Измерение митохондриальных комплексов переноса электронов в ранее замороженной сердечной ткани от потомства свиноматки: модель для оценки изменений митохондриальной биоэнергетики, вызванных физической нагрузкой

Цель этого протокола состояла в том, чтобы предоставить подробные шаги для получения обогащенного митохондриями препарата из ранее замороженной сердечной ткани с новой технологией низкоэнергетического механического разрушения ткани, которая улучшает лизис тканей и извлечение митохондрий. При этом методе повышается эффективность экстракции без создания высокого напряжения сдвига или высокой температуры и достигается короткое время гомогенизации (10-12 с⁾¹.

Получение митохондрий из архивной замороженной ткани является ценным активом для выполнения как ^{функциональных2} , так и биохимических ^{исследований3,} которые в противном случае нелегко повторить в точных экспериментальных условиях. Классический гомогенизатор стекла Potter-Elvehjem Teflon pestle или гомогенизатор Dounce использовался и до сих пор используется в исследовательских лабораториях для гомогенизации мягких тканей, таких как печень, почки и мозг. Тем не менее, гомогенизация твердых тканей, таких как мышцы и сердце, требует большего времени гомогенизации, ферментной обработки, высокоскоростной гомогенизации и обширного пользовательского опыта. Это невыгодно для извлечения интактных органелл, таких как митохондрии, из твердых тканей, таких как мышцы и сердце. Способ, описанный в этом протоколе, используется для получения высокопродуктивного обогащенного митохондриями препарата для анализа белковых комплексов митохондриальной электронной транспортной цепи (ETC) и их суперкомплексного образования в тканях сердца, собранных от потомства, рожденного от тренируемой и сидячей свиноматки, замороженного в жидком азоте и хранящегося при -80 °C для будущего использования. Этот метод позволяет пользователю изолировать обогащенный митохондриями препарат из ранее замороженных архивных тканей.

Внешнее воздействие наноматериалов на беременных грызунов может негативно повлиять на сердечную функцию и митохондриальное дыхание и биоэнергетику на потомство во время ^{беременности4}. Тем не менее, вызванные аэробными упражнениями положительные изменения в биоэнергетике миоцитов плода во время беременности еще предстоит задокументировать. Тем не менее, новые исследования свидетельствуют о том, что материнские аэробные упражнения во время беременности оказывают положительное влияние на сердечную функцию ^плода5. Чтобы предоставить дополнительные доказательства, был проведен анализ продольного воздействия материнских упражнений на митохондриальные комплексы дыхательной цепи сердца потомства (т.е. комплекс I через комплекс V) во время беременности.

Это исследование имеет важное значение для здоровья, поскольку результаты могут свидетельствовать о том, что материнские физические упражнения улучшают эффективность производства энергии в сердечных митохондриях потомства потомства. В этом исследовании свиноматки (самки свиней) использовались в качестве животной модели по двум причинам: (i) физиология сердца аналогична ^{человеческой6}, и (ii) сбор сердечной ткани у потомства из разных временных периодов возможен при институциональном одобрении IACUC. Предлагаемое исследование направлено на то, чтобы ответить на многие фундаментальные вопросы, связывающие материнские физические упражнения и их потенциальное положительное влияние на клеточный и биохимический состав сердечной ткани потомства. Этот подход требует мягких, но эффективных методов выделения митохондрий из ранее замороженной сердечной ткани, полученных в результате длительных и дорогостоящих продольных исследований, которые рассматривали вопросы биоэнергетических изменений в сердечных миоцитах плода во время беременности. Метод, описанный в данном исследовании, позволяет использовать большие суммы ранее замороженной архивной ткани для обогащенной митохондриями подготовки как для аналитических, так и для функциональных исследований. Исследование также поможет заполнить пробел в знаниях в этой области, предоставив предварительные данные, которые могут привести к будущим исследованиям, определяющим влияние материнских упражнений на здоровье сердца в утробе матери и за ее пределами.