Name: quantification of subcellular glycogen distribution in skeletal muscle fibers using transmission electron microscopy
Uploaded: 2022-02-07T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantification of Subcellular Glycogen Distribution in Skeletal Muscle Fibers using Transmission Electron Microscopy at JoVE.com

Bu çalışma İsveç Olimpiyat Komitesi tarafından desteklenmiştir.

İnsan biyopsisi yapılan iskelet kası örneklerini kullanan mevcut protokol, Güney Danimarka için Sağlık Araştırma Etiği Bölge Komiteleri (S-20170198) tarafından onaylanmıştır. Kas biyopsileri, deri altından lokal anestezi verildikten sonra emme ile Bergström iğnesi kullanılarak vastus lateralis kasından derideki bir kesi yoluyla elde edildi (insizyon başına %2 1-3 mL Lidokain). İzole edilmiş bütün sıçan kasları kullanılmışsa, Danimarka'daki Odense Üniversitesi Hastanesi'ndeki hay...

<ol>
	<li>Prats, C., Graham, T. E., Shearer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dynamic+life+of+the+glycogen+granule.">The dynamic life of the glycogen granule.</a> Journal of Biological Chemistry. 293 (19), 7089-7098 (2018).</li><li>Gollnick, P. D., Piehl, K., Saltin, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+glycogen+depletion+pattern+in+human+muscle+fibres+after+exercise+of+varying+intensity+and+at+varying+pedalling+rates.">Selective glycogen depletion pattern in human muscle fibres after exercise of varying intensity and at varying pedalling rates.</a> Journal of Physiology. 241 (1), 45-57 (1974).</li><li>James, J. H., 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=Stimulation+of+both+aerobic+glycolysis+and+Na+-K+-ATPase+activity+in+skeletal+muscle+by+epinephrine+or+amylin.">Stimulation of both aerobic glycolysis and Na+-K+-ATPase activity in skeletal muscle by epinephrine or amylin.</a> American Journal of Physiology Endocrinology Metabolism. 277 (1), 176-186 (1999).</li><li>Jensen, R., Nielsen, J., &#216;rtenblad, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+of+glycogenolysis+prolongs+action+potential+repriming+period+and+impairs+muscle+function+in+rat+skeletal+muscle.">Inhibition of glycogenolysis prolongs action potential repriming period and impairs muscle function in rat skeletal muscle.</a> Journal of Physiology. 598 (4), 789-803 (2020).</li><li>Green, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+important+is+endogenous+muscle+glycogen+to+fatigue+in+prolonged+exercise.">How important is endogenous muscle glycogen to fatigue in prolonged exercise.</a> Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 69 (2), 290-297 (1991).</li><li>Fitts, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+mechanisms+of+muscle+fatigue.">Cellular mechanisms of muscle fatigue.</a> Physiological Reviews. 74 (1), 49-94 (1994).</li><li>Wanson, J. C., Drochmans, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+the+sarcoplasmic+reticulum+in+glycogen+metabolism.">Role of the sarcoplasmic reticulum in glycogen metabolism.</a> Journal of Cellular Biology. 54 (2), 206-224 (1972).</li><li>Schmalbruch, H., Kamieniecka, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+types+in+the+human+brachial+biceps+muscle.">Fiber types in the human brachial biceps muscle.</a> Experimental Neurology. 44 (2), 313-328 (1974).</li><li>Drochmans, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+of+glycogen.+Electron+microscopic+study+of+the+negative+stains+of+particulate+glycogen.">Morphology of glycogen. Electron microscopic study of the negative stains of particulate glycogen.</a> Journal of Ultrastructure Research. 6, 141-163 (1962).</li><li>Thiery, J. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+polysaccharides+on+thin+sections+by+electron+microscopy.">Demonstration of polysaccharides on thin sections by electron microscopy.</a> Journal of Microscopy. 6, 987-1018 (1967).</li><li>De Bruijn, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycogen,+its+chemistry+and+morphologic+appearance+in+the+electron+microscope.+I.+A+modified+OsO4+fixative+which+selectively+contrasts+glycogen.">Glycogen, its chemistry and morphologic appearance in the electron microscope. I. A modified OsO4 fixative which selectively contrasts glycogen.