Autofluorescencija kaip neinvazinis senėjimo ir pažangios glikacijos galutinių produktų biologinis žymeklis Cistanche Tubulosa
Apr 11, 2023
DISKUSIJA
Anksčiau autofluorescencija buvo naudojama lipofuscinui, amžiaus pigmentui, stebėti kaip senėjimo biomarkeris.4,13. Nors stebėjome raudonąFluorescencija, rodanti lipofusciną, kaip matyti ankstesniuose tyrimuose9, mėlynafluorescencija buvo aptikta ankstesniame gyvenimo etape, kai kirminai buvo tiriami naudojant M165 FCFluorescencinis stereomikroskopas (Leica Microsystems, Tokijas, Japonija) (duomenys nerodomi). Šio tyrimo tikslas buvo ištirti, ar mėlyna autofluorescencija galėtų būti jautresnis žymeklis atskirų kirminų senėjimui atsekti.

Cistanche UžAnti-senescencija
Senėjimą stabdantis „Cistanche“ produktas paruoštas pristatymui
TheFlatskirų kirminų uorescencija padidėjo su amžiumi; tuo mažiau kirminųfluorescuoti, tuo ilgesnė jų gyvenimo trukmė. Taigi, mėlynaFluorescencija gali būti alternatyvus biomarkeris senėjimui atsekti. Tačiau Pincus ir kt. pranešė, kad kirminai, kurie vėliau mirė (per 24 val.)Fluorescuojamas dėl kinurenino biosintezės; tie tyrinėtojai pavadino šią mėlyną šviesą"mirtisFluorescencija". Pranešama, kad mirtisFluorescencija reFlveikia glikozilintos antranilo rūgšties, pagamintos kinurenino keliu, emisiją; mašinaFluorescuojanti medžiaga aptinkama į lizosomas panašiose žarnyno granulėse31. Ši mėlyna šviesa gali būti tas pats mirties žymeklis, kurį Coburn ir kt. pastebėta mC. eleganskelias valandas prieš mirtį ir po mirties, ir tai buvo pastebėta tiek jauniems kirminams, kurie buvo mirtinai sužaloti, tiek kirminams, kurie natūraliai miršta nuo senatvės. Iš tiesų, mes pastebėjome, kadmalonus-1mutantas, kuriam trūksta kinureninazės aktyvumo, buvo mažiau autofluorescencinis nei laukinio tipo. Tačiau mūsų rezultatai parodė, kad dalis mėlynos spalvosFluorescencija siejama su senėjimu, o ne su mirtimi. Pažymėtina, kaip parodyta fig.3b, senstantys kirminai pasižymėjo padidėjusia mėlyna spalvaFluorescencija net neįskaitant duomenų, gautų per 2 dienas iki mirties. Be to, kirminai vis darFluoresced daugiau senstant, nepriklausomai nuo būklėskynu-1genas. SumažintasFluorescencijakynu-1mutantas turėtų būti dėl praradimoAGE sintezės pagreitis kinureninais, o ne mirties trūkumasFluorescencija32.
Tam tikri AGE junginiai yraFluorescentinis27. Mes padarėme išvadą, kad mėlynaFluorescencija gali apimti emisiją iš tų AGE, atskirai nuo tos, kuri priskiriama mirčiaiFluorescencija. Kai ekstrahuoti kirminų baltymai buvo inkubuojami su cukrumi in vitro,fluorescencijos intensyvumas ir AGE lygiai laikui bėgant didėjo. Kirminai, auginami terpėje, kurioje yra ribozėsFluorescuoja daugiau nei kontroliniai gyvūnai auginami be papildomos ribozės, net kaikynu-1buvo mutavęs. Priešingai, kirminai, auginami naudojant rifampiciną, žinomą AGE gamybos inhibitorių, sumažino mėlynos spalvos kiekį.Fluorescencija. Iš tiesų, fluorescencinė mikroskopija parodė, kad 13-viendieniai kirminai skleidė daugiau mėlynos šviesos nei 3-dienų senumo jauni suaugusieji. Imuninis dažymas anti-LML arba anti-pentosidino antikūnais neparodė difuziškai plintančių AGE pasiskirstymo modelio, panašaus į mėlyną.Fluorescencija. TheFluorescencija gali kilti iš kitų gausiųFluorescuojantys AGE, tokie kaip vespertinas A, LM-1 ir argpirimidinas33,34.
