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.
אוטם שריר לב (MI) יש השלכות אמצע וארוך טווח דרמטיים ברמות הפיזיולוגיות והתנהגותיים, אך המנגנונים המעורבים עדיין אינם ברורים. המעבדה שלנו פיתחה מודל חולדה של תסמונת הפוסט-MI המציגה פונקציות לקויים של הלב, אובדן עצבי במערכת הלימבית, ליקויים קוגניטיביים וסימנים התנהגותיים של דיכאון. ברמה העצבית, caspase-3 הפעלה מתווכת אפופטוזיס לאחר האוטם הלבבי באזורים הלימבית שונים, כגון האמיגדלה – שהגיע לשיא בימים 3 לאחר אוטם לבבי. ליקויים קוגניטיביים והתנהגותיים מופיעים 2-3 שבועות לאחר אוטם לבבי ואלה לתאם סטטיסטיים עם מדדים של caspase-3 פעילות. הפרוטוקול המתואר כאן משמש כדי לגרום לאוטם לבבי, לאסוף רקמת האמיגדלה ולמדוד caspase-3 פעילות באמצעות spectrofluorometry. כדי לגרום לאוטם לבבי, העורק הכלל יורד הוא occluded במשך 40 דקות. הפרוטוקול להערכת caspase-3 הפעלה מתחיל 3 ימים לאחר אוטם לבבי: החולדות הקריבו והאמיגדלה מבודדת אונסיםdly מהמוח. דגימות קפואות במהירות בחנקן נוזלי והמשיכו ב -80 ° C עד ניתוח בפועל. הטכניקה שבוצעה על מנת להעריך caspase-3 הפעלה מבוססת על מחשוף של מצע (DEVD-AMC) על ידי caspase-3, אשר משחרר מתחם fluorogenic שניתן למדוד על ידי spectrofluorometry. המתודולוגיה היא כמותית ושחזור אבל הציוד הנדרש הוא יקר וההליך לכימות הדגימות הוא זמן רב. טכניקה זו יכולה להיות מיושמת על רקמות אחרות, כגון לב וכליות. ניתן להחליף DEVD-AMC על ידי מצעים אחרים כדי למדוד את הפעילות של caspases האחר.
Caspases או פרוטאזות המכוונת aspartate ציסטאין תלוי היא משפחה של אנזימים שמעורבים בprocessess הומאוסטזיס שונים 1. Caspases יכול להיות מסווג באופן כללי על פי תפקידיהם באפופטוזיס או דלקת. Caspase-1, -4, -5 ו-12 מעורבים בדלקת ואילו אלה העוסקים באפופטוזיס יכולים להיות תת-מסווג כcaspases יוזם (caspase-8 ו -9) וcaspases התליין (caspase-3, -6 ו-7 ).
Caspases לשחק תפקידים משמעותיים בפתולוגיות רבות, בעיקר בהפרעות בי אפופטוזיס יכול להיות מוגזם, כפי שנצפה לאחר אוטם שריר לב (MI) או איסכמיה מוחית.
במודל העכברים של תסמונת הפוסט-MI משמשת במעבדה שלנו, נקבע כי caspase-3 מופעל לא רק בשריר הלב 2, אלא גם במערכת הלימבית שמעורבת בשליטה על מצב רוח ורגשות 3-6. הוא גם ראה שcaspase-3 מופעל באזורים שוניםשל המערכת הלימבית, כגון האמיגדלה וההיפוקמפוס, ופסגות הפעלה זה סביב 3 ימים לאחר עלבון איסכמי 4. מעניין לציין, caspase-3 פעילות בקורלציה עם ליקויים התנהגותיים לאחר אוטם לבבי, וההנחתה שלה באמצעות התערבות תרופתית ותזונתית מפחיתה פציעות אלה, המצביע על קשר אפשרי בין caspase-3 ודיכאון לאחר אוטם לבבי 7-12.