</a> Journal of Ultrastructural Research. 42 (1), 29-50 (1973).</li><li>Robinson, J. M., Karnovsky, M. L., Karnovsky, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycogen+accumulation+in+polymorphonuclear+leukocytes,+and+other+intracellular+alterations+that+occur+during+inflammation.">Glycogen accumulation in polymorphonuclear leukocytes, and other intracellular alterations that occur during inflammation.</a> The Journal of Cell Biology. 95 (3), 933-942 (1982).</li><li>Rybicka, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycosomes+-+the+organelles+of+glycogen+metabolism.">Glycosomes - the organelles of glycogen metabolism.</a> Tissue and Cell. 28 (3), 253-265 (1996).</li><li>Gadisseux, J. F., Evrard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glial-neuronal+relationship+in+the+developing+central+nervous+system.+A+histochemical-electron+microscope+study+of+radial+glial+cell+particulate+glycogen+in+normal+and+reeler+mice+and+the+human+fetus.">Glial-neuronal relationship in the developing central nervous system. A histochemical-electron microscope study of radial glial cell particulate glycogen in normal and reeler mice and the human fetus.</a> Developmental Neuroscience. 7 (1), 12-32 (1985).</li><li>Frid&#233;n, J., Seger, J., Ekblom, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+periodic+acid-thiosemicarbazide-silver+proteinate+staining+for+ultrastructural+assessment+of+muscle+glycogen+utilization+during+exercise.">Implementation of periodic acid-thiosemicarbazide-silver proteinate staining for ultrastructural assessment of muscle glycogen utilization during exercise.</a> Cell Tissue Research. 242 (1), 229-232 (1985).</li><li>Marchand, I., 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=Quantification+of+subcellular+glycogen+in+resting+human+muscle:+granule+size,+number,+and+location.">Quantification of subcellular glycogen in resting human muscle: granule size, number, and location.</a> Journal of Applied Physiology. 93 (5), 1598-1607 (2002).</li><li>Marchand, I., 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=Quantitative+assessment+of+human+muscle+glycogen+granules+size+and+number+in+subcellular+locations+during+recovery+from+prolonged+exercise.">Quantitative assessment of human muscle glycogen granules size and number in subcellular locations during recovery from prolonged exercise.</a> Journal of Physiology. 580, 617-628 (2007).</li><li>Sun, R. C., 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=Nuclear+Glycogenolysis+Modulates+Histone+Acetylation+in+Human+Non-Small+Cell+Lung+Cancers.">Nuclear Glycogenolysis Modulates Histone Acetylation in Human Non-Small Cell Lung Cancers.</a> Cell Metabolism. 30 (5), 903-916 (2019).</li><li>Jensen, R., 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=Heterogeneity+in+subcellular+muscle+glycogen+utilisation+during+exercise+impacts+endurance+capacity+in+men.">Heterogeneity in subcellular muscle glycogen utilisation during exercise impacts endurance capacity in men.</a> Journal of Physiology. 598 (19), 4271-4292 (2020).</li><li>Nielsen, J., Schr&#248;der, H. D., Rix, C. G., &#216;rtenblad, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+effects+of+subcellular+glycogen+localization+on+tetanic+relaxation+time+and+endurance+in+mechanically+skinned+rat+skeletal+muscle+fibres.">Distinct effects of subcellular glycogen localization on tetanic relaxation time and endurance in mechanically skinned rat skeletal muscle fibres.</a> Journal of Physiology. 587 (14), 3679-3690 (2009).</li><li>Nielsen, J., Cheng, A. J., &#216;rtenblad, N., Westerblad, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subcellular+distribution+of+glycogen+and+decreased+tetanic+Ca2++in+fatigued+single+intact+mouse+muscle+fibres.">Subcellular distribution of glycogen and decreased tetanic Ca2+ in fatigued single intact mouse muscle fibres.</a> Journal of Physiology. 592 (9), 2003-2012 (2014).