Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Yetişkin farelerin altı kasından farklı uzunluk ve tiplerde enzimatik olarak ayrışmış lifler elde etmek için bir protokol tarif ediyoruz: bunlardan üçü daha önce tarif edildi (fleksör digitorum brevis, ekstansör digitorum longus, soleus) ve üçü ilk kez başarılı bir şekilde ayrıştı (ekstansör hallusis longus, peroneus longus, peroneus digiti quarti).
Fare kaslarının enzimatik ayrışması ile elde edilen iskelet kası lifleri, fizyolojik deneyler için yararlı bir modeldir. Bununla birlikte, çoğu makale, lif türleri ile ilgili sonuçların kapsamını kısıtlayan, mevcut biyolojik materyal miktarını sınırlayan ve hücresel fizyolojik fenomenler ile diğer kaslarda elde edilen önceki biyokimyasal ve dinamik bilgiler arasında açık bir bağlantıyı engelleyen fleksör digitorum brevis'in (FDB) kısa lifleri ile ilgilidir.
Bu makale, farklı lif tipi profillere ve uzunluklara sahip altı kastan sağlam liflerin nasıl elde edileceğini açıklamaktadır. C57BL/6 yetişkin fareleri kullanarak, kas diseksiyonu ve lif izolasyon protokolünü gösteriyoruz ve liflerin Ca2+ geçici çalışmalar için uygunluğunu ve morfometrik karakterizasyonunu gösteriyoruz. Kasların lif tipi bileşimi de sunulmaktadır. Ayrıştığında, tüm kaslar sağlam, 24 saatten fazla hızlı bir şekilde kasılan canlı lifler haline gelir. FDB kısa (<1 mm), peroneus digiti quarti (PDQA) ve peroneus longus (PL) orta (1-3 mm) verirken, ekstansör digitorum longus (EDL), ekstansör hallusis longus (EHL) ve soleus kasları uzun (3-6 mm) lifleri serbest bıraktı.
Hızlı boya Mag-Fluo-4 ile kaydedildiğinde, PDQA, PL ve EHL liflerinin Ca2+ geçişleri, tip IIX ve IIB liflerine karşılık geldiği bilinen tip II (MT-II) morfolojisini anımsatan hızlı, dar kinetik gösterdi. Bu, bu kasların FDB (~% 80) ve soleus (~% 65) ile karşılaştırıldığında% 90'dan fazla tip II liflere sahip olduğu gerçeğiyle tutarlıdır. FDB'nin ötesine geçerek, ilk kez 1 ila 6 mm arasında değişen uzunluklarda lifler oluşturan birkaç kasın ayrışmasını gösteriyoruz. Bu lifler canlıdır ve hızlı Ca2+ geçişleri verir, bu da MT-II'nin kas kaynaklarından bağımsız olarak IIX ve IIB hızlı liflere genelleştirilebileceğini gösterir. Bu sonuçlar, olgun iskelet kası çalışmaları için modellerin kullanılabilirliğini arttırmaktadır.
Memelilerin olgun iskelet kası çok işlevli bir dokudur. Metabolizmayı yoğun bir şekilde düzenler, ısı üretiminin ana kaynağıdır ve dinamik özellikleri ona solunumda, vücut bölümlerinin hareketinde veya bir noktadan diğerine yer değiştirmede önemli bir rol verir 1,2,3. İskelet kası, miyopatiler, distrofiler veya sarkopeni gibi kalıtsal ve kronik durumların yanı sıra kardiyometabolik hastalıklar 3,4,5,6,7,8 gibi birçok kas dışı kronik durum da dahil olmak üzere birçok hastalığın patofizyolojisi ile de ilgilidir.