Norėdami gauti trynį oocistoms,C. eleganshermafroditai suvartoja savo žarnyno biomasę, todėl vėlesniame amžiuje atsiranda žarnyno atrofija ir negimdinis trynio nusėdimas. Vitellogeninų (trynių baltymų) senų kirminų organizme buvo dvigubai daugiau (palyginti su jaunesniais gyvūnais), kaip buvo pranešta anksčiau.35, o eksponuojama šešis kartus didesnėFluorescencija po glikacijos in vitro. Šie duomenys rodo, kad patys vitellogeninai generuos 12-kartąfluorescencija vyresnio amžiaus kirminuose, palyginti su jaunų suaugusiųjų teoriškai. Western blot tyrimas parodė, kad pagrindinės juostos, reaguojančios su anti-LML antikūnu, buvo trynio baltymai. Ši išvada atitinka ankstesnes Nakamura ir kt. ataskaitas, kurios aptiko sunkų vitellogenino glikaciją36ir Golegaonkar ir kt., kurie aptiko sumažėjusią glikaciją vitellogenino -2, vitellogenino-6 ir pailgėjimo faktoriaus 1 alfa rifampicinu gydytiems nematodams30. Pranešama, kad vitellogeninai veikia kaip antioksidantai ir prisideda prie bičių motinėlių ilgaamžiškumo37. ĮC. eleganai, vitelogeninai vaidina lemiamą vaidmenį atsparumui stresui 38. Kadangi antioksidantai gali lengvai oksiduotis patys, glikuoto vitellogenino kaupimasis gali pabloginti apsaugą nuo oksidacinės pažaidos, todėl gali atsirasti atvirkštinis ryšys tarp gyvenimo trukmės ir mėlynos spalvos intensyvumo.Fluorescencija, pastebėta šiame tyrime. Tačiau Sornda ir kt. neseniai pranešė, kad gyvenimo trukmė nėra susijusi su atsparumu oksidaciniam stresui, kurį sukelia YP115/YP88 (vitelogeninas-6)39. Tie mokslininkai pasiūlė, kad vitellogenino YP170, gauto iš vitellogeninų 1, kaupimasis–5, sukelia žarnyno atrofiją ir sutrumpina gyvenimo trukmę, o YP115 / YP88 kaupimasis gali sulėtinti žarnyno atrofiją ir pailginti gyvenimo trukmę. Vitellogenino-6 glikacija ir dėl to atsirandanti disfunkcija gali prisidėti prie senėjimo. Nors pailgėjimo veiksniaiFluorescuoja tris kartus intensyviau po glikacijos in vitro, šių baltymų kiekiai buvo panašūs tarp jaunų ir senų kirminų. Todėl šio veiksnio indėlis į sustiprintą autofluorescenciją gali būti mažesnis nei priskirtinas vitellogeninams.

Cistanchepaprastai buvo naudojamas kaip pavyzdysstudijuotisenėjimo ir senėjimo intervencijos. Mes pasiūlėme naudoti kirminą kaip modelį, skirtą ilgaamžiškumo poveikiui ištirtipieno rūgšties bakterijų8. Atsižvelgiant į demonstraciją (šiame tyrime), kad mėlynaFluorescencija nematoduose yra galimas AGE kaupimosi rodiklis, mes tai siūlomeCistanche hermafroditai gali būti pavyzdys tiriant senėjimą stabdančių intervencijų, veikiančių slopinant AGE gamybą, naudingumą. Priešingai, mažai tikėtina, kad autofluorescencija būtų patinų kirminų senėjimo biologinis žymeklis, nes vitelogeninų turi būti nedaug.