</li><li>Mead, A. F., 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=Fundamental+constraints+in+synchronous+muscle+limit+superfast+motor+control+in+vertebrates.">Fundamental constraints in synchronous muscle limit superfast motor control in vertebrates.</a> eLife. 6, 29425 (2017).</li><li>Nielsen, J., Johnsen, J., Pryds, K., &#216;rtenblad, N., B&#248;tker, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+subcellular+glycogen+distribution+and+sarcoplasmic+reticulum+Ca2++handling:+effects+of+ischaemia,+reperfusion+and+ischaemic+preconditioning.">Myocardial subcellular glycogen distribution and sarcoplasmic reticulum Ca2+ handling: effects of ischaemia, reperfusion and ischaemic preconditioning.</a> Journal of Muscle Research and Cellular Motility. 42 (1), 17-31 (2021).</li><li>Nielsen, J., Holmberg, H. C., Schr&#248;der, H. D., Saltin, B., &#216;rtenblad, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+skeletal+muscle+glycogen+utilization+in+exhaustive+exercise:+role+of+subcellular+localization+and+fibre+type.">Human skeletal muscle glycogen utilization in exhaustive exercise: role of subcellular localization and fibre type.</a> Journal of Physiology. 589 (11), 2871-2885 (2011).</li><li>Weibel, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Stereological Methods. Vol. 2: Theoretical Foundations. , (1980).</li><li>Gundersen, H. J., 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=Some+new,+simple+and+efficient+stereological+methods+and+their+use+in+pathological+research+and+diagnosis.">Some new, simple and efficient stereological methods and their use in pathological research and diagnosis.</a> APMIS. 96 (5), 379-394 (1988).</li><li>Saltin, B., Gollnick, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle+adaptability:+significance+for+metabolism+and+performance.">Skeletal muscle adaptability: significance for metabolism and performance.</a> Handbook of Physiology. Skeletal Muscle. 10, 555-632 (1983).</li><li>Howard, C. V., Reed, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Unbiased Stereology. Three-dimensional Measurement in Microscopy. , (2005).</li><li>Nielsen, J., 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=Subcellular+localization-dependent+decrements+in+skeletal+muscle+glycogen+and+mitochondria+content+following+short-term+disuse+in+young+and+old+men.">Subcellular localization-dependent decrements in skeletal muscle glycogen and mitochondria content following short-term disuse in young and old men.</a> American Journal of Physiology Endocrinology Metabolism. 299 (6), 1053-1060 (2010).</li><li>Hokken, R., 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=Subcellular+localization-+and+fibre+type-dependent+utilization+of+muscle+glycogen+during+heavy+resistance+exercise+in+elite+power+and+Olympic+weightlifters.">Subcellular localization- and fibre type-dependent utilization of muscle glycogen during heavy resistance exercise in elite power and Olympic weightlifters.</a> Acta Physiologica (Oxford). 231 (2), 13561 (2021).</li><li>Nielsen, J., Farup, J., Rahbek, S. K., de Paoli, F. V., Vissing, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+glycogen+storage+of+a+subcellular+hot+spot+in+human+skeletal+muscle+during+early+recovery+from+eccentric+contractions.">Enhanced glycogen storage of a subcellular hot spot in human skeletal muscle during early recovery from eccentric contractions.</a> PLoS One. 10 (5), 0127808 (2015).</li><li>Sj&#246;str&#246;m, 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=Morphometric+analyses+of+human+muscle+fiber+types.">Morphometric analyses of human muscle fiber types.</a> Muscle Nerve. 5 (7), 538-553 (1982).</li><li>Gejl, K. D., 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=Local+depletion+of+glycogen+with+supramaximal+exercise+in+human+skeletal+muscle+fibres.">Local depletion of glycogen with supramaximal exercise in human skeletal muscle fibres.</a> Journal of Physiology. 595 (9), 2809-2821 (2017).</li><li>Stanley, W. C., Recchia, F. A., Lopaschuk, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+substrate+metabolism+in+the+normal+and+failing+heart.">Myocardial substrate metabolism in the normal and failing heart.</a> Physiological Reviews. 85 (3), 1093-1129 (2005).</li></ol>