Sağlık ve hastalık bağlamında olgun iskelet kasının yapısal ve fonksiyonel özelliklerinin ex vivo çalışması, esas olarak iki deneysel model aracılığıyla mümkün olmuştur: tüm kas ve izole lifler. 20. yüzyılda araştırmacılar, motor üniteler, lif tipleri ve kasılma ve gevşeme kuvveti ve kinetiği gibi dinamik özellikler hakkında bilgi edinmek için farklı küçük türlerin bütün, bozulmamış ekstansör digitorum longus (EDL), soleus, tibialis anterior ve gastroknemius kaslarının özelliklerini önemli modeller olarak kullandılar 9,10,11,12,13,14,15,16. Bununla birlikte, daha rafine hücre biyolojisi çalışmalarının ortaya çıkışı, alanı tek kas liflerinin incelenmesine doğru kaydırdı. Öncü çalışma daha sonra sıçanların bozulmamış fleksör digitorum brevis (FDB) liflerinin enzimatik ayrışma yoluyla daha sonraki karakterizasyon için izolasyonunu sağladı 17,18,19. FDB lifleri manuel diseksiyon20 ile de elde edilebilse de, çeşitli deneysel yaklaşımlara uygunluklarına ek olarak, murin kaslarının enzimatik ayrışmasının kolaylığı ve yüksek verimi, ikinci modelin son yirmi yılda yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır.
Kısa FDB lifleri, elektrofizyolojik ve diğer biyofiziksel çalışmalar, biyokimyasal, metabolik ve farmakolojik analizler, elektron ve floresan mikroskobu deneyleri, hücre biyolojisi yaklaşımları için transfeksiyon veya miyogenez çalışmalarında kök hücre kaynağı olarak uygundur 5,21,22,23,24,25,26,27,28, 29,30,31,32. Bununla birlikte, kas deneylerinde sadece FDB liflerinin kullanılması, lif türleriyle ilgili araştırmaların kapsamını daraltır ve bazı metodolojik teknikler veya bir hayvandan daha fazla bilgi edinmek için mevcut biyolojik materyal miktarını sınırlar. Bu sınırlamalar, hücresel fizyolojik fenomenlerin farklı bütün, sağlam kaslarda (örneğin, EDL, soleus, peronei) gerçekleştirilen önceki biyokimyasal ve dinamik çalışmalarla açık bir korelasyonunu engellemektedir.
Bu sınırlamaların üstesinden gelen bazı gruplar, daha uzun EDL ve soleus kaslarını 24,33,34,35,36,37,38,39,40 ayırmayı başardı ve yöntemi diğer ilgili kaslara daha da genişletmek için kapıyı açtı. Bununla birlikte, EDL ve soleus liflerinin kullanımı, muhtemelen onları bozulmamış lifler olarak elde etmek için metodolojik ayrıntıların bulunmamasından dolayı hala azdır. Burada, farklı uzunluk ve tipteki liflerin altı kastan nasıl izole edileceğini ayrıntılı olarak açıklıyoruz: bunlardan üçü daha önce tanımlanmış (FDB, EDL ve soleus) ve üçü ilk kez başarılı bir şekilde ayrıştı (ekstansör hallusis longus [EHL], peroneus longus [PL] ve peroneus digiti quarti [PDQA]). Bu çalışmanın sonuçları, enzimatik olarak ayrışmış liflerin modelinin çok çeşitli çalışmalar ve daha önce yayınlanmış verilerle gelecekteki korelasyonlar için uygun olduğunu ve böylece olgun iskelet kası çalışmaları için modellerin kullanılabilirliğini artırdığını doğrulamaktadır.
Tüm prosedürler, Antioquia Üniversitesi (UdeA) Hayvanlarla Deneylerde Etik Komitesi tarafından (21 Haziran 2016 tarihli 104 ve 15 Nisan 2021 tarihli 005 sayılı tutanaklar), Kolombiya Hükümeti tarafından yayınlanan 84 tarihli 84 sayılı Kanun ve 1993 tarihli 8430 sayılı Karara göre onaylandı ve Hayvan Araştırmalarına uygun olarak gerçekleştirildi ve raporlandı: In Vivo Deneylerin Raporlanması (ARRIVE) kılavuzları41. Burada sunulan tüm sonuçlar sağlıklı, 7-13 haftalık, 20-26 g, C57BL/6 erkek farelerden gelmektedir. Şekil 1, bu çalışmanın genel tasarımını ve prosedürlerin sırasını göstermektedir. Tüm reaktifler, malzemeler ve ekipman ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Hayvanlar
2. Diseksiyon
3. Kas lifi izolasyon protokolü
4. Deneysel prosedürler
NOT: İzole edilmiş lifler sarkoplazmik Ca2+ konsantrasyon tahminleri, morfometrik ölçümler ve miyozin ağır zincir (MHC) ekspresyon çalışmaları için kullanılmıştır.