5 pav. Mėlyna fluorescencija iš kynu-1 mutantų, kurie neturėtų skleisti mirties fluorescencijos. a7-dienų ir 13-dienų senumo fluorescencijos intensyvumas (ex 340/em 430)kynu-1mutantai (n = po 37); vyresni kirminai vis tiek išmetė daugiauFluorescencija nei jaunesni kirminai, nepaisantkynu-1mutacija. Tačiau jokios reikšmėsfifiMann aptiko autofluorescencijos verčių skirtumą–WhitneyU bandymas.b 7-Dienos kirminas, prižiūrėtas riboze, skleidė daugiau mėlynos spalvosFluorescencija, nepaisantmalonus-1mutacija. MėlynaFluorescencijaC. elegansauginamas su riboze (n = 24) arba sorbitolis (n = 18) buvo lyginamas su kontrolinių kirmėlių be cukrų (n = 20). Autofluorescencijos vertės buvo palygintos naudojant neparametrinį plieną–Dwass metodas (**p < 0.01). c Išgyvenimo kreivėsC. elegansauginamas su riboze (n = 62) arba sorbitolis (n = 84) buvo lyginami su kontrolinių kirmėlių be cukrų (n = 64). Kirmėlės buvo 3 dienų amžiaus 0 dieną. Nematodų išgyvenamumą apskaičiavo Kaplanas–Meier metodas ir išgyvenamumo skirtumai buvo patikrinti dėl reikšmingumo naudojant log-rank testą (**p < 0.01).
METODAI
NematodaiCistanche Bristolio padermę N2 ir jo išvestines mutantines padermes maloniai pateikė Minesotos universiteto Caenorhabditis genetikos centras. Šiame tyrime naudotos mutacijos buvo CB1370daf-2 (e1370)ir CB1003Kynu-1 (E1003). Nematodai buvo palaikomi ir dauginami naudojant NGM pagal standartinę techniką 40. Suaugusių kirminų kirmėlių kiaušinėliai buvo paimti po poveikio natrio hipochlorito/natrio hidroksido tirpalu, kaip aprašyta anksčiau 41. Kiaušinių suspensijos buvo inkubuojamos per naktį 25 laipsnių temperatūroje, kad būtų galima išperėti, ir suspensija L1- stadijos kirminų buvo centrifuguotas 156 ×g 1 min. Supernatantas buvo pašalintas, o likusios lervos buvo perkeltos į šviežias be peptono modifikuotas NGM (mNGM) plokšteles, padengtasE. colipadermė OP50 (OP50). Padermės buvo auginamos mNGM agaro plokštelėse 25 laipsnių temperatūroje, išskyrusdaf-2štamas, kuris buvo auginamas 20 laipsnių temperatūroje iki L4 stadijos. Visi tyrimai buvo pradėti nuo jaunų suaugusių kirminų, kurie pradėjo dėti kiaušinėlius 25 laipsnių temperatūroje. Nematodams nereikėjo jokio etinio patvirtinimo.Bakterijų padermėsOP50 buvo naudojamas kaip tarptautiniu mastu pripažintas nematodų maistas. OP50 auginimui buvo naudojamas triptoninis sojų agaras (Nissui Pharmaceutical, Tokijas, Japonija). Bakterijos (100 mg šlapio svorio) buvo suspenduotos 0,5 ml M9 buferio; po to 50-µL bakterijų suspensijos alikvotinė dalis buvo paskleista ant mNGM 55- cm skersmens plokštelėse, jei nenurodyta kitaip.

Daugiamatė autofluorescencijos analizė
analizuojama naudojant sužadinimo-emisijos matricą (EEM)Fluorescencinė spektroskopija. Daugiamatė analizė (vieno bangos ilgio sužadinimas su keliaisbangos ilgio emisija ir sinchroninis nuskaitymasFluorometrija) davė EEM diagramas, susidedančias iš vieno nuskaitymo sužadinimo ir sinchroniniofluorescencijabuvo nubrėžti kiekvienos serijos spektrai.
