Beurteilung der mitochondrialen Funktionen und Zellviabilität in Renal Überexpression Protein Kinase C-Isoenzyme
Summary
Die Wirkungen der Aktivierung der Proteinkinase C (PKC) Isozyme auf die mitochondriale Atmung und Funktionen mit oxidativen Phosphorylierung und auf Lebensfähigkeit der Zellen assoziiert werden beschrieben. Der Ansatz paßt adenoviralen Technik, um selektiv überexprimieren PKC-Isozyme in primären Zellkultur und einer Vielzahl von Assays, um mitochondriale Funktionen und Energiezustand der Zelle zu bestimmen.
Abstract
Die Proteinkinase C (PKC)-Familie von Isozymen sind in zahlreichen physiologischen und pathologischen Prozessen beteiligt. Unsere jüngsten Daten zeigen, dass PKC Funktion der Mitochondrien und zellulärer Energie-Status regelt. Zahlreiche Berichte zeigten, dass die Aktivierung von PKC-a und PKC-ε mitochondrialen Funktion im ischämischen Herz und vermittelt Kardioprotektion verbessert. Im Gegensatz dazu haben wir gezeigt, dass PKC-α und PKC-ε in nephrotoxicant-induzierte mitochondriale Dysfunktion und Zelltod in Nierenzellen beteiligt sind. Daher war das Ziel dieser Studie, um eine In-vitro-Modell der Nierenzellen erhalten aktive mitochondriale Funktionen, in denen PKC Isoenzyme selektiv aktiviert werden könnten oder gehemmt, um ihre Rolle in der Regulation der oxidativen Phosphorylierung und das Überleben der Zelle zu bestimmen entwickeln. Primäre Kulturen der renalen proximalen Tubuluszellen (RPTC) in verbesserten Bedingungen, die die mitochondriale Atmung und die Aktivität der mito kultiviertmitochondrialen Enzyme ähnlich denen in RPTC in vivo. Da herkömmliche Transfektionstechniken (Lipofectamin, Elektroporation) ineffizient primären Kulturen und haben negative Auswirkungen auf die Funktion der Mitochondrien, wurden PKC-ε mutierten cDNAs RPTC durch adenovirale Vektoren geliefert. Dieser Ansatz führt zu Transfektion von über 90% kultivierten RPTC.
Hier präsentieren wir Methoden für die Beurteilung der Rolle von PKC-ε in: 1. Regulation der mitochondrialen Morphologie und Funktionen mit ATP-Synthese und 2 zugeordnet. Überleben RPTC in Primärkultur. PKC-ε wird durch Überexpression der konstitutiv aktiven PKC-ε-Mutante aktiviert. PKC-ε wird durch Überexpression inhibiert die inaktive Mutante von PKC-ε. Mitochondriale Funktion wird durch die Untersuchung der Atmung, Integrität der Atmungskette, Aktivitäten der Atemwege Komplexe und beurteilt F 0 F 1-ATPase, ATP Produktionsrate und ATP-Gehalt. Atmung ist einssessed in Digitonin-permeabilisierten RPTC als Zustand 3 (maximal Atmung in Gegenwart eines Überschusses an Substraten und ADP) und entkoppelt Atmung. Integrität der Atmungskette wird durch Messen Aktivitäten aller vier Komplexe der Atmungskette in isolierten Mitochondrien beurteilt. Kapazität der oxidativen Phosphorylierung wird durch Messen des mitochondrialen Membranpotentials ausgewertet, ATP Produktionsrate und Aktivität von F 0 F 1-ATPase. Energiezustand RPTC wird durch Bestimmung der intrazellulären ATP-Gehalt untersucht. Mitochondrienmorphologie in lebenden Zellen visualisiert MitoTracker Red 580, ein fluoreszierender Farbstoff, der spezifisch akkumuliert in Mitochondrien und Live-Monoschichten sind unter einem Fluoreszenzmikroskop untersucht. RPTC Lebensfähigkeit wird anhand Annexin V / Propidiumiodid-Färbung durchflusszytometrisch gefolgt, um Apoptose und oncosis bestimmen.