Yöntemin kritik adımı, fiksasyon sonrası sırasında potasyum ferrosiyanür ile indirgenmiş osmiyum kullanılmasıdır. Glikojen tespiti için bu modifiye fiksatifin seçiciliği kimya ile tam olarak açıklanamaz, ancak aynı zamanda glikojen içermediği bilinen dokularda veya hücre dışı boşlukta bu tür parçacıkların tespit edilmediğini gösteren deneysel bulguları da içerir11.
Kritik parametreler, tahminlerin hassasiyeti ve elyaftan elyafa varyasyond...

Glikojen partikülleri, glikozun dallanmış polimerlerinden ve çeşitli ilişkili proteinlerden1 oluşur ve yüksek metabolik talepler sırasında önemli bir yakıt oluşturur2. Yaygın olarak tanınmamasına rağmen, glikojen parçacıkları aynı zamanda bazı hücre altı proseslerin, plazma glikozu ve yağ asitleri gibi diğer ve daha uzun ömürlü yakıtların mevcudiyetine rağmen tercihen glikojen kullandığı yerel bir yakıt oluşturur3,4.
Glikojen depolamanın hücre altı spesifik lokalize bir yakıt olarak depolanmasının önemi, çeşitli derlemelerde tartışılmıştır5,6 esas olarak glikojen iletimi elektron mikroskobu (TEM)7,8 ile glikojen hücre altı dağılımının en eski belgelerinden bazılarına dayanmaktadır. İlk çalışmalarda histokimyasal boyama tekniklerinden negatif ve pozitif boyamalara kadar glikojen kontrastını arttırmak için farklı protokoller kullanılmıştır9,10. Önemli bir metodolojik gelişme, glikojen parçacıklarının kontrastını önemli ölçüde artıran potasyum ferrosiyanürle indirgenmiş osmiyum11,12,13,14 ile rafine edilmiş fiksasyon sonrası protokoldü. Bu rafine protokol, egzersize bağlı glikojen tükenmesi konusundaki öncü çalışmaların bazılarında kullanılmamıştır15, ancak Graham ve meslektaşları tarafından yeniden tanıtılmıştır16,17.
2 boyutlu görüntülere dayanarak, glikojenin hücre altı dağılımı çoğunlukla üç havuzda bulunan glikojen parçacıkları olarak tanımlanır: subsarkolemmal (yüzey zarının hemen altında), intermiyofibriller (miyofibriller arasında) veya intramiyofibriller (miyofibriller içinde). Bununla birlikte, glikojen parçacıkları, örneğin sarkoplazmik retikulum7 veya çekirdekler18 ile ilişkili olarak da tanımlanabilir. Hücre altı dağılıma ek olarak, TEM tarafından tahmin edilen glikojen içeriğinin avantajı, nicelemenin tek lif seviyesinde yapılabilmesidir. Bu, lif-lif değişkenliğinin araştırılmasına ve mitokondri ve lipit damlacıkları olarak lif tipleri ve hücresel bileşenlerle korelasyon analizlerine olanak tanır.
Burada, iskelet kası liflerindeki üç yaygın hücre altı glikojen havuzunun (subsarkolemmal, intermiyofibriller ve intramiyofibriller) TEM tarafından tahmin edilen fiber tipine özgü hacimsel içeriği için protokol açıklanmaktadır. Yöntem, insanlardan iskelet kaslarına uygulanmıştır19, sıçanlar20 ve fareler21; kuşların ve balıkların yanı sıra22; ve sıçanlardan kardiyomiyositler23.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,2-Propylene oxide</td>
			<td>Merck</td>
			<td>75-56-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Embedding 812 resin medium kit</td>
			<td>Taab</td>
			<td>T031</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutaraldehyde solution 25%</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1.04239.0250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ITEM</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td>Imaging software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica EM AC20</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td>Automatic contrasting system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OSIS Veleta digital camera</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Osmium tetroxide 4% solution</td>
			<td>Polysciences</td>
			<td>0972A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Philips CM 100 Transmission EM</td>
			<td>Philips</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hexacyanoferrate (II) trihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>455989-245G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium cacodylatbuffer 0,2 M ph 7.4</td>
			<td>Ampliqon.com</td>
			<td>AMPQ40989.0500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra-microtome Leica UC7</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrostain lead citrate 3%, stabilised solution</td>
			<td>Leica</td>
			<td>16707235</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl acetate dihydrate</td>
			<td>Polysciences</td>
			<td>6159-44-0</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantification of subcellular glycogen distribution in skeletal muscle fibers using transmission electron microscopy