Caspase-3 הפעלה ניתן למדוד על ידי טכניקות שונות. מערבי סופג ascertains המאפיינים האנזימטית של caspases ויכול לזהות אנזימים פעילים, כמו גם צורות פרו-האנזים שלהם. מערבי סופג, לעומת זאת, הוא חצי כמותית, ויכולים ללכת לאיבוד וריאציות קטנות באמצעות יחסי אות לרעש חלשים 13. טכניקה טובה יותר מבוססת על המחשוף של מצע (DEVD-AMC) על ידי caspase-3 שמשחרר מתחם fluorogenic וניתן למדוד על ידי spectrofluorometry. Caspase-3 הפעלה היא סמן אמין של אפופטוזיס. מדידה של CA אפופטוזיסn להיות לא יציב בגלל החלון של התרחשות הזמן קצר, ותאים שכנים יכולים phagocytize גופים או תאים אפופטוטיים 14. אפופטוזיס ניתן לאשר עוד יותר על ידי טכניקות אחרות, כגון תיוג סוף dUTP ניק assay מסוף deoxynucleotidyl transferase (TUNEL), שמזהה פיצול ה- DNA וכתוצאה ממפלים אפופטוטיים איתות 6, או היחס של חלבונים פרו / אנטי-אפופטוטיים, כגון Bax / Bcl2 6.
הניסיון שלנו עם פרוטוקול זה מעל 10 השנים האחרונות הוביל לזיהוי של בעיות מתודולוגיות קריטיות. ראשית, לנתיחה מוח מהירה בצלחת פטרי על קרח כתוש חשוב לשמור על איכות הכנה. שנית, הוא חייב להיות הבין שsonication רקמה קצר לאמיגדלה המוחית בהשוואה לסוגים אחרים של רקמות, כמו הלב (10 שניות) או כליות (20 שניות). שלישית, יש לנקוט בזהירות רבה כדי לערבב בזהירות את המצע לפני הוספתו לדגימות. נתקלנו אותות משתנים כאשר רצף הערבוב היה לקוי. רביעית, אין בועות צריכה להיות נוכחת בתא קוורץ בעת קריאת הדגימות. אחרת, את האות אפשר לשנות.
אנחנו עשינו שינוי בשנים האחרונות להגדיל את שחזור של התוצאות: הגדלת נפח מצע, כדי למנוע נפח של פחות מ 1 μl. ובכל זאת, שינויים קטנים עשויים להתרחש בין מבחני רצופים, ויש להשתמש לפחות 3 דגימות בקרה לשליטה לווריאציות. צעדי הקרינה של בקרות אלה בממוצע והממוצע מוגדר ב 100%. צעדי הקרינה בדגימות ניסוי הופכים באחוזים של דגימות הבקרה.
מגבלה נוספת של הטכניקה היא שרק חלק מהרקמה משמש, ולכן, caspase-3 פעילות יכולה לזלזל. ואכן, החלון של אפופטוזיס הזמן קצר בכל תא נתון ויכול להיות שלא נענו למרות שהיא מתרחשת באזורים הסמוכות בזמן דגימת 1,4,15. ההפך הוא גם אפשרי: אפופטוזיס יכול להיות אינטנסיבי במיוחד בחלקים של רקמה, וכתוצאה מכך הערכת יתר של caspase-3 פעילות. אנו ממליצים על השימוש ברקמות שנותרו (אמיגדלה) לטכניקות משלימות, כגון מבחני TUNEL או יחס Bax / Bcl2 (ראה מבוא).
יש Spectrofluorometry לפחות שני יתרונות על פני מערבי סופג. ראשית, אותו ישירות מייצר נתונים כמותיים. שנית, הוא מודד האנזימטיתctivity עצמו ולא חלבון או RNA ביטוי, אשר עשוי להיות קשורים, וזה ידוע כי ביטוי חלבון עשוי להיות מוגבר ללא כל שינוי בפעילות האנזימטית. יתר על כן, spectrofluorometry יכול להתבצע על רקמות אחרות או עם בעלי חיים שונים ויכולה להיות מותאם לתת caspase אחרים, עם מצעים שונים, כך ניתן לבצע השוואות שבטוחות.
לסיכום, מסמך זה מדגים את השימוש בspectrofluorometry למדוד caspase-3 פעילות באמיגדלה, מתן עדות אפופטוזיס המתרחש באזור זה של המערכת הלימבית 3 ימים לאחר אוטם לבבי.
The authors have nothing to disclose.
. עבודה זו נתמכה על ידי מענק ממדעי הטבע והנדסת מועצת מחקר של קנדה קים גילברט מחזיק מלגת לימודים מחטיבות דה לה משוכלל ונדיר du קוויבק – סנטה.
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 |
Sonicator | Cole Parmer | 4710 series | |
Spectrometer | Varian | Cary 50 Bio |