분 비 소포 및 Exocytosis 삼투성 스트레스의 효과 모니터링
Summary
삼투성 스트레스에는이 과정을 발표 하는 신경 전달 물질의 양과 exocytosis 영향을 줍니다. 전송 전자 현미경 검사 법 함께 전기 화학 방법 결합 수 있습니다 사용 하는 방법을 exocytosis 활동, 소포 quantal 크기, 출시 하는 신경 전달 물질의 양과에 extracellular 삼투성 압력의 효과 연구 설명 동안 exocytosis.
Abstract
Amperometry 셀 exocytosis 활동 및 단일 exocytosis 이벤트에 소포에서 발표 하는 신경 전달 물질의 양을 줄여이 물리적 스트레스에 응답 하는 분 비 세포는 삼투성 충격 쇼 대상의 기록. 그것은 추방 하는 신경 전달 물질의 감소 그 셀 축소 삼투성 스트레스에 대응에서 하 고 그 가정으로 분 비 소포 세포 세포질에 영향을 받지 않습니다 막 생물 속성에 변경 예정 이다 제안 되었습니다. 의해 세포 외 삼투성 긴장. Amperometry 녹음 exocytosis의 어떤 순간을 소포 플라즈마 막으로 퓨즈 하지만 소포 융해 트리거되기 전에 기 내용에 정보를 제공 하지 않습니다 세포에서 출시 모니터링 합니다. 따라서, amperometry를 결합 하 여 세포 exocytosis 트리거되기 전에 분 비 소포를 특성화 할 수 있다 다른 보완 분석 방법으로 녹음 어떻게 분 비 소포 검사에 대 한 광범위 한 개요를 제공 하 고는 exocytosis 프로세스 삼투성 충격에 의해 영향을 받습니다. 우리는 여기 amperometry 세포내 전기 cytometry 및 전송 전자 현미경 (TEM) 영상 기록 보완 사용 하는 방법을에 분 비 소포 크기와 신경 전달 물질 콘텐츠 변경 하 설명 삼투성 스트레스에 노출 전후 exocytosis 활동에 관하여 chromaffin 세포. 모든 세 가지 분석 방법을 사용 하 여 실험에서 얻은 정량적 인 정보를 연결 하 여 결론 이전에 수행 된 분 비 소포 크기에서 긴축 하 고 소포 quantal 크기를 감소 하 여 세포 외 삼투성 긴장에 응답 일정 한 소포 신경 전달 물질 농도 유지 합니다. 따라서,이 왜 삼투성 스트레스에 대 한 응답에 소포 exocytosis 릴리스 동안 발표 금액 신경 전달 물질 감소에 관한 몇 가지 설명을 제공 합니다. Amperometric 녹음 여기 이것은 가역 과정과 그 기 후 배치 셀 isotonic 환경으로 되돌려 때 삼투성 충격 신경 전달 물질과 리필 됩니다 나타냅니다.
Introduction
아드레날린에 있는 chromaffin 세포는 혈 류로 신경 전달 물질 분자를 풀어 신경 내 분 비 세포. 이 도킹을 포함 하는 세포질 프로세스 및 신경 전달 물질 채워진 소포, exocytosis를 불리는 과정에서 세포 외 공간에 콘텐츠 자료 소포에서 결과의 융합을 통해 발생 합니다. 신경 전달 물질 (아드레날린과 더욱) chromaffin 세포에서 적극적으로 큰 밀도 코어 소포 (LDCVs)으로 막 단백질에 의해 수송 하 고 높은 농도 (~0.5-1 M)1,2에 저장. LDCVs 내의 신경 전달 물질의 축적은 chromogranin 단백질 (~ 169 mg/mL)3,4,5의 구성 intravesicular 밀도 핵심 단백질을 카 테 콜 아민 분자에의 선호도 의해 수행 ,6, 그리고 ATP (125-300 m m)7, 캘리포니아2 + 등 기도 카 테 콜 아민 로드 및 저장을 위한 주요 구성 요소를 포함 하는 intravesicular 칵테일 솔루션 (솔루션 ~ 40 mM에서 50-100 µ M에 바인딩된는 단백질 매트릭스)8, Mg2 + (5mm)9, 하는데 (10-30 m m)10, 그리고 ~5.511,12의 pH. 비록 이론적인 용 질 농도 소포 안에 이상의 750 m m까지 합계는 LDCVs 세포 세포질 (310 mOsm/kg)13, iso 삼투성 조건을 유지 합니다. Intravesicular 부품의 구성만 로드 하 고 저장 용액의 집계 뿐만 아니라 catecholamines의 밀도 핵심 단백질 매트릭스에 필수적입니다. 이 현저히 감소 하는 소포의 osmolarity은 크게 감소 되 고 금액 카 테 콜 아민 exocytosis5,6중 출시에 영향을 미칠 수 있습니다.
