Autofluorescence kā neinvazīvs novecošanās un uzlabotas glikācijas galaproduktu biomarķieris Cistanche Tubulosa
Apr 11, 2023
DISKUSIJA
Iepriekš autofluorescence tika izmantota, lai uzraudzītu lipofuscīnu, vecuma pigmentu, kā novecošanās biomarķieri.4,13. Lai gan mēs novērojām sarkanoFluorescence, kas liecina par lipofuscīnu, kā redzams iepriekšējos pētījumos9, zilsFluorescence tika konstatēta agrākā dzīves posmā, kad tārpi tika pārbaudīti, izmantojot M165 FCfluorescences stereomikroskops (Leica Microsystems, Tokija, Japāna) (dati nav parādīti). Šī pētījuma mērķis bija pārbaudīt, vai zilā autofluorescence varētu kalpot kā jutīgāks marķieris atsevišķu tārpu novecošanās izsekošanai.

Cistanche ParAnti-novecošanās
Pretnovecošanās Cistanche produkts ir gatavs nosūtīšanai
TheFluorescence, ko mēra atsevišķiem tārpiem, palielinājās līdz ar vecumu; jo mazāk tārpuFluorescēts, jo ilgāks viņu dzīves ilgums. Tādējādi zilsfluorescence var nodrošināt alternatīvu biomarķieri novecošanās izsekošanai. Tomēr Pincus et al. ziņoja, ka tārpi, kas pēc tam nomira (24 stundu laikā)Fluorescēts kinurenīna biosintēzes dēļ; šie pētnieki nosauca šo zilo gaismu"nāviFluorescence". Tiek ziņots, ka nāveFluorescence reflekts emisija ar antranilskābes glikozilētu formu, ko ražo kinurenīna ceļš; autoFluorescējošais materiāls tiek konstatēts lizosomām līdzīgās zarnu granulās31. Šī zilā gaisma varētu būt tas pats nāves marķieris, ko Coburn et al. gadā novērotsC. elegansvairākas stundas pirms un pēc nāves, un tiek ziņots, ka tas tika novērots gan jauniem tārpiem, kas tika pakļauti nāvējošiem ievainojumiem, gan tārpiem, kas dabiski mirst no vecuma. Patiešām, mēs novērojām, kalaipns-1mutants, kuram trūkst kinurenināzes aktivitātes, bija mazāk autofluorescējošs nekā savvaļas tipam. Tomēr mūsu rezultāti liecināja, ka daļa zilāsFluorescence ir saistīta ar novecošanu, nevis ar nāvi. Jo īpaši, kā parādīts attēlā.3b, novecojošiem tārpiem bija palielināta zilā krāsaFluorescence pat tad, ja neietver datus, kas iegūti 2 dienu laikā pirms nāves. Turklāt tārpi joprojāmFluoresced vairāk līdz ar novecošanos, neatkarīgi no stāvokļakynu-1gēns. SamazinātsFluorescence inkynu-1Tādējādi mutantam vajadzētu būt zaudējuma dēļAGE sintēzes paātrināšana ar kinurenīnu palīdzību, nevis nāves trūkumsFluorescence32.
Daži AGE savienojumi irFluorescējošs27. Mēs secinājām, ka zilāFluorescence var ietvert emisiju no šiem AGE, atsevišķi no tās, kas attiecināma uz nāviFluorescence. Kad ekstrahētie tārpu proteīni tika inkubēti ar cukuriem in vitro,Fluorescences intensitāte un AGE līmenis laika gaitā palielinājās. Tārpi, kas kultivēti uz barotnes, kas satur riboziFluorescēja vairāk nekā kontroles dzīvnieki tiek audzēti bez papildu ribozes, pat jakynu-1tika mutēts. Turpretim tārpiem, kas kultivēti rifampicīna, kas ir zināms AGE ražošanas inhibitors, klātbūtnē, bija pazemināts zilās krāsas līmenis.fluorescence. Patiešām, fluorescences mikroskopija liecināja, ka 13-dienu veci tārpi izstaro vairāk zilās gaismas nekā 3-dienu veci jauni pieaugušie. Imūnkrāsošana ar anti-CML vai anti-pentosidīna antivielām neuzrādīja difūzi izplatošu AGE klātbūtni, kas līdzinās zilajai krāsai.Fluorescence. TheFluorescence varētu rasties no citiem bagātīgiemfluorescējoši AGE, piemēram, vespertīns A, LM-1 un argpirimidīns33,34.