İletim elektron mikroskobu kullanımı ile, bireysel kas lifleri içeren sabit numunelerin yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde edilebilir. Bu, hacim fraksiyonları, yüzey alanı / hacim oranları, morfometri ve farklı hücre altı yapıların fiziksel temas bölgeleri gibi ultrayapısal yönlerin nicelleştirilmesini sağlar. 1970'lerde, hücrelerde glikojen boyamasının arttırılması için bir protokol geliştirildi ve transmisyon elektron mikroskobu kullanılarak glikojen ve glikojen parçacık boyutunun hücre altı lokalizasyonu üzerine bir dizi çalışmanın yolunu açtı. Çoğu analiz, glikojen kas lifleri içinde homojen olarak dağılmış gibi yorumlarken, sadece tek bir değer (örneğin, ortalama bir konsantrasyon) sağlarken, iletim elektron mikroskobu, glikojenin farklı hücre altı bölmelerde bulunan ayrık glikojen parçacıkları olarak depolandığını ortaya koymuştur. Burada, doku toplanmasından, bireysel iskelet kası liflerinin farklı hücre altı bölmelerindeki glikojen hacim fraksiyonunun ve parçacık çapının kantitatif olarak belirlenmesine kadar adım adım protokol açıklanmaktadır. 1) Doku örneklerinin nasıl toplanacağı ve boyanacağı, 2) görüntü analizlerinin ve veri işlemenin nasıl yapılacağı, 3) tahminlerin hassasiyetinin nasıl değerlendirileceği, 4) kas lifi tipleri arasında ayrım yapılacağı ve 5) metodolojik tuzakların ve sınırlamaların nasıl yapılacağına ilişkin hususlar yer almaktadır.

Bu protokolü kullanarak, glikojen parçacıkları siyah ve farklı görünür (Şekil 1 ve Şekil 2). Glikojen normal değerleri Şekil 3'te gösterilmiştir. Bu veriler, önceki farklı çalışmalarda toplanan 41 sağlıklı genç erkekten toplam 362 liflere dayanmaktadır19,24,29,30,31.<sup ...

Watch this Scientific Journal Video about Quantification of Subcellular Glycogen Distribution in Skeletal Muscle Fibers using Transmission Electron Microscopy at JoVE.com

Quantification of Subcellular Glycogen Distribution in Skeletal Muscle Fibers using Transmission Electron Microscopy

Modifiye edilmiş bir fiksasyon sonrası prosedür, dokudaki glikojen parçacıklarının kontrastını arttırır. Bu yazıda, iskelet kasında lif tipine özgü hücre altı glikojen dağılımı hakkında tarafsız ve nicel veriler elde etmek için dokunun nasıl ele alınacağını, görüntülemenin nasıl yapılacağını ve stereolojik yöntemlerin nasıl kullanılacağını açıklayan adım adım bir protokol sunulmaktadır.