5. İstatistiksel analizler ve grafik oluşturma
NOT: Deney birimi bir kas lifidir.
Sarkoplazmik Ca2+ seğirme sırasında konsantrasyon
Ayrışmış lifler kümesinde fizyolojik deneylerin uygulanabilirliğini göstermek ve uyarma-kasılma eşleşmesi (ECC) ve lif tipleri hakkındaki önceki bulgularımızı genişletmek için, tüm kaslardan liflerde Ca2+ geçişleri elde edildi. İlk olarak, FDB (n = 5) ve EDL (n = 7), morfoloji tip II (MT-II) olarak bilinen Ca2+ kinetik gösterdi. Bunlar, RT'si ~1 ms süren hızlı, dikenli sinyallerdir; bozunma f...
Olgun iskelet kası biyolojisini incelemek için mevcut modelleri tamamlamak için, burada kısa, orta ve uzun liflere sahip bir dizi fare kasının başarılı bir şekilde enzimatik ayrışmasını gösteriyoruz. Bu lifler, iskelet kasındakiCa2+ geçici akımlarının MT-II kinetiğinin genelleştirilebilirliğinin gösterilmesine izin verir. Ayrıca, sağlam, bütün kaslardaki lif tipleri sınıflandırıldı. FDB'nin fizyolojik deneyler için en çok kullanılan kas olduğu göz önüne alındığında, ...
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Yazarlar, UdeA'dan Profesör Robinson Ramírez'e hayvanlar ve bazı fotoğraflar konusundaki yardımları için ve teknik destek için Carolina Palacios'a şükranlarını sunarlar. Kaika'dan Johan Pineda, renkli ve floresan kameraları kurmamıza yardımcı oldu. Queensland Üniversitesi'nden Shyuan Ngo, el yazmasını nazikçe düzeltti. Bu çalışma CODI-UdeA (22 Şubat 2021'den itibaren 2020-34909 ve 31 Mart 2022'den itibaren 2021-40170, SIU) ve Planlama Ofisi-UdeA (E01708-K ve ES03180101), Medellín, Kolombiya tarafından JCC'ye finanse edilmiştir. Fon sağlayıcılar veri toplama ve analizine, makale yazımına veya gönderimine katılmamıştır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
Absolute ethanol | Sigma Aldrich | 32221 | |
Acetone | Merck | 179124 | |
Acrylamide | Gibco BRL | 15512-015 | |
Ammonium persulfate | Panreac | 141138.1610 | |
Anti myosin I antibody | Sigma Aldrich | M4276 | Primary antibody |
Anti myosin II antibody | Sigma Aldrich | M8421 | Primary antibody |
Anti myosin IIA antibody | American Type Culture Collection | SC-71 | Primary antibody. Derived from HB-277 hybridoma |
Anti myosin IIB antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank | BF-F3-c | Primary antibody |
Bis-acrylamide | AMRESCO | 0172 | |
Bovine serum albumin | Thermo Scientific | B14 | |
Bradford reagent | Merck | 1.10306.0500 | |
Bromophenol blue | Carlo Erba | 428658 | |
Calcium carbonate | Merck | 102066 | |
Calcium dichloride (CaCl2) | Merck | 2389 | |
Chloroform | Sigma Aldrich | 319988 | |
Collagenase type 2 | Worthington | CLS-2/LS004176 | |
Consul-Mount | Thermo Scientific | 9990440 | |
Coomassie Brilliant blue R 250 | Merck | 112553 | |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma Aldrich | D2650 | |
Dithiothreitol (DTT) | AMRESCO | 0281 | |
Edetic acid (EDTA | AMRESCO | 0322 | |
Eosin Y | Sigma Aldrich | E4009 | |
Glycerol | Panreac | 1423291211 | |
Glycine | Panreac | 151340.1067 | |
Goat serum | Sigma Aldrich | G9023 | |
Hematoxylin | Thermo Scientific | 6765015 | |
HEPES | AMRESCO | 0511 | |
Hoechst 33258 | Sigma Aldrich | 861405 | |
Imidazole | AMRESCO | M136 | |
