Myocardial infarction (MI) is not only followed by impaired cardiac function but also by apoptosis in the amygdala, a brain region involved in the behavioral consequences of MI. This protocol describes how to induce MI, collect amygdala tissue and measure caspase-3 activity, a marker of apoptosis, therein.
El infarto de miocardio (IM) tiene a medio y largo plazo consecuencias dramáticas en los niveles fisiológicos y de comportamiento, pero los mecanismos involucrados aún no están claros. Nuestro laboratorio ha desarrollado un modelo de rata de síndrome post-MI que muestra alteraciones funcionales cardíacas, pérdida neuronal en el sistema límbico, déficits cognitivos y conductuales signos de depresión. A nivel neuronal, la caspasa-3 de activación media post-MI apoptosis en diferentes regiones límbicas, como la amígdala – alcanzando un máximo de 3 días después de la MI. Alteraciones cognitivas y conductuales aparecen 2-3 semanas después de la MI y éstas se correlacionan estadísticamente con medidas de actividad caspasa-3. El protocolo descrito aquí se utiliza para inducir MI, recoger el tejido de la amígdala y medir actividad caspasa-3 utilizando espectrofluorometría. Para inducir la MI, la arteria coronaria descendente se ocluye durante 40 min. El protocolo para la evaluación de la caspasa-3 de activación empieza 3 días después de MI: las ratas se sacrificaron y se aisló la amígdala RAPIDLY desde el cerebro. Las muestras se congelaron rápidamente en nitrógeno líquido y se mantuvieron a -80 ° C hasta su análisis real. La técnica que se realiza para evaluar la activación de la caspasa-3 se basa en la escisión de un sustrato (DEVD-AMC) por la caspasa-3, que libera un compuesto fluorogénico que se puede medir por espectrofluorometría. La metodología es cuantitativa y reproducible pero el equipo requerido es caro y el procedimiento para la cuantificación de las muestras consume mucho tiempo. Esta técnica se puede aplicar a otros tejidos, tales como el corazón y los riñones. DEVD-AMC puede sustituirse por otros sustratos para medir la actividad de otras caspasas.
Las caspasas o aspartato proteasas dirigida cisteína-dependientes son una familia de enzimas que están implicadas en diversos homeostasis processess 1. Las caspasas pueden clasificarse ampliamente en función de sus roles en la apoptosis o la inflamación. Caspasa-1, -4, -5 y -12 están involucrados en la inflamación, mientras que quienes se dedican a la apoptosis puede ser sub-clasificado como caspasas iniciadoras (caspasa-8 y -9) y caspasas verdugo (caspasa-3, -6 y -7 ).
Las caspasas desempeñan papeles importantes en muchas patologías, principalmente en trastornos en los que la apoptosis puede ser excesivo, como se observa después de un infarto de miocardio (MI) o isquemia cerebral.
En el modelo de rata del síndrome post-MI utilizado en nuestro laboratorio, se establece que se activa la caspasa-3 no sólo en el miocardio 2, sino también en el sistema límbico que está implicada en el control del estado de ánimo y emociones 3-6. También se ve que se activa la caspasa-3 en diferentes regionesdel sistema límbico, como la amígdala y el hipocampo, y esta activación picos alrededor de 3 días después de la lesión isquémica 4. Curiosamente, la caspasa-3 actividad se correlaciona con el post-MI alteraciones de comportamiento y su atenuación mediante intervenciones farmacológicas y nutricionales reduce estas lesiones, lo que sugiere una posible relación entre la caspasa-3 y post-MI depresión 7-12.