İskelet Kas Liflerinde Subsellüler Glikojen Dağılımının İletim Elektron Mikroskobu Kullanılarak Ölçülmesi

With the use of transmission electron microscopy, high-resolution images of fixed samples containing individual muscle fibers can be obtained. This ...

Tek hücrelerde ve hücre altı organizasyonlarda glikojen içeriğinin ölçülmesi önemlidir, çünkü çoğu hücre tipinde, tek hücreler değişen fizyolojik koşullara ve hastalıklara farklı şekilde adapte olurlar. Bu nedenle, bu tekniğin temel avantajı, iletim elektron mikroskobundaki çok yüksek çözünürlüktür. Bu, lokalize hücre altı yapılara sahip olma olasılığını artırır ve ayrıca buradaki teknikteki bu içerikte, glikojen boyamasının antikorsuz olması önemlidir.Yani, endişelenecek herhangi bir özgüllüğümüz yok. Glikojen üzerinde daha iyi bir kontrast elde etmek için, potasyum ferrosiyanür yerine% 1.5 potasyum ferrosiyanür kullanın. İki mililitrelik bir mikro merkezleme tüpünde 0.1 molar sodyum kakodilat tamponuna% 2.5 glutaraldehit ekleyerek, birincil fiksatif çözeltinin 1.6 mililitresini hazırlayın.En fazla 14 gün boyunca beş santigrat derecede saklayın. Herhangi bir yönde maksimum bir milimetre çapına sahip olan ve enine kesitten daha uzunlamasına daha uzun olan kas biyopsisinden veya tüm kastan küçük bir örneği izole edin. Numuneyi soğuk primer fiksasyon çözeltisini içeren tüpe yerleştirin.24 saat boyunca beş santigrat derecede saklayın. Daha sonra numuneyi 0.1 molar sodyum kakodilat tamponunda dört kez yıkayın. Transfer pipetlerini kullanarak, numuneye dokunulmadan kullanılmış tamponu tüpten çıkarın ve taze tamponu ekleyin.Numuneyi% 1 ozmiyum tetroksit ve% 1.5 potasyum ferrosiyanür ile 0.1 molar sodyum kakodilat tamponunda dört santigrat derecede 120 dakika boyunca sabitleyin. Numuneyi oda sıcaklığında çift damıtılmış suda iki kez durulayın. Oda sıcaklığında derecelendirilmiş bir etanol serisine batırılarak kurutun.Belirtilen hacim oranlarını kullanarak oda sıcaklığında propilen oksit ve epossidik reçine dereceli karışımlarla numuneye sızın. Ertesi gün, numuneleri kalıplara% 100 taze possidik reçineye gömün ve 48 saat boyunca 60 santigrat derecede polimerize edin. Bir numunenin bloğunu ultramikrotom tutucuya monte edin.Doku seviyesine ulaşmak için yüzeydeki bloğu bir tıraş bıçağı ile kesin. Numunenin önüne bir elmas bıçak takın ve numune yüzeyini bıçağa paralel olarak hizalayın. Numunenin yönünü kontrol etmek için elmas bıçakla bir mikrometre kalınlığında yarı ince bir bölüm üretin.Işık mikroskobu ile gözlem için yarı ince kesiti toluidin mavisi ile lekeleyin. Ardından, uygun ultra ince bölümler elde etmek için ilgi alanını azaltmak için bloğu daha da kesin. İkinci bir elmas bıçakla 60 ila 70 nanometre kalınlığındaki ultra ince kesitleri kesin.Mükemmel bir döngü kullanarak bütün bir bakır ızgara üzerinde bir ila iki bölüm toplayın. Kesitleri kontrast oluşturmak için, ızgaraları 20 dakika boyunca uranil asetat çözeltisine batırın ve ızgaraları çift damıtılmış suda yıkayın ve ardından ızgaraları 15 dakika boyunca kurşun sitrat içine daldırın ve ızgaraları çift damıtılmış suda tekrar yıkayın. İletim elektron mikroskobu bilgisayarını ve görüntü kayıt yazılımını açın, dijital Yavaş Tarama CCD Kamera ve ilgili görüntüleme yazılımı ile dijital görüntüleri kaydedin.Izgarayı mikroskop aşamasında birden fazla bölümle yerleştirdikten sonra, en kaliteli bölümleri seçmek ve kas liflerinin