पार्किंसंस रोग के क्षेत्र में Mitochondrial phenotypes की निगरानी के लिए प्राथमिक मानव fibroblasts का प्रयोग करें
Summary
पार्किंसंस रोग के कारण जीन में उत्परिवर्तन ले रोगियों से Fibroblasts एक आसानी से सुलभ प्रतिनिधित्व करते हैं<em> पूर्व vivo</em> अध्ययन करने के लिए रोग जुड़े phenotypes मॉडल. लाइव सेल इमेजिंग जीवित कोशिकाओं में morphological और कार्यात्मक पैरामीटर का अध्ययन करने का अवसर देता है. यहाँ हम मानव fibroblasts और mitochondrial phenotypes के बाद निगरानी की तैयारी का वर्णन.
Abstract
पार्किंसंस रोग (पीडी) दूसरा सबसे आम आंदोलन विकार और 60 1 साल की उम्र से अधिक लोगों की 1% को प्रभावित करता है. क्योंकि उम्र बढ़ने के सबसे महत्वपूर्ण जोखिम कारक है, पीडी के मामलों में अगले दो दशकों के दौरान वृद्धि होगी. रोग प्रोटीन तह और बिगड़ा प्रोटीन गिरावट रास्ते, mitochondrial समारोह और आकारिकी परिवर्तन 3-11 पीडी में neurodegeneration की पहचान के रूप में आगे बताया गया है.
इन विट्रो मॉडल में पार्किंसनिज़्म के आणविक मार्ग काटना murine और मानव कैंसर कोशिकाओं में अनुसंधान के वर्षों के बाद, और पूर्व vivo मॉडल के रूप में रोगियों को उचित नियंत्रण से मानव fibroblasts के उपयोग के एक मूल्यवान अनुसंधान उपकरण बन गया है, अगर संभावित निरंतर माना जाता है. अमर, बल्कि कृत्रिम कोशिका मॉडल की तुलना में अन्य, रोग जुड़े म्यूटेशन ले रोगियों से प्राथमिक fibroblasts जाहिरा तौर पर महत्वपूर्ण रोग सुविधाओं ओ प्रतिबिंबितच मानव रोग.
यहाँ हम त्वचा बायोप्सी लेने, संवर्धन मानव fibroblasts और आवश्यक सूक्ष्म तकनीक के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल का उपयोग mitochondrial phenotypes को परिभाषित करने की प्रक्रिया को चित्रित करना. ये अलग पीडी के साथ जुड़े सुविधाओं कि mitochondrial समारोह और गतिशीलता के लिए प्रासंगिक हैं की जाँच करने के लिए इस्तेमाल किया गया. पूर्व vivo, lysosomal मार्ग के माध्यम से mitochondria उनके समारोह में, आकारिकी (organelles अपमानजनक बेकार mitochondria) lysosomes और गिरावट के साथ colocalization के संदर्भ में विश्लेषण किया जा सकता है . इन phenotypes अत्यधिक पीडी के प्रारंभिक लक्षण की पहचान के लिए प्रासंगिक हैं और मानव रोग जीन वाहकों में नैदानिक मोटर लक्षण पूर्व में होना हो सकता है. इसलिए, यहाँ प्रस्तुत assays मूल्यवान उपकरण के रूप में उपयोग किया जा सकता है neurodegeneration के रोग की पहचान और पीडी में नए चिकित्सीय रणनीतियों को परिभाषित करने में मदद.
Protocol
Discussion
पूर्व vivo मॉडल के रूप में रोगी त्वचा fibroblasts रोग जुड़े आनुवंशिक दोष विशेषताएँ एक महत्वपूर्ण उपकरण का प्रतिनिधित्व करते हैं. इसके अलावा, त्वचा व्युत्पन्न fibroblasts आसानी से सुलभ हैं और संवर्धन पर विस्तार किय?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम फ्रिट्ज Thyssen फाउंडेशन (10.11.2.153 आर), जर्मन अनुसंधान परिषद (DFG, KR2119/3-2 और KR2119/8-1 आर), शिक्षा के लिए संघीय मंत्रालय और अनुसंधान (BMBF से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया NGFNplus, 01GS08134 आर) और धर्मार्थ Hertie फाउंडेशन से एक डॉक्टरेट [LFB] छात्रवृत्ति द्वारा. हम वीडियो शूटिंग के दौरान उनके समर्थन के लिए Carolin OBERMAIER और जूलिया Westermeier धन्यवाद.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalogue no. |
| Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium | Invitrogen | 52400-025 |
| RPMI 1640 medium, no Phenol Red | Invitrogen | 11835-063 |
| Dulbecco’s Phosphate-Buffered Saline (DPBS) | Invitrogen | 14190-094 |
| Fibroblast growth factor 2 (FGF2) | PeproTech | 100-18B |
| AccuMax (detachment solution) | PAA | L11-008 |
| Lab-TekTMII chambered coverglasses | Nalge Nunc International | 115382 |
| Tetramethylrodamine ethyl ester (TMRE) | Invitrogen | T-669 |
| Mitotracker Green FM | Invitrogen | M-7514 |
| Mitotracker CM-H2XRos | Invitrogen | M-7513 |
| Lyostracker Red DND-99 | Invitrogen | L-7528 |
| Hoechst 33342 | Invitrogen | H-3570 |
Table 1. Specific reagents and equipment.