Lai nodrošinātu oocistām dzeltenumu,C. eleganshermafrodīti patērē paši savu zarnu biomasu, kā rezultātā vēlākā dzīvē rodas zarnu atrofija un ārpusdzemdes dzeltenuma nogulsnēšanās. Kā ziņots iepriekš, vitellogenīni (dzeltenuma proteīni) veciem tārpiem bija divas reizes augstāki (salīdzinājumā ar jaunākiem dzīvniekiem).35, un uzrādīts sešas reizes lielāksFluorescence pēc glikācijas in vitro. Šie dati liecināja, ka paši vitellogenīni radītu 12-kāršu pieaugumuFluorescence gados vecākiem tārpiem, salīdzinot ar jauniem pieaugušajiem teorētiski. Western blotēšana parādīja, ka galvenās joslas, kas reaģē ar anti-CML antivielu, bija dzeltenuma proteīni. Šis atklājums atbilst iepriekšējiem Nakamura et al. ziņojumiem, kuri atklāja smagu vitellogenīna glikāciju36un Golegaonkar et al., kuri konstatēja samazinātu glikāciju vitellogenīnā-2, vitellogenīnā-6 un pagarinājuma faktora 1 alfa ar rifampicīnu ārstētām nematodēm30. Tiek ziņots, ka vitellogenīni darbojas kā antioksidanti un veicina medus bišu māšu ilgmūžību37. InC. elegans, vitellogenīniem ir izšķiroša nozīme stresa rezistencē. 38. Tā kā antioksidanti var viegli oksidēties paši, glikozētā vitellogenīna uzkrāšanās var pasliktināt aizsardzību pret oksidatīviem bojājumiem, kā rezultātā veidojas apgriezta sakarība starp paredzamo dzīves ilgumu un zilās krāsas intensitāti.Fluorescence, kas novērota šajā pētījumā. Tomēr Sornda et al. nesen ziņoja, ka dzīves ilgums nav saistīts ar oksidatīvā stresa rezistenci, ko izraisa YP115/YP88 (vitellogenīns-6)39. Šie pētnieki ierosināja, ka vitellogenīna YP170 uzkrāšanās, kas iegūta no vitellogenīniem 1–5, izraisa zarnu atrofiju un saīsinātu dzīves ilgumu, savukārt YP115/YP88 uzkrāšanās var aizkavēt zarnu atrofiju un pagarināt dzīves ilgumu. Tāpēc vitellogenīna-6 glikācija un no tā izrietošā disfunkcija var veicināt novecošanos. Lai gan pagarinājuma faktoriFluorescēja trīs reizes intensīvāk pēc in vitro glikācijas, šo proteīnu daudzums jauniem un veciem tārpiem bija līdzīgs. Tāpēc šī faktora ieguldījums pastiprinātā autofluorescencē var būt mazāks nekā tas, kas attiecināms uz vitellogenīniem.

Cistancheparasti tika izmantots kā paraugspētījumsnovecošanās un pretnovecošanās iejaukšanās. Mēs ierosinājām izmantot tārpu kā modeli, lai izpētītu ilgmūžības ietekmipienskābes baktērijas8. Ņemot vērā demonstrāciju (šajā pētījumā), ka zilsFluorescence nematodēs ir iespējams AGE uzkrāšanās rādītājs, mēs to ierosināmCistanche hermafrodīti var kalpot par paraugu, lai izpētītu anti-novecošanās iejaukšanās lietderību, kas darbojas, nomācot AGE veidošanos. Turpretim autofluorescence, visticamāk, nebūs tārpu tēviņu novecošanās biomarķieris, jo vitellogenīnu ir jābūt maz.