Diese Methoden ermöglichen eine selektive Aktivierung / Hemmung der einzelnen PKC-Isozymeum ihre Rolle in der zellulären Funktionen in einer Vielzahl von physiologischen und pathologischen Zuständen, die in in vitro reproduzieren lässt beurteilen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht Überexpression einzelner Isoenzyme der PKC in der primären Kultur der renalen proximalen Tubuluszellen. Es gibt mehrere Stärken dieses Ansatzes: 1. Es erlaubt zum Untersuchen Regulationsmechanismen in einer homogenen Population von Zellen (renalen proximalen röhrenförmigen Zellen), die das primäre Ziel für verschiedene Beleidigungen (Ischämie, Hypoxie, oxidativem Stress), Drogen und nephrotoxicants innerhalb der Niere befinden. 2. Mitochondrialen Funktionen de di…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium der National Institutes of Health, National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, 2R01DK59558 (GN) unterstützt. UAMS Translational Research Institute der National Institutes of Health National Center for Research Resources Gewährung UL1 RR029884 abstützt Teilfinanzierung für die Durchflusszytometrie Core bei UAMS. Wir danken Dr. Peipei Ping (University of California in Los Angeles, Los Angeles, CA) zur Bereitstellung eines aliquoten von Adenovirus trägt codierende cDNA der dominant negative (inaktiv) Mutante von PKC-ε und Dr. Allen Samarel (Loyola University Medical Center; Maywood, IL) zum Bereitstellen eines Aliquots Adenovirusvektor Codieren des konstitutiv aktiven Mutanten von PKC-ε. Wir danken auch Drs. Peter Parker und Peter Sugden (Imperial College London, London, UK) für die Bereitstellung von cDNA konstitutiv aktive PKC-ε.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number |
| Laminar flow hood | Thermo Electron Corporation | FORMA 1104 |
| 2 ml and 15 ml Dounce tissue grinder | WHEATON | 989-24607, 357544 |
| 85 and 235 micron nylon mesh | Small Parts | CMN – 0085 – 10YD CMN – 0250 – 10YD |
| 50 ml sterile centrifuge tube | BIOLOGIX | BCT-P 50BS |
| 1.5 ml micro tube | Sarstedt | 72.690.001 |
| 35 x 10 mm sterile culture dishes | Corning | 430165 |
| Jouan Centrifuge | Jouan | Jouan CR3 11175704 Rotors: Jouan T40 |
| Adjustable micro-centrifuge | SIGMA | Model 1 – 15 |
| Biological Oxygen Monitor | YSI Incorporated | YSI Model 5300A |
| Single Chamber Micro Oxygen System | YSI Incorporated | 5356S |
| Oxygen Probe | YSI Incorporated | 5331A |
| Circulating Bath | YSI Incorporated | 5310 |
| KCl and Standard Membrane Kit | YSI Incorporated | 5775 |
| Magnetic Stirrer | YSI Incorporated | 5222 |
| Flatbed Recorder | Kipp & Zonen | BD 11E |
| 48-well and 96-well transparent plates | Costar | 3548, 3679 |
| Thermomixer R | Eppendorf | 5355 21919 |
| Orbital shaker MAXQ 2000 | Thermo Scientific | SHKA 2000 |
| Spectra FLUOR Plus (absorbance/fluorescence/luminescence reader) | Tecan | F129005 |
| Water-Jacketed US Autoflow Automatic CO2 Incubator | NUAIRE | NU 4850 |
| 12×75 mm polystyrene culture test tubes for flow cytometry | Fisher Brand | 14-961-20 |
| Axioskop Water immersion objective 63x / 0,90W |
Carl Zeiss | 114846 ACHROPLAN 44 00 67 |
| DMEM / F12 | Cellgro | 99 – 830 – PB |
| DMEM / F12 Ham | Sigma | D 2906 – 1L |
| Deferoxamine Mesylate | Hospira | D110 |
| Collagenase Type I | Worthington | 4196 |
| Trypsin inhibitor | Sigma | T 6522 – 500mg |
| 5,5′,6,6′-tetrachloro-1,1′,3,3′-tetraethylbenzimidazolylcarbocyanine iodide (JC-1) | Invitrogen | T3168 |
| Mitotracker Red | Invitrogen | M22425 |
| ATP Bioluminescence Assay Kit HS II | Roche | 11 699 709 001 |
| Annexin V – FITC solution | BioVision | 1001 – 200 |
| Flow cytometer | BD Biosciences | BD FACSCalibur |
References
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