References
- de Rijk, M. C., Launer, L. J., Berger, K., Breteler, M. M., Dartigues, J. F., Baldereschi, M., Fratiglioni, L., Lobo, A., Martinez-Lage, J., Trenkwalder, C. Prevalence of Parkinson’s disease in Europe: A collaborative study of population-based cohorts. Neurologic Diseases in the Elderly Research Group. Neurology. 54, 21-23 (2000).
- Dorsey, E. R., Constantinescu, R., Thompson, J. P., Biglan, K. M., Holloway, R. G., Kieburtz, K., Marshall, F. J., Ravina, B. M., Schifitto, G., Siderowf, A. Projected number of people with Parkinson disease in the most populous nations. Neurology. 68, 384-386 (2005).
- Spillantini, M. G., Schmidt, M. L., Lee, V. M., Trojanowski, J. Q., Jakes, R., Goedert, M. Alpha-synuclein in Lewy bodies. Nature. 388, 839-840 (1997).
- Chung, K. K., Zhang, Y., Lim, K. L., Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., Ross, C. A., Dawson, V. L., Dawson, T. M. Parkin ubiquitinates the alpha-synuclein-interacting protein, synphilin-1: implications for Lewy-body formation in Parkinson disease. Nature. 7, 1144-1150 (2001).
- Kruger, R., Eberhardt, O., Riess, O., Schulz, J. B. Parkinson’s disease: one biochemical pathway to fit all genes. Trends Mol. Med. 8, 236-240 (2002).
- Krebiehl, G., Ruckerbauer, S., Burbulla, L. F., Kieper, N., Maurer, B., Waak, J., Wolburg, H., Gizatullina, Z., Gellerich, F. N., Woitalla, D. Reduced basal autophagy and impaired mitochondrial dynamics due to loss of Parkinson’s disease-associated protein DJ-1. PLoS One. 5, e9367 (2010).
- Exner, N., Treske, B., Paquet, D., Holmstrom, K., Schiesling, C., Gispert, S., Carballo-Carbajal, I., Berg, D., Hoepken, H. H., Gasser, T. Loss-of-function of human PINK1 results in mitochondrial pathology and can be rescued by parkin. J. Neurosci. 27, 12413-12418 (2007).
- Burbulla, L. F., Krebiehl, G., Kruger, R. Balance is the challenge–the impact of mitochondrial dynamics in Parkinson’s disease. European journal of clinical investigation. 40, 1048-1060 (2010).
- Strauss, K. M., Martins, L. M., Plun-Favreau, H., Marx, F. P., Kautzmann, S., Berg, D., Gasser, T., Wszolek, Z., Muller, T., Bornemann, A. Loss of function mutations in the gene encoding Omi/HtrA2 in Parkinson’s disease. Human molecular genetics. 14, 2099-2111 (2005).
- Narendra, D., Tanaka, A., Suen, D. F., Youle, R. J. Parkin is recruited selectively to impaired mitochondria and promotes their autophagy. The Journal of cell biology. 183, 795-803 (2008).
- Dagda, R. K., Cherra, S. J., Kulich, S. M., Tandon, A., Park, D., Chu, C. T. Loss of PINK1 function promotes mitophagy through effects on oxidative stress and mitochondrial fission. The Journal of biological chemistry. , 284-13843 (2009).
- Kieper, N., Holmstrom, K. M., Ciceri, D., Fiesel, F. C., Wolburg, H., Ziviani, E., Whitworth, A. J., Martins, L. M., Kahle, P. J., Kruger, R. Modulation of mitochondrial function and morphology by interaction of Omi/HtrA2 with the mitochondrial fusion factor OPA1. Experimental cell research. 316, 1213-1224 (2010).
- Burbulla, L. F., Schelling, C., Kato, H., Rapaport, D., Woitalla, D., Schiesling, C., Schulte, C., Sharma, M., Illig, T., Bauer, P. Dissecting the role of the mitochondrial chaperone mortalin in Parkinson’s disease: functional impact of disease-related variants on mitochondrial homeostasis. Human molecular genetics. 19, 4437-4452 (2010).
- Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K., Yamanaka, S. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell. 131, 861-872 (2007).
- Nguyen, H. N., Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P., Kee, K., Schule, B., Dolmetsch, R. E., Langston, W. LRRK2 mutant iPSC-derived DA neurons demonstrate increased susceptibility to oxidative stress. Cell Stem Cell. 8, 267-280 (2011).
- Seibler, P., Graziotto, J., Jeong, H., Simunovic, F., Klein, C., Krainc, D. Mitochondrial Parkin recruitment is impaired in neurons derived from mutant PINK1 induced pluripotent stem cells. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 31, 5970-5976 (2011).