5. att. Zilā fluorescence no kynu-1 mutantiem, kuriem nevajadzētu izstarot nāves fluorescenci. a7-dienu veca un 13-dienu veca fluorescences intensitāte (ex 340/em 430)kynu-1mutanti (n = 37 katrs); vecāki tārpi joprojām emitēja vairākFluorescence nekā jaunākiem tārpiem, neskatoties uzkynu-1mutācija. Tomēr nekādas zīmesFifiMann atklāja nenozīmīgu atšķirību autofluorescences vērtībās–VitnijaU pārbaude.b Ar ribozi uzturēts 7-dienu vecs tārps izdalīja vairāk zilās krāsasFluorescence, neskatoties uzlaipns-1mutācija. ZilsFluorescence noC. elegansaudzē ar ribozi (n = 24) vai sorbīts (n = 18) tika salīdzināts ar kontroles tārpiem bez cukuriem (n = 20). Autofluorescences vērtības tika salīdzinātas, izmantojot neparametrisko tēraudu–Dwass metode (**p < 0.01). c Izdzīvošanas līknesC. elegansaudzē ar ribozi (n = 62) vai sorbīts (n = 84) tika salīdzināti ar kontroles tārpiem bez cukuriem (n = 64). Tārpi bija 3 dienas veci dienā 0. Nematodes izdzīvošanu aprēķināja Kaplan–Meiera metodes un izdzīvošanas atšķirību nozīmīgums tika pārbaudīts, izmantojot log-rank testu (**p < 0.01).
METODES
NematodesCistanche Bristoles celmu N2 un tā atvasinātos mutantu celmus laipni nodrošināja Minesotas Universitātes Caenorhabditis ģenētikas centrs. Šajā pētījumā izmantotās mutācijas bija CB1370daf-2 (e1370)un CB1003kynu-1 (e1003). Nematodes tika uzturētas un pavairotas ar NGM saskaņā ar standarta metodi 40. Tārpu oliņas tika iegūtas no pieaugušiem tārpiem pēc pakļaušanas nātrija hipohlorīta/nātrija hidroksīda šķīdumam, kā aprakstīts iepriekš 41. Olu suspensijas inkubēja nakti 25 grādu temperatūrā, lai varētu izšķilties, un suspensija L1- stadijas tārpi tika centrifugēti ar ātrumu 156 ×g uz 1 min. Supernatants tika noņemts, un atlikušie kāpuri tika pārnesti uz svaigām, bezpeptonu modificētām NGM (mNGM) plāksnēm, kas pārklātas arE. colicelms OP50 (OP50). Celmus audzēja uz mNGM agara plāksnēm 25 grādu temperatūrā, izņemotdaf-2celms, kas tika audzēts 20 grādu temperatūrā līdz L4 stadijai. Visas pārbaudes tika sāktas ar jauniem pieaugušiem tārpiem, kas sāka dēt olas 25 grādu temperatūrā. Nematodēm nebija vajadzīgs ētisks apstiprinājums.Baktēriju celmiOP50 tika izmantota kā starptautiski atzīta nematožu barība. OP50 kultivēšanai tika izmantots triptona sojas agars (Nissui Pharmaceutical, Tokija, Japāna). Baktērijas (100 mg mitrā svara) tika suspendētas 0,5 ml M9 buferšķīduma; 50-µL baktēriju suspensijas alikvota daļa tika izplatīta uz mNGM 55- cm diametra plāksnēs, ja vien nav norādīts citādi.

Autofluorescences daudzfaktoru analīze
analizēts, izmantojot ierosmes-emisijas matricu (EEM)Fluorescences spektroskopija. Daudzfaktoru analīze (viena viļņa garuma ierosme ar vairākiemviļņa garuma emisija un sinhronā skenēšanaFluorometrija) radīja EEM diagrammas, kas sastāv no vienas skenēšanas ierosmes un sinhronāsFluorescencestika uzzīmēti katras sērijas spektri.
Novecojošu tārpu fluorescences spektri
mikroplašu lasītāja modelis SH-9000Lab ar SF6 datu apstrādes programmatūru(Corona Electric, Ibaraki, Japāna). Katrs mērījums tika veikts trīs reizes.