Caspasa-3 de activación se puede medir mediante diversas técnicas. Western Blot comprueba las propiedades enzimáticas de las caspasas y puede detectar enzimas activas, así como sus formas pro-enzima. Western Blot, sin embargo, es semi-cuantitativa, y pequeñas variaciones se puede perder por la debilidad de la relación señal-ruido de 13. Una mejor técnica se basa en la escisión de un sustrato (DEVD-AMC) por la caspasa-3 que libera un compuesto fluorogénico y se puede medir por espectrofluorometría. Caspasa-3 de activación es un marcador fiable de la apoptosis. Medición de la apoptosis can ser inestable debido a que la ventana de tiempo de ocurrencia es corto, y las células vecinas pueden fagocitar cuerpos apoptóticos o células 14. La apoptosis se puede confirmar más mediante otras técnicas, tales como Terminal desoxinucleotidil transferasa dUTP nick fin de etiquetado (TUNEL) de ensayo, que detecta la fragmentación de ADN resultante de las cascadas de señalización de apoptosis 6, o la relación de las proteínas pro / anti-apoptóticos, tales como Bax / Bcl2 6.
Nuestra experiencia con este protocolo en los últimos 10 años llevó a la identificación de las cuestiones metodológicas críticos. En primer lugar, la disección rápido del cerebro en un plato de Petri en hielo picado es importante para mantener la calidad de preparación. En segundo lugar, debe tenerse en cuenta que la sonicación tejido es más corto para la amígdala cerebral en comparación con otros tipos de tejidos, tales como el corazón (10 seg) o riñones (20 seg). En tercer lugar, el gran cuidado se debe tomar para mezclar cuidadosamente el sustrato antes de añadir a las muestras. Nos encontramos con señales variables cuando la secuencia de mezcla era inadecuada. En cuarto lugar, no hay burbujas deben estar presentes en la celda de cuarzo cuando se leen las muestras. De lo contrario, la señal podría ser alterado.
Hicimos un cambio en los últimos años para aumentar la reproducibilidad de los resultados: el aumento de volumen de sustrato para evitar el volumen de menos de 1 l. Sin embargo, las pequeñas variaciones pueden ocurrir entre ensayos sucesivos, y al menos 3 muestras de control deben ser usado paracontrol para variaciones. Medidas de fluorescencia de estos controles se promedian y la media se fija en el 100%. Medidas de fluorescencia en las muestras experimentales se transforman en porcentaje de las muestras de control.
Otra limitación de la técnica es que sólo se utiliza una porción de tejido y, por lo tanto, la caspasa-3 actividad podría ser subestimada. De hecho, la ventana de tiempo de la apoptosis es corto en cualquier célula dada y podría perderse a pesar de que se produce en las zonas vecinas en el momento de muestreo 1,4,15. Lo contrario también es posible: la apoptosis podría ser particularmente intensa en porciones de tejido, dando lugar a una sobreestimación de la caspasa-3 actividad. Se recomienda el uso de los tejidos restantes (la amígdala) para técnicas complementarias, tales como ensayos TUNEL o relación Bax / Bcl2 (véase la Introducción).
Espectrofluorometría tiene al menos dos ventajas sobre la transferencia Western. En primer lugar, se genera directamente datos cuantitativos. En segundo lugar, mide enzimática unsí mismo en lugar de proteína o la expresión del ARN, que puede ser no relacionado, y se sabe que la expresión de proteínas se puede aumentar sin ningún cambio en la actividad enzimática ctividad. Por otra parte, espectrofluorometría se puede realizar en otros tejidos o con diferentes especies de animales y se puede ajustar para otros subtipos de caspasas, con diferentes sustratos, por lo que las comparaciones de seguros puede ser hecho.
En conclusión, este documento demuestra el uso de espectrofluorometría para medir la caspasa-3 actividad en la amígdala, proporcionando evidencia de que la apoptosis se produce en esta región del sistema límbico 3 días después de un IM.
The authors have nothing to disclose.
. Este trabajo fue apoyado por una beca de Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá Kim Gilbert mantiene una beca de Fonds de la recherche du Québec – Santé.
Spectroflurometer | Photon technology Instrument (now Horiba) | Ratiomaster M-40 | with DeltaRAM Random Access Monochromator |
Respirator | Harvard apparatus | 683 | small animal ventilation |
Glass cuvette | NSG precision cells | 3G10 | Optical Glass (340-2,500nm) 10 mm path |
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