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.
心筋梗塞(MI)は、生理学的および行動レベルでの劇的な中・長期的な影響を持っていますが、関与するメカニズムはまだ不明です。私たちの研究室では、損なわれた心機能、大脳辺縁系におけるニューロン喪失、認知障害とうつ病の行動の兆候が表示され、MI後症候群のラットモデルを開発しました。 MI後の3日目にピークに達し – ニューロンのレベルでは、カスパーゼ3活性化は、扁桃体などの異なる辺縁地域で心筋梗塞後のアポトーシスを仲介します。認知および行動障害は、MI後2-3週間表示され、これらは、カスパーゼ3活性の測定値と統計的に相関しています。ここで説明するプロトコルは、MIを誘導する扁桃組織を収集し、分光分析を用いてカスパーゼ-3活性を測定するために使用されます。 MIを誘導するために、下行冠状動脈を40分間閉塞されます。ラットを屠殺し、扁桃体は、RAPIを単離した:カスパーゼ-3活性化を評価するためのプロトコルは、3日後に開始するMI脳からDLY。サンプルは、すぐに液体窒素中で凍結させ、実際の分析まで-80℃で保存されています。カスパーゼ3活性化を評価するために実行される手法は、分光分析によって測定することができる蛍光性化合物を放出するカスパーゼ-3による基質(DEVD-AMC)の開裂に基づきます。方法は、定量的および再現可能であるが、必要な機器は高価であり、サンプルを定量するための手順は、時間がかかります。この技法は、心臓や腎臓のような他の組織に適用することができます。 DEVD-AMCは、他のカスパーゼの活性を測定するために、他の基板に置き換えることができます。
カスパーゼまたはシステイン依存アスパラギン酸指向プロテアーゼは、さまざまなホメオスタシスprocessess 1に関与している酵素のファミリーです。カスパーゼは広くアポトーシスまたは炎症における役割に応じて分類することができます。カスパーゼ-1、-4、-5およびアポトーシスに従事したものは、イニシエーターカスパーゼ(カスパーゼ-8および-9)と実行カスパーゼとしてサブ分類することができるのに対し、-12は、炎症に関与している(カスパーゼ-3、-6および-7 )。
カスパーゼは、心筋梗塞(MI)または脳虚血後に観察されたように、主にアポトーシスが過剰であることができる疾患には、多くの病態において重要な役割を果たしています。
私たちの研究室で使用され、MI後症候群のラットモデルでは、カスパーゼ3が心筋2にも、気分や感情3-6の制御に関与している大脳辺縁系だけでなく活性化されることが確立されています。それはまた、カスパーゼ-3は異なる領域で活性化されていることがわかります大脳辺縁系の、そのような扁桃体や海馬、および虚血発作4の3日後の周りのこの活性化ピークとして。興味深いことに、カスパーゼ3活性は、MI後の行動障害と相関し、薬理学的および栄養介入を通じて、減衰はカスパーゼ3および心筋梗塞後のうつ病7-12の間の可能なリンクを示唆し、これらの傷害を軽減します。
カスパーゼ-3の活性化は様々な技術によって測定することができます。ウエスタンブロット法は、カスパーゼの酵素特性を把握し、活性酵素、ならびにそれらのプロ酵素の形態を検出することができます。ウェスタンブロッティングは、しかしながら、半定量的であり、小さな変動は、弱い信号対雑音比13を介して失われることがあります。より良い手法は、蛍光性化合物を放出し、分光分析により測定することができるカスパーゼ-3による基質(DEVD-AMC)の開裂に基づきます。カスパーゼ-3の活性化は、アポトーシスの信頼できるマーカーです。アポトーシスCAの測定nは発生の時間ウィンドウが短いため、不安定であること、及び隣接セルのアポトーシス体またはセル 14 を貪食できました。アポトーシスは、さらに、例えば、Baxのようにアポトーシスのシグナル伝達カスケード6、または抗アポトーシス/プロタンパク質の比から得られたDNA断片を検出するターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼdUTPニック末端標識(TUNEL)アッセイ、/のような他の技術によって確認することができますBCL2 6。
過去10年間で、このプロトコルでの経験は重要な方法論的問題の同定につながりました。まず、砕氷上にペトリ皿の急速な脳の解剖は、準備の品質を維持することが重要です。第二に、組織の超音波処理は、心臓(10秒)のような組織、または腎臓の他のタイプ(20秒)に比べて脳の扁桃体のために短いことが実現されなければなりません。第三に、細心の注意を注意深くサンプルに追加する前に、基材を混合するために取られるべきです。混合順序が不十分であったときに我々は変数の信号を検出しました。サンプルを読み込むときに第四に、気泡は石英セル中に存在してはなりません。そうでなければ、信号を変更することができます。
1μL未満の容量を回避するために、基板のボリュームを増やす:私たちは、結果の再現性を高めるために、ここ数年の変化をしました。それでも、小さな変動は、連続アッセイ間で発生する可能性があり、少なくとも3対照試料に使用されるべきですバリエーションの制御。これらのコントロールの蛍光測定値を平均化し、平均値を100%に設定されています。実験試料中の蛍光測定値は、対照サンプルの割合に変換されます。
技術の他の限界は、組織の一部のみが使用されることがあり、したがって、カスパーゼ3活性を過小評価することができます。実際、アポトーシスの時間ウィンドウは、任意のセル内の短絡であり、それは1,4,15サンプリング時に隣接する地域で発生しても見逃すことができました。その逆も可能です:アポトーシスは、カスパーゼ3活性の過大評価、その結果、組織の部分に特に強烈である可能性があります。当社は、TUNELアッセイまたはバックス/ Bcl2の比(概要を参照してください)などの補完的な技術、の残りの組織(扁桃体)の使用をお勧めします。
蛍光分光分析は、ウエスタンブロット法に比べて少なくとも2つの利点があります。まず、直接定量的データを生成します。第二に、酵素Aを測定しますctivity自体ではなく、無関係であってもよく、それは、タンパク質の発現は、酵素活性の変化なしに増大させることができることが知られているタンパク質またはRNA発現。また、分光蛍光分析は、他の組織または異なる動物種を用いて実施することができ、安全な比較を行うことができるように、別の基質と、他のカスパーゼのサブタイプのために調整することができます。
結論として、このドキュメントでは、アポトーシスが3日、MI後大脳辺縁系のこの領域で発生することの証拠を提供し、扁桃体におけるカスパーゼ3活性を測定する分光分析の使用方法を示しています。
The authors have nothing to disclose.
。サンテ-この作品は、自然科学とカナダの工学研究評議会からの助成金によってサポートされていましたキム・ギルバートは、フォン・ド・ラ・RECHERCHEケベックから学生の身分を保持しています。
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 |