그 높은 extracellular 삼투성 압력 exocytosis 활동을 억제 하 고 단일에서 분 비 하는 신경 전달 물질의 수를 감소 amperometric 기록에 의해 exocytosis 프로세스에 extracellular 삼투성 압력의 효과 대 한 연구 보고 기 구획4,14,15,,1617,18,19. 이 관측의 설명 셀 세포질의 억제 기 퓨전 이벤트에 막 생물 속성의 수에 영향을 미치는 변경 고분자 군집의 가능한 향상에 사색 신경 전달 물질 exocytosis 동안 발표입니다. 이러한 생각 생각 높은 extracellular 삼투성 스트레스 트리거된 exocytosis14, 의 이전 단계에서 소포에 저장 하는 신경 전달 물질 분자의 수를 정의 하는 소포 quantal 크기에는 영향을 미치지 않습니다. 15 , 17 , 19 , 20 , 21. 단일 셀에 exocytosis 릴리스의 amperometric 측정, 탄소 섬유 디스크 microelectrode 긴밀 한 접촉 냅 구성을 흉내 낸를 실험 세트를 만드는 세포 표면에에서 배치 됩니다 어디에 amperometric 전극 postsynaptic 검출기 (그림 1)22,23역할을 합니다. Exocytosis 세포를 자극 하 여 하나의 신경 전달 물질 채워진 소포 세포 원형질 막으로 융합 및 세포 외 공간으로 일부 또는 전체 소포 콘텐츠 릴리스를 유도할 수 있다. 경우는 신경 전달 물질 (예, catecholamines) electroactive Ag/AgCl 기준 전극의 700 mV 대 산화 환 원 잠재력을 적용 하 여 이러한 신경 전달 물질 분자는 전극의 표면에 화학적 검출 될 수 있다 . 따라서, 현재 스파이크의 일련 표시 개별 exocytosis 이벤트의 검출. Amperometric 녹음에서 시간 추적 대 전류에서 각 단일 amperometric 스파이크 밑 지역 충전 exocytosis 이벤트 당 감지 나타내고 발표, 패러데이 방정식을 사용 하 여 신경 전달 물질의 몰에 변환할 수 있습니다. 따라서, amperometric 녹음 단일 exocytosis 이벤트에서 추방 금액 신경 전달 물질에 정량적 인 정보를 제공 및 exocytosis 이벤트의 빈도에 보고 하지만 분 비 소포에 정량적 인 정보를 선물 하지 않는다 소포 융해 및 신경 전달 물질 방출 하기 전에 콘텐츠 시작 되었습니다.
따라서, 셀에 어떻게 분 비 소포의 더 나은 이해를 얻으려면 세포질 응답 extracellular 삼투성 긴장에 셀 exocytosis, 받아야 트리거되기 전에 다른 상호 보완적인 분석 방법을이 정보를 풍부 하 게 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 조사 하기 위하여 삼투성 스트레스 소포 볼륨을 변경 하는 경우, 전송 전자 현미경 (TEM) 이미징 분석 화학 고정 후 세포의 소포 크기를 측정 하 사용할 수 있습니다. 에 분 비 소포에서 소포 신경 전달 물질 콘텐츠의 정량화 삼투성 스트레스에 영향을 미치는 기 quantal 크기 검사, 세포내 전기 cytometry 이라는 최근에 개발 된 amperometric 기법을 적용할 수 있습니다 그들의 아직26라이브 세포 세포질에 거주 하는 경우 기본 상태입니다. 세포내 전기 cytometry 기술에서 nanotip 원통형 탄소 섬유 전극 부드럽게 삽입이 전극에 700 mV 잠재력을 적용 하 여, 그리고 라이브 세포의 세포질 (vs Ag/AgCl 전극 참조)는 소포에서 카 테 콜 아민 콘텐츠 단일 소포 충돌, adsorbing, 그리고 전극 표면에 파열 이후 확률론 및 그로 인하여 그들의 내용에 대 한 발표에서 산화 환 원 현재 스파이크의 탐지에 의해 정해질 수는 전극 표면26. 따라서, 시간 추적 대 현재 amperometric에 각 단일 소포 rupturing 이벤트 현재 과도 귀 착될 수 있다 하 고, 각 현재 스파이크의 영역을 통합 하 여 소포 quantal 크기 산출 될 수 있다 Faraday´s 법을 사용 하 여.
