Not: Bu adımda, basit negatif emme cihazı hazırlanır (Şekil 6) belirli bir iyon elektrodu doldurmak için kullanılabilir olacaktır. Bu adım sadece bir kez yapılır.
Negatif emme cihazının bileşenlerinin Şekil 6. Negatif Emme Cihazı. Resim (luer kilitli 3 ml şırınga, dönen yaka ve bekçi, dikenli sonu ile dişi luer kilit bağlantısı, silikon tüp, plastik boru ile 3-yollu musluk) ve Nihai ürün. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Diseksiyon <7. toplayın Sinekler / p>
8. İyon belirli Elektrodun Dolum (İMKB)
e_content "> Not:.. Bu adımda, İMKB bir tuz çözeltisi ile geri doldurulur ve daha sonra iyonofor ucu sokulur iyi çalışıyor İMKB sürece günden güne yeniden kullanılabilir Bu nedenle, bu adım gerektiği gibi birkaç günde gerçekleştirdi.9. Başvuru Elektrod hazırlayın
Not: 9,1 Adım - 9.3 önceden gerçekleştirilebilir. 9.4 Adımları - 9.6 her deneysel gün yapılmaktadır.
İMKB 10. Kalibrasyon
Not: Bu adım deney gününde üç defa yapılır: günün erken saatlerinde İMKB öncesi ve 20 ölçümlerinden sonra o çalışıyor ve emin olmak için - 25 salgılanan sıvı damla (Tablo 3).
11. Borucuk Diseksiyon
Not: Bu adım deney gününde yapılır.
12. Yapımı Ölçümleri
Not: Bu adım, deney gününde yapılır.
13. Hesaplamalar
Not: Bu adım, deney gününün sonunda olarak gerçekleştirilebilir, ya da daha sonraki bir zamanda yapılabilir.
14. Temizlik Up
Not: Bu adım deney günün sonunda yapılır.
7 Şekil 8 genetik ve farmakolojik farklı K + ve Na + akıları, yalnız sıvı sekresyon oranları ölçülerek yakalanan değildir bilgileri ayırt edebilir K + Na + konsantrasyonlarını ölçmek için iyon spesifik elektrotlar ile Ramsay testinin bu kullanımını göstermek. Şekil Na + akımı (Şekil 7B) değişmez ise NKCC bir homozigot mütasyon taşıyan sinekler tübüllerdeki sıvı sekresyonunda azalma...
Birlikte iyon spesifik elektrotlar ile Ramsay testinin kullanımı, izole böcek Malpighi (böbrek) tübüllerde sıvı salgılanması oranları ve iyon akışlarının ölçülmesini sağlar. Yirmi ya da daha fazla nitro tübüller microperfused tübül bireyin tahlili ile karşılaştırıldığında daha yüksek verim sağlayarak bir zamanda analiz edilebilir. Buna ek olarak, belirli bir iyon elektrotlar ikinci düzeneğe sıvının küçük hacimlerde transferinde sokulabilir hataları sınırlayı...
The authors have nothing to disclose.
The authors wish to thank Drs. Sung-wan An and Mike O’Donnell for practical advice on establishing this assay, Dr. Chih-Jen Cheng for helpful discussions on the use of ion-specific electrodes, and Dr. Chou-Long Huang for his mentorship and support. This work was supported by the National Institutes of Health (K08DK091316 to ARR) and the American Society of Nephrology Gottschalk Award to ARR.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit | Ellsworth Adhesives | http://www.ellsworth.com/dow-corning-sylgard-184-silicone-encapsulant-0-5kg-kit-clear/ | May be purchased from multiple distributors |
Petri dish, polystyrene, 100 mm x 15 mm | Fisher | FB0875712 | Specific brand is not important |
Petri dish, polystyrene, 35 mm x 10 mm | Corning Life Sciences | Fisher 08-757-100A | Specific brand is not important |
Scalpel Handle #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | Specific brand is not important |
Scalpel Blades #1 | Fine Science Tools | 10011-00 | Specific brand is not important; use appropriate sharps precautions |
Needle, 30 G x 1/2 | Becton Dickinson | 305106 | Use appropriate sharps precautions |
Minutien pins, black anodized, 0.15 mm | Fine Science Tools | 26002-15 | |
Stereomicroscope with ocular micrometer | Nikon | SMZ800 | Specific brand is not important; this is given as an example |
Sheet of black stained glass, 3 mm (1/8 inch) thick | Hobby shop | Example includes Spectrum Black Opal by Spectrum Glass (http://www.delphiglass.com/spectrum-glass/opalescent/spectrum-black-opal) | |