yönünü belirlemek için ızgarayı başlangıçta düşük büyütmede tarayın. Bir sonraki odak, 30.000'in üzerindeki büyütmedeki görüntü, ışın bölümdeki çevresel bir fiber üzerinde ortalanmış ve istenen büyütmede bir saniyelik pozlama süresiyle görüntüleri kaydedin. Tarafsız sonuçlar elde etmek için görüntülerin fiberin uzunluğu ve genişliği boyunca rastgele bir bot sistematik düzeninde dağıtıldığından emin olun ve altı ila 10 fiber görüntülenene kadar görüntülemeyi tekrarlayın.Dosyayı ve ardından aç'ı tıklatarak görüntüleri J resmine aktarın. Analiz et'e tıklayarak genel ölçeği görüntünün orijinal boyutuyla eşleşecek şekilde ayarlayın ve ardından ölçeği ayarlayın. Yakınlaştırmak için% 100 resme tıklayın, yakınlaştırmaya gidin ve tıklayın.Araçlar menüsünden düz çizgi aracını kullanarak miyofibriller uzayın görüntüsü başına bir Z-diskin kalınlığını ölçün ve altı ila 10 fiberin her birinin ortalama Z-disk kalınlığını hesaplayın. Subsarkolemmal bölgenin hemen altında görülebilen en dıştaki miyofibrilin uzunluğunu ölçmek için parçalı çizgi aracını kullanın. Bir ızgara eklemek için analize tıklayın, araçları seçin ve ardından ızgarayı seçin.Şimdi nokta başına alanı 32.400 nanometre kare olarak ayarlayın. Bir çaprazın subsarkolemmal glikojene çarptığı 12 subsarkolemmal görüntüde mevcut uzunluktaki isabet sayısını sayın. Analize tıklayarak bir ızgara ekleyin, ardından araçları seçin, ardından ızgara ve nokta başına alanı 160.000 nanometre karede ayarlayın.Bir çaprazın intramiyofibriler boşluğa çarptığı 12. miyofibriller görüntülerdeki isabet sayısını sayın. Sonra tekrar, bir ızgara eklemek için analize tıklayın, araçları seçin ve ardından ızgarayı seçin. Şimdi nokta başına alanı 3.600 nanometre kareye ayarlayın.Bir çaprazın intramiyofibriler glikojene çarptığı 12. miyofibriller görüntülerdeki isabet sayısını sayın. Analize tıklayarak bir ızgara ekleyin, ardından araçları seçin, ardından ızgara ve nokta başına alanı 32.400 nanometre kareye ayarlayın. Bir çaprazın intermiyofibriller glikojene çarptığı 12. miyofibriller görüntülerdeki isabet sayısını sayın.Glikojen parçacıklarını rastgele seçmek için 32.400 nanometre karelik ızgarayı kullanarak, sol üst kare ile başlayın ve gerekirse sola hareket edin. Düz çizgi aracını kullanarak, lif başına havuz başına ortalama 60 parçacık elde etmek için 12 görüntünün her biri için her havuzun rastgele seçilmiş beş glikojen parçacığının çapını ölçün. Bu şekil üç glikojen havuzunun normal değerlerini göstermektedir.İntermiyofibriller glikojen değerlerinin normale yakın dağıldığı, oysa hem intramiyofibriler hem de subsarkolemmal glikojenin, liflerin bazen aşırı miktarda glikojene sahip olduğu yerlerde çarpık dağılım gösterdiği gözlenebilir. Tüm adımlar arasında potasyum ferrosiyanür kullanmak çok önemlidir. Glikojen analizi, diğer önemli metabolik bileşenlerin glikojen ve kas sağlığı ile nasıl ilişkili olduğunu anlamamızı geliştirebilecek mitokondri ve lipit damlacıklarının analizi ile birleştirilebilir.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Method to Visualize and Analyze Membrane Interacting Proteins by Transmission Electron Microscopy

Yöntem gözünüzde canlandırın ve Transmisyon Elektron Mikroskobu Membran Etkileşen Proteinler Analiz için

Monotopic proteins exert their function when attached to a membrane surface, and such interactions depend on the specific lipid composition and on the ...