Atsevišķu dzīvo tārpu autofluorescences mērīšana (iesaiņojuma-drop metode)
Tomēr tukšie (tikai M9 buferis) dati tika pārbaudīti trīs reizeskatru aku, ņemot vērāsvārstībasno akas uz aku. Minimālās noteikšanas robežas un kvantitatīvi nosakāmās robežas tika noteiktas, pamatojoties uz tukšiem datiem par katru dienu kāμ (tukšā laukuma vidējais rādītājs)plus3.29σ (standarta novirze) unμplus√2 × 10σ, attiecīgi. Autofluorescence katra tārpa ķermenī
tika uzņemts ar daudzmodu režģa mikroplašu lasītāju. Pēcmērījumu, katrs tārps tika atsevišķi uzturēts 4.{1}}cmdiametra plāksne, kas pārklāta ar OP50 (2 mg/10μL M9 buferis) pie 25 grādiem. Katrstests tika veikts ar vismaz 20 tārpiem un atkārtots divas reizes.
Dzīves ilguma mērīšana
Tārpi tika turēti uz mNGM plāksnēm, kas pārklātas ar OP50, 25 grādu temperatūrā līdz 13 dienu vecumam. Pēc izvērtēšanas līdzFluorescencestestā, katrs bija 30 tārpipārvietots uz atsevišķām jaunām mNGM plāksnēm, kas pārklātas ar OP50. Plāksnes inkubēja 25 grādu temperatūrā, un dzīvi un miruši tārpi tika novērtēti ik pēc 24 stundām. Tārps tika uzskatīts par mirušu, ja tas nereaģēja uz maigu pieskārienu ar tārpu savācēju.

AGE pēc in vitro glikācijas
papildinājums 100μL 1 mol/l sērskābes katrā iedobē. Katra absorbcijaiedobē pie 450 nm (sub: 650 nm), tad nekavējoties tika mērīts ar mikroplašu lasītāju. ELISA tika veikta trīs reizes katram testa apstākļiem.
Western blotēšana novecojošiem tārpiem
Paraugi tika apstrādāti ar 4 × Bolt™ LDS parauga buferis (Thermo Fisher ScientiFific) un 10 × skrūve™ Parauga reducētājs (Thermo Fisher ScientiFific), un katrs paraugs, kas satur 1.5μg kopējā proteīna tika palaists ar Bolt™ 4–12% Bis-Tris Plus želeja (Thermo Fisher ScientiFific). Pēc tam olbaltumvielas tika pārnestas no gēla uz polivinilidēnufluorīda membrāna (ATTO, Tokija, Japāna) un bloķēta ar 5% vājpiena PBS- 0.1% Tween 20 1 stundu. Membrānu inkubēja nakti 4 grādos ar anti-AGE (anti-CML) monoklonālo antivielu (klons Nr. 6D12 1:1 000), mazgā ar PBS-T un pēc tam inkubēja istabas temperatūrā 1 h ar peroksidāzi konjugētu kazu anti-peles IgG antivielu (1:25,000). Pēc mazgāšanas ar PBS-T membrānu inkubēja ar ECL primāro Western blot noteikšanas reaģentu (GE Healthcare UK, Little Chalfont, Anglija) un skenēja, izmantojot ChemiDoc Touch Imaging System (Bio-Rad, Hercules, CA, ASV) vai ImageQuant. LAS 500 (GE Healthcare UK). Pēc tam membrānas mazgā ar PBS-T, inkubēja ar Western BLoT atdalīšanas buferi (Takara, Shiga, Japāna) 30 minūtes istabas temperatūrā un vēlreiz mazgāja ar PBS-T. Membrāna tika atkārtoti pārbaudīta ar anti-vitellogenīna antivielām YP115 un YP170 (katra 1:10 000) 4 grādos nakti.42, mazgā ar PBS-T un inkubē ar kazas anti-žurku IgG antivielu, kas konjugēta ar peroksidāzi (1:2000) (Proteintech, Rosemont, IL, ASV) istabas temperatūrā 2 stundas. Iekraušanas kontrolēm membrānas tika atkārtoti pārbaudītas, izmantojot anti-aktīna antivielu (Klons Nr. C4; Merck KGaA, Darmštate, Vācija) un ar peroksidāzi konjugētu anti-peles antivielu (GE Healthcare UK). Vitellogenīna (YP170 un YP115) un CML joslu blīvums katrā joslā tika normalizēts attiecībā pret aktīna joslu blīvumu attiecīgajā joslā. Joslu blīvumi tika analizēti, izmantojot ImageQuant TL programmatūru (GE Healthcare). Katrs tests tika veikts divas reizes.