Senstančių kirminų fluorescencijos spektrai
mikroplokštelių skaitytuvo modelis SH-9000Lab su SF6 duomenų apdorojimo programine įranga(„Corona Electric“, Ibaraki, Japonija). Kiekvienas matavimas buvo atliktas tris kartus.

Atskirų gyvų kirminų autofluorescencijos matavimas (įvyniojimo metodas)
Tačiau tušti (tik M9 buferio) duomenys buvo patikrinti tris kartuskiekvienas šulinys, atsižvelgiant įsvyravimasiš šulinio į šulinį. Minimalios aptikimo ribos ir kiekybiškai įvertinamos ribos buvo nustatytos remiantis tuščiais kiekvienos dienos duomenimisμ (tuščios reikšmės vidurkis)pliusas3.29σ (standartinis nuokrypis) irμpliusas√2 × 10σ, atitinkamai. Autofluorescencija kiekvieno kirmino kūne
buvo užfiksuotas daugiamodiu grotelių mikroplokštelių skaitytuvu. Po tokiekvienas kirminas buvo atskirai prižiūrimas 4.{1}}cmskersmens plokštelė, padengta OP50 (2 mg/10μL M9 buferis) 25 laipsnių kampu. Kiekvienastyrimas buvo atliktas su mažiausiai 20 kirminų ir pakartotas du kartus.
Gyvenimo trukmės matavimas
Kirminai buvo laikomi mNGM plokštelėse, padengtose OP50, 25 laipsnių temperatūroje iki 13 dienų. Po įvertinimo pagalfluorescencijapo 30 kirminųperkelta ant atskirų naujų mNGM plokščių, padengtų OP50. Plokštelės buvo inkubuojamos 25 laipsnių temperatūroje, o gyvi ir negyvi kirminai buvo vertinami kas 24 valandas. Kirminas buvo laikomas mirusiu, kai nereagavo į švelnų sliekų rinktuvo prisilietimą.

AGE po glikacijos in vitro
papildymas 100μL 1 mol/l sieros rūgšties viename šulinyje. Kiekvieno iš jų absorbcijašulinys esant 450 nm (sub: 650 nm), tada buvo nedelsiant išmatuotas mikroplokštelių skaitytuvu. ELISA buvo atlikta tris kartus kiekvienai bandymo sąlygai.
Western blotingas senstantiems kirminams
Mėginiai buvo apdoroti 4 × varžtu™ LDS mėginio buferis (Thermo Fisher Scientifific) ir 10 × varžtas™ Mėginio reduktorius (Thermo Fisher Scientifific) ir kiekviename mėginyje, kuriame yra 1,5μg viso baltymo buvo paleista Bolt™ 4–12 procentų Bis-Tris Plus gelis (Thermo Fisher Scientifific). Tada baltymai buvo perkelti iš gelio į polivinilidenąFluorido membrana (ATTO, Tokijas, Japonija) ir užblokuota 5 procentų nugriebtu pienu PBS- 0.1 procento Tween 20 1 val. Membrana buvo inkubuojama per naktį 4 laipsnių temperatūroje su anti-AGE (anti-CML) monokloniniu antikūnu (klonas Nr. 6D12 santykiu 1:1{18}}), plaunama PBS-T ir inkubuojama kambario temperatūroje 1 val. h su peroksidaze konjuguotu ožkos anti-pelės IgG antikūnu (1:25, 000). Po plovimo PBS-T membrana buvo inkubuojama su ECL pirminiu Western blot aptikimo reagentu (GE Healthcare UK, Little Chalfont, Anglija) ir nuskaityta naudojant ChemiDoc Touch Imaging System (Bio-Rad, Hercules, CA, JAV) arba ImageQuant. LAS 500 (GE Healthcare UK). Tada membranos buvo plaunamos PBS-T, 30 minučių kambario temperatūroje inkubuojamos su Western BLoT pašalinimo buferiu (Takara, Shiga, Japonija) ir vėl plaunamos PBS-T. Membrana buvo pakartotinai patikrinta