Improved Protocol for Chromatin Immunoprecipitation from Mouse Skeletal Muscle

Kromatin Immunoprecipitation üzerinden fare kas iskelet için geliştirilmiş iletişim kuralı

We describe an efficient and reproducible protocol for the preparation of chromatin from adult mouse skeletal muscle, a physically resistant tissue with a ...

Analysis of &#946;-Amyloid-induced Abnormalities on Fibrin Clot Structure by Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy

Analysis of ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-Amyloid-induced Abnormalities on Fibrin Clot Structure by Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy

β-amiloid-indüklenen anormallikler Fibrin pıhtısı yapısına spektroskopisi ve elektron mikroskobu tarama Analizi

This article presents methods for generating in vitro fibrin clots and analyzing the effect of beta-amyloid (A&#946;) protein on clot formation and ...

Preparation of Sample Support Films in Transmission Electron Microscopy using a Support Floatation Block

Destek Yüzdürme Bloğu Kullanılarak İletim Elektron Mikroskopisinde Numune Destek Filmlerinin Hazırlanması

Structure determination by cryo-electron microscopy (cryo-EM) has rapidly grown in the last decade; however, sample preparation remains a significant ...

Micropatterning Transmission Electron Microscopy Grids to Direct Cell Positioning within Whole-Cell Cryo-Electron Tomography Workflows

Tüm Hücreli Kriyo-Elektron Tomografi İş Akışlarında Doğrudan Hücre Konumlandırmasına Mikropatterning İletim Elektron Mikroskopi Izgaraları

Whole-cell cryo-electron tomography (cryo-ET) is a powerful technology that is used to produce nanometer-level resolution structures of macromolecules ...

Measurement of Protein Import Capacity of Skeletal Muscle Mitochondria

İskelet Kas Mitokondrilerinin Protein İthalat Kapasitesinin Ölçümü

Mitochondria are key metabolic and regulatory organelles that determine the energy supply as well as the overall health of the cell. In skeletal muscle, ...

Determination of Glucan Chain Length Distribution of Glycogen Using the Fluorophore-Assisted Carbohydrate Electrophoresis (FACE) Method

Determination of Glucan Chain Length Distribution of Glycogen Using the Fluorophore-Assisted Carbohydrate Electrophoresis FACE Method

Florofor Destekli Karbonhidrat Elektroforezi (FACE) Yöntemi Kullanılarak Glikojen Glukan Zincir Uzunluğu Dağılımının Belirlenmesi

Glycogen particles are branched polysaccharides composed of linear chains of glucosyl units linked by &#945;-1,4 glucoside bonds. The latter are attached ...

Routine Collection of High-Resolution cryo-EM Datasets Using 200 KV Transmission Electron Microscope

200 KV İletim Elektron Mikroskobu Kullanarak Yüksek Çözünürlüklü Kriyo-EM Veri Kümelerinin Rutin Toplanması

Cryo-electron microscopy (cryo-EM) has been established as a routine method for protein structure determination during the past decade, taking an ...

High-Throughput Quantification of the Synthesis and Distribution of mtDNA

High-Throughput Image-Based Quantification of Mitochondrial DNA Synthesis and Distribution

High-Throughput Image-Based Quantification of Mitochondrial DNA Synthesis and Distribution (Video) | JoVE 

Mitokondriyal DNA Sentezi ve Dağılımının Yüksek Verimli Görüntü Tabanlı Nicelleştirilmesi

The vast majority of cellular processes require a continuous supply of energy, the most common carrier of which is the ATP molecule. Eukaryotic cells ...