Ribozes un rifampicīna ietekme uz AGE in vivo
pabeigtsolu dēšana (7 dienu vecumā). Lai novērtētu ribozes ietekmi, mēs veicām izdzīvošanas testus un izmērījām autofluorescenci. Tārps bijauzskatīts par mirušu, kad tas nereaģēja uz maigu pieskārienu ar tārpu savācēju. Tārpi, kas nomira, pielipuši pie plāksnes sienas, netika iekļauti analīzē un tika cenzēti. Atsevišķā eksperimentāMGM, kas satur 50 µM (galīgaiskoncentrācija) rifampicīns (izšķīdinātsDMSO) tika izmantots. Katrs tests tika atkārtots divas reizes.

Veco tārpu specifisko proteīnu identificēšana
20 mM (ja ir 2x molārais DTT pārpalikums); maisījums tad bijainkubē tumsā istabas temperatūrā 30 minūtes, lai ļautu turpināties alkilēšanas reakcijai. Tripsīns 50 mM AmBic tika sajaukts ar katru šķīdumu 1:50 (tripsīns: olbaltumvielu koncentrācija). Paraugi tika sagremoti vismaz 4 stundas vai nakti 37 grādu temperatūrā, kratot. Sekojošscentrifugējot, pievienoja TFA un ACN, lai iegūtugalīgaiskoncentrācijas 0.5–1.0 % TFA un 2 % ACN pēc tilpuma. Paraugus krata 2 stundas 60 grādu temperatūrā. Pēc centrifugēšanas pie 22 200 ×g 5 min, supernatants bijapipeti automātiskā parauga ņemšanas flakonā. Iepriekš olbaltumvielas tika sagremotas ar tripsīnuanalizēt ar apgrieztās fāzes šķidruma hromatogrāfiju, izmantojot Ultimate3000RSnanoLC sistēmu (Thermo Fisher Scientific), kas savienota ar ESI-Q-TOF sistēmu (Impact II Bruker Daltonics). Rauga spirta dehidrogenāze(ADH1_YEAST) proteīns tika pievienots paraugos kā iekšējais standarts;tika veikta pievienošana, lai nodrošinātu daudzumu aptuveni 50 fmolstandarts uz kolonnas.
Autofluorescence pēc in vitro glikācijas
Vitellogenīns PBS šķīdumā ({{0}},053 µM) tika iegādāts no Biosense Laboratories AS (Bergena, NORVĒĢIJA). Pagarinājuma faktora šķīdums (1,17 µM) tika iegādāts no Abnova Corporation (Taipei City, Taivāna). Šie šķīdumi tika glikēti ar 0,1 mM ribozi 23 dienas 37 grādu temperatūrā. RiboFLFLavin tika iegādāts no Sigma (Tokija, Japāna) un izšķīdināts PBS pie 0,1 mM. Katrs šķīdums tika mērīts ar fluorescences spektrofotometriju tādos pašos apstākļos.
Imunofluorescencear jauniem un veciem tārpiemAr vecumu sinhronizēti CB1003, kas baroti ar OP50, tika inkubēti 25 grādu temperatūrā. Trīs dienas veci un 13-dienu veci pieaugušie tika caurlaidīgi, izmantojot Bouin's caurules fiksācijas protokols43.