anti-vitellogenino antikūnais YP115 ir YP170 (kiekvienas 1:10 000) 4 laipsnių temperatūroje per naktį.42, plaunamas PBS-T ir inkubuojamas su ožkos anti-žiurkės IgG antikūnu, konjuguotu su peroksidaze (1:2000) (Proteintech, Rosemont, IL, JAV) kambario temperatūroje 2 valandas. Pakrovimo kontrolei membranos buvo pakartotinai tiriamos naudojant anti-aktininį antikūną (klonas Nr. C4; Merck KGaA, Darmštatas, Vokietija) ir peroksidaze konjuguotą anti-pelės antikūną (GE Healthcare UK). Vitellogenino (YP170 ir YP115) ir CML juostų tankiai kiekvienoje juostoje buvo normalizuoti, palyginti su aktino juostomis atitinkamoje juostoje. Juostų tankis buvo analizuojamas naudojant ImageQuant TL programinę įrangą (GE Healthcare). Kiekvienas tyrimas buvo atliktas du kartus.
Ribozės ir rifampicino poveikis AGE in vivo
baigtaskiaušinių dėjimas (7 dienų amžiaus). Norėdami įvertinti ribozės įtaką, atlikome išgyvenamumo tyrimus ir išmatavome autofluorescenciją. Buvo kirminaslaikoma mirusia, kai nesugebėjo reaguoti į švelnų sliekų rinktuvo prisilietimą. Kirmėlės, žuvusios dėl prilipusios prie plokštelės sienelės, nebuvo įtrauktos į analizę ir buvo cenzūruotos. Atskirame eksperimente,MGM, kuriame yra 50 µM (galutiniskoncentracija) rifampicinas (ištirpintasDMSO) buvo naudojamas. Kiekvienas tyrimas buvo pakartotas du kartus.

Senų kirminams būdingų baltymų identifikavimas
20 mM (esant 2x moliniam DTT pertekliui); mišinys tada buvoinkubuojamas tamsoje kambario temperatūroje 30 min., kad prasidėtų alkilinimo reakcija. Tripsinas 50 mM AmBic buvo sumaišytas su kiekvienu tirpalu santykiu 1:50 (tripsinas: baltymų koncentracija). Mėginiai buvo virškinami mažiausiai 4 valandas arba per naktį 37 laipsnių temperatūroje, purtant. Sekantcentrifuguojant, buvo pridėta TFA ir ACNgalutiniskoncentracijos 0.5–1.0 procentai TFA ir 2 procentai ACN pagal tūrį. Mėginiai buvo purtomi 2 valandas 60 laipsnių temperatūroje. Po centrifugavimo 22 200 ×g 5 min., supernatantas buvopipete supilamas į automatinio mėginio ėmimo buteliuką. Prieš tai baltymai buvo virškinami tripsinuanalizuoti atvirkštinės fazės skysčių chromatografija, naudojant Ultimate3000RSnanoLC sistemą (Thermo Fisher Scientific), sujungtą su ESI-Q-TOF sistema (Impact II Bruker Daltonics). Mielių alkoholio dehidrogenazė(ADH1_MIELĖS) baltymas buvo įtrauktas į mėginius kaip vidinis standartas;spygliavimas buvo atliktas siekiant gauti maždaug 50 fmolstandartinis stulpelyje.
Autofluorescencija po glikacijos in vitro
Vitellogeninas PBS tirpale ({{0}},053 µM) buvo įsigytas iš Biosense Laboratories AS (Bergenas, NORVEGIJA). Pailgėjimo faktoriaus tirpalas (1,17 µM) buvo nupirktas iš Abnova Corporation (Taipei City, Taivanas). Šie tirpalai buvo glikuoti 0,1 mM riboze 23 dienas 37 laipsnių temperatūroje. RiboFLFLavin buvo įsigytas iš Sigma (Tokijas, Japonija) ir ištirpintas PBS 0,1 mM. Kiekvienas tirpalas buvo matuojamas fluorescencine spektrofotometrija tomis pačiomis sąlygomis.