따라서 세포내 전기 cytometry 기준으로 기록 소포 quantal 크기 분석, 함께 가장 이미지를 사용 하 여 소포 크기 측정에서 얻은 정량적 인 정보를 연결 하 여 소포 신경 전달 물질 농도 또한 할 수 있다 결정 될. 이 셀은 다른 삼투성 조건에 노출 되 면 소포 특성을 허용 하 고 어떻게 소포는 응답할 exocytosis 이전 단계에서 세포 외 삼투성 스트레스에 더 나은 보기를 제공 합니다. 이러한 방법 결합에서 결과 나타났습니다 그 높은 삼투성 압력 extracellular 존재 소포 축소 하 고 그들의 quantal 크기 조정 보여줍니다 이러한 측정에서 상대적 변화에 정량적 인 정보를 비교 축소 하는 동안 소포 그들의 내용 및 크기는 일정 한 신경 전달 물질 농도24유지를 조정 합니다. 따라서,이 이해는 삼투성 스트레스에 노출 된 세포에서 신경 전달 물질 방출에는 관측에 연결에 유용 합니다. 이 프로토콜에서 설명 하는 extracellular osmolality 그들의 네이티브 환경 대응에 어떻게 분 비 소포의 특성화 고는 exocytosis에이 응답의 효과 수 있는이 세 가지 보완 방법론의 사용 프로세스입니다. 우리의 이전 관측 효과 관한 exocytosis24에 높은 삼투성 압력의, 뿐만 아니라 삼투성 충격 및 chromaffin에 여러 바 륨 stimulations의 효과 후 세포 복구를 설명 하는 추가 실험 소개 셀입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리는 여기 프로토콜과 결합 분 비 소포 및 삼투성 압력 등 물리적 힘 분 비 소포에 영향을 미칠 방법의 더 나은 이해를 얻기 위하여 exocytosis 프로세스 분석 3 보완 분석 방법의 장점을 제시합니다 그리고 분 비 세포에서 exocytosis 프로세스입니다. 이러한 방법은 exocytosis 활동, 세포내 전기 cytometry 소포 그들의 네이티브 환경에서의 quantal 크기를 결정 하는 데 사용 되는 기록에 대 한 설립 방법은 탄?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자 소 부 신 땀 샘의 기부에 대 한 Dalsjöfors 살 AB (Dalsjöfors, 스웨덴) 스웨덴 연구 위원회 (349-2007-8680) 자금에 대 한 감사 하 고 싶습니다.
Materials
| NaCl | Sigma Aldrich | S7653 | |
| KCl | Sigma Aldrich | P9333 | |
| NaHCO3 | Sigma Aldrich | S5761 | |
| HEPES | Sigma Aldrich | H3375 | |
| MgCl2 | Sigma Aldrich | M-2670 | |
| Glucose | Sigma Aldrich | G8270 | |
| Collagenase P | Roche, Sweden | 11 213 857 001 | |
| 100-µM Nylon mesh | Fisher Sientific | 08-771-19 | |
| Percoll | Sigma Aldrich | P1677 | |
| Collagen IV coated 60 mm plastic dish | VWR | 354416 | |
| Centrifuge | Avanti J-20XP | ||
| Borosilicate glass capillary | Sutter instrument Co., Novato, CA | ||
| Micropipette puller | Narishing Inc., Japan | PE-21 | |
| Epoxy solutions (A and B) | Epoxy technology, Billerica, MA | ||
| Beveller | Narishing Inc. | EG-400 | |
| Inverted Microscope | Olympus | IX81 | |
| Patch clamp Instrument | Molecular Devices, Sunnyvale, CA | Axopatch 200B | |
| Micromanipulator | Burleigh Instrument Inc., USA | PCS-5000 | |
| Butane Flame | Multiflame AB, Hässelholm, Sweden | ||
| Transmission electron microscopy | Omega | Leo 912 AB |
References
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