7. att. 3-dienu veco un 13-dienu veco kynu-1 mutantu fluorescences attēli. a–cTrīs dienas veci tārpi und–f 13-dienu veci tārpi, ar neapstrādātiem attēliem 1. slejā. Lai izslēgtu iespējamās nāves sekasFluorescence, kas sākas 2 dienas pirms tārpiem' nāve, mutantskynu-1tika lietots. Autofluorescence ir redzama attēlos 2. un 3. ailē. Fotoattēli 3. ailē tika palielināti no norādītajiem (ar taisnstūriem) 2. kolonnas attēlu apgabaliem. Novecojuši tārpi (13-dienu veci) autofluorescējasigniFifiievērojami augstāks par jauniem tārpiem (3-dienu veciem). Katra mēroga josla norāda 50μm. g Kvantitatīvā noteikšanano zilaFluorescencesizmantojot ImageJ un ImageQuant TL programmatūru. Katra josla apzīmē vidējās vērtībasFluorescences intensitāte uz 1 mm2 no deviņiem tārpiem. ** norāda statistiski zīmiFifinevar atšķirties starp 3-dienu veciem un 13-dienas tārpiem pie ap vērtība < 0.01. Kļūdu joslas apzīmē SE.
1 h, un bloķēts ar antivielu buferšķīdumu, kas satur 10 procentus kazas seruma(Cosmo Bio, Tokija, Japāna) 4 grādos naktī. Primārās antivielas sastāvēja no peles monoklonālās anti-AGE (anti-CML) antivielas (klons Nr. 6D12; 1:125) un anti-pentosidīna antivielas (klona Nr. PEN-12, Trans Genic; 1:5 0). Sekundārā antiviela sastāvēja no Alexa Fluor 555- konjugētas kazas antivielas pret peles (Abcam, Kembridža, Anglija; 1:100). Visi antivielu atšķaidījumi tika veikti, izmantojot antivielu buferšķīdumu, kas satur 0,5 procentus BSA. Paraugi tika uzstādīti uz stikla priekšmetstikliņiem, izmantojot VECTASHIELD pretizbalēšanas montāžas līdzekli (Vector Laboratories, Burlingame, CA, ASV).
Fluorescences mikroskopija
Statistiskā analīze
Dzīves ilguma korelācija tika aprēķināta, izmantojot Spīrmenu's ranga korelācijas koeficients. Autofluorescences līmeņi pēc in vitro glikācijas tika salīdzināti, izmantojot divu faktoru faktoriālo ANOVA un Scheffe's F pārbaude. TheELISA vērtības pēc in vitro glikācijas tika salīdzinātas, izmantojot viena faktora ANOVA un Dunnett testu vairākiem salīdzinājumiem. Nematodes izdzīvošanatika aprēķināts pēc Kaplan–Meiera metodes un izdzīvošanas atšķirību nozīmīgums tika pārbaudīts, izmantojot log-rank testu. Autofluorescences vērtības pēc rifampicīna terapijas un novecošanasdaf-2unkynu-1mutanti tika salīdzināti katram, izmantojot Studentu's t tests, atkārtota mērījuma divu faktoru ANOVA un Mann–VitnijaU pārbaude. Autofluorescences vērtības pēc ribozes apstrādes ar N2 vaikynu-1mutants tika salīdzināts, izmantojot neparametrisko tēraudu–Dwass metode. Autofluorescences mikroskopijas blīvumi tika salīdzināti, izmantojot Studentu's t-tests. Ja tika novērota nozīme, dati tika klasificētiFified kā *p < 0.05 and **p < 0.01. All statistiskās analīzes tika veiktas ar Microsoft Excel, kas papildināta arpievienojumprogrammatūraplusStatcel 3 (OMS, Tokija, Japāna) un JSTAT operētājsistēmai Windows(Nankodo, Tokija, Japāna).
Pārskatu kopsavilkums
Sīkāka informācija par pētījumu plānošanu pieejama Dabas pētījumosPārskatu kopsavilkums, kas saistīts ar šo rakstu.
DATU PIEEJAMĪBA
Pašreizējā pētījuma laikā ģenerētās datu kopas ir pieejamas korespondencēautoru pēc pamatota pieprasījuma.
ATSAUCES
22. Mendler, M., Schlotterer, A., Morcos, M. & Nawroth, PP. Izpratne par diabētisko polineiropātiju un ilgmūžību: ko mēs varam mācīties no nematodesCae norhabditis elegans? Exp. Clin. Endokrinols. Diabēts 120, 182–183 (2012).
Jautājiet vairāk:
E-pasts:wallence.suen@wecistanche.com Whatsapp plus 86 15292862950