Glass cutting tools (glass cutter, glass cutting pliers) | Hobby shop | Examples include the Studio Pro Lightweight Running Pliers by Diamond Tech (http://www.delphiglass.com/glass-cutters-tools/pliers-nippers/studio-pro-lightweight-running-pliers) and the Studio Pro Brass Glass Cutter by Diamond Tech (http://www.delphiglass.com/glass-cutters-tools/glass-cutters/studio-pro-brass-glass-cutter). Use appropriate safety precautions when cutting glass | |
Borosilicate glass capillary tube, unfilamented, GC120-10, OD 1.2 mm, ID 0.69 mm, length 10 cm | Warner Instruments | 30-0042 | |
Borosilicate glass capillary tube, filamented, GC120F-10, OD 1.2 mm, ID 0.69 mm, length 10 cm | Warner Instruments | 30-0044 | |
Nitric acid, 70% | Sigma | 438073 | CAUTION: see Material Data Safety Sheet for appropriate storage and handling guidelines. Specific brand is not important |
Cimarec 7 in x 7 in hotplate | Fisher | 11675911Q | Specific brand is not important; caution when heated |
Selectophore dichlorodimethylsilane | Sigma | 40136-1ML | CAUTION: see Material Data Safety Sheet for appropriate storage and handling guidelines |
Two-step vertical pipet puller | Narishige | PC-10 | Other pipet pullers can be used; this is given as an example |
Glass petri dish, 150 mm diameter x 15 mm height | Fisher | 08-748E | Specific brand is not important; only one dish needed |
World Precision Instruments E210 1 mm micropipette storage jar | Fisher | 50-821-852 | May be available from other distributors. Useful to have two jars. Note that although this jar is specified for 1 mm pipets, and the pipets used here are 1.2 mm, in our experience the 1 mm jar works best for the 1.2 mm pipets. |
Silica Gel, Tel-Tale Desiccant, indicating, 10-18 mesh | Fisher | S161-500 | Indicating silica useful for determining whether silica gel retains desiccating ability |
World Precision Instruments MicroFil, 34G | Fisher | 50-821-914 | May be available from other distributors. |
1 ml syringe with luer lock | Becton Dickinson | 309659 | May be available from other distributors. |
3 ml syringe with luer lock | Becton Dickinson | 309657 | May be available from other distributors. |
D300 3-way stopcock with female luer lock inlet port, male luer outlet port with rotating collar and guard | Cole-Parmer | UX-30600-02 | Specific brand is not important |
Female Luer Locking Connector | 4 Medical Solutions | ADC 9873-10 | Specific brand is not important; barbed end is ~4 mm at narrowest point and ~7 mm at widest point. |
Silicone Tubing I.D. x O.D. x Wall: 1/16 x 1/8 x 1/32 in. (1.59 x 3.18 x 0.79 mm) | Fisher | 14-179-110 | Specific brand is not important |
E-3603 tubing, I.D. x O.D.: 1/32 x 3/32 in | Fisher | 14171208 | Specific brand is not important |
Modeling clay | Specific brand is not important | ||
Selectophore potassium ionophore I, cocktail B | Sigma | 99373 | CAUTION: see Material Data Safety Sheet for appropriate storage and handling guidelines |
Selectophore sodium ionophore X | Sigma | 71747 | Sodium ionophore X = 4-tert-butylcalix[4]arene-tetraacetic acid tetraethylester |
Selectophore 2-nitrophenyl octyl ether | Sigma | 73732 | |
Selectophore sodium tetraphenylborate | Sigma | 72018 | CAUTION: see Material Data Safety Sheet for appropriate storage and handling guidelines |
Schneider's Drosophila medium | Life Technologies | 21720024 | |
High impedance electrometer | World Precision Instruments | FD223a | |
Microelectrode holder 1 mm with 45° body, vented, with handle | Warner Instruments | 64-1051 | |
Microelectrode holder 1 mm with straight body, vented | Warner Instruments | 64-1007 | |
Silver wire | Warner Instruments | 64-1318 | |
Micromanipulators, pair | Leitz | Various brands/models will work; this is an example | |
Faraday cage | Technical Manufacturing Corporation | 81-334-03 | This is an example; any Faraday cage will work |
Single gooseneck fiberoptic light | Nikon | Specific brand is not important | |
mineral oil | Fisher | BP-2629 | Specific brand is not important |
forceps, Dumont #5 with Biologie tip | Fine Science Tool | 11295-10 | May be available from other distributors. |
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