Isopentane | Sigma Aldrich | M32631 | |
Laminin | Sigma Aldrich | L2020 | |
Mag-Fluo-4, AM | Invitrogen | M14206 | Prepared only in DMSO. Pluronic acid is not required and should not be used to avoid fiber deterioration. |
Mercaptoethanol | Applichem | A11080100 | |
Methanol | Protokimica | MP10043 | |
Mice | Several | Several | For this manuscript, we only used C57BL/6 mice. However, some preliminary results have shown that the protocol works well for Swiss Webster mice of the same age and weight. |
Mowiol 4-88 | Sigma Aldrich | 81381 | |
N,N,N',N'-tetramethylethane-1,2-diamine (TEMED) | Promega | V3161 | |
N-benzyl-p-toluene sulphonamide (BTS) | Tocris | 1870 | |
Optimal cutting compound (OCT) | Thermo Scientific | 6769006 | |
Secondary antibody | Thermo Scientific | A-11001 | Goat anti-mouse IgG (H+L) Cross-Adsorbed Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 |
Sodium dodecil sulfate | Panreac | 1323631209 | |
TRIS 0.5 M, pH 6.8 | AMRESCO | J832 | |
Tris(Hydroxymethyl)aminomethane | AMRESCO | M151 | |
Triton X-100 | AMRESCO | M143 | |
Materials | |||
Dissection chamber | Custom-made | ||
Charged slides | Erie Scientific | 5951PLUS | |
Experimental bath chamber | Warner Instruments | RC-27NE2 | Narrow Bath Chamber with Field Stimulation, ensembled on a heated platform PH-6 |
Fine forceps | World Precision Instruments | 500338, 500230 | |
Fine scissors | World Precision Instruments | Vannas Scissors 501778 | |
Glass Pasteur pipettes | Several | Fire-polished tips | |
Glass vials with cap | Several | 2-3 mL volumen | |
Operating scissors | World Precision Instruments | 501223-G | |
Equipment | |||
Centrifuge | Thermo Scientific | SL 8R | |
Confocal microscope | Olympus | FV1000 | |
Cryostat | Leica | CM1850 | |
Digital camera | Zeiss | Erc 5s and Axio 305 | Axio 305, coupled to the Stemi 508 stereoscope, was used to take pictures during dissection; while Erc 5s or Axio 208, coupled to the Axio Observer A1 microscope, were used to take images of the isolated fibers and the immunofluorescence assays |
Digitizer | Molecular Devices | 1550A Digidata | |
Electrophoresis chamber | Bio Rad | Mini-Protean IV | |
Inverted microscope coupled to fluorescence | Zeiss | Axio Observer A1 | Coupled to an appropriate light source, filters and objectives for fluorescence |
Photomultiplier | Horiba | R928 tube, Hamamatsu, in a D104 photometer, Horiba | Coupled to the lateral port of the fluorescence microscope |
Stereoscope | Zeiss | Stemi 508 | |
Stimulator | Grass Instruments | S6 | |
Water bath | Memmert | WNE-22 | |
Xilol | Sigma Aldrich | 808691 | |
Software | |||
Free software for electrophoreses analyses | University of Kentucky | GelBandFitter v1.7 | http://www.gelbandfitter.org |
Free software for image analysis and morphometry | National Institutes of Health | ImageJ v1.54 | https://imagej.nih.gov/ij/index.html |
Licensed software for Ca2+ signals acquisition and analyses | Molecular Devices | pCLAMP v10.05 | https://www.moleculardevices.com |
Licensed software for statistical analyses and graphing | OriginLab | OriginPro 2019 | https://www.originlab.com/ |
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