Imunofluorescencijajaunų ir senų kirminųPagal amžių sinchronizuoti CB1003, maitinami OP50, buvo inkubuojami 25 laipsnių temperatūroje. Trijų dienų ir 13-dienų amžiaus suaugusieji buvo pralaidūs naudojant Bouin's vamzdelio fiksavimo protokolas43.

7 pav. 3-viendienių ir 13-dienų senumo kynu-1 mutantų fluorescenciniai vaizdai. a–cTridienių kirmėlių ird–f 13-vienadieniai kirminai, su neapdorotais vaizdais 1 stulpelyje. Siekiant pašalinti galimus mirties padariniusFluorescencija, kuri prasideda likus 2 dienoms iki kirminų' mirtis, mutantaskynu-1buvo naudojamas. Autofluorescencija matoma 2 ir 3 stulpelių vaizduose. 3 stulpelio nuotraukos buvo padidintos pagal nurodytas (stačiakampiais) 2 stulpelyje esančių vaizdų sritis. Pasenę kirminai (13-dienų senumo) autofluorescuojasignififigerokai didesnis nei jaunų kirminų (3-dienų senumo). Kiekviena skalės juosta rodo 50μm. g Kiekybinis nustatymasmėlynos spalvosfluorescencijanaudojant „ImageJ“ ir „ImageQuant TL“ programinę įrangą. Kiekviena juosta rodo vidutines reikšmesFluorescencijos intensyvumas 1 mm2 iš devynių kirminų. ** žymi statistinį ženkląfifinegali skirtis tarp 3-dienų ir 13-dienų kirminųp reikšmė < 0.01. Klaidų juostos žymi SE.
1 val., ir užblokuotas antikūnų buferiniu tirpalu, kuriame yra 10 procentų ožkos serumo(Cosmo Bio, Tokijas, Japonija) 4 laipsniai per naktį. Pirminius antikūnus sudarė pelės monokloninis anti-AGE (anti-LML) antikūnas (klonas Nr. 6D12; 1:125) ir antikūnas prieš pentosidiną (klonas Nr. PEN-12, Trans Genic; 1:5 0). Antrinį antikūną sudarė Alexa Fluor 555- konjuguotas ožkos antikūnas prieš pelę (Abcam, Kembridžas, Anglija; 1:100). Visi antikūnų praskiedimai buvo atlikti naudojant antikūnų buferį, kuriame yra 0,5 procento BSA. Mėginiai buvo sumontuoti ant stiklinių stiklelių naudojant VECTASHIELD antifade montavimo terpę (Vector Laboratories, Burlingame, CA, JAV).
Fluorescencinė mikroskopija
Statistinė analizė
Tikėtinos gyvenimo trukmės koreliacija buvo apskaičiuota naudojant Spearman's rango koreliacijos koeficientas. Autofluorescencijos lygiai po glikacijos in vitro buvo lyginami naudojant dviejų faktorių faktorių ANOVA ir Scheffe's F bandymas. TheELISA reikšmės po glikacijos in vitro buvo palygintos naudojant vieno faktoriaus ANOVA ir Dunnett testą daugkartiniam palyginimui. Nematodų išgyvenimasbuvo apskaičiuotas Kaplano–Meier metodas ir išgyvenamumo skirtumai buvo patikrinti dėl reikšmingumo naudojant log-rank testą. Autofluorescencijos vertės po gydymo rifampicinu ir senėjimodaf-2irkynu-1mutantai buvo lyginami kiekvienam naudojant Studentą's t testas, kartotinis dviejų faktorių ANOVA ir Mann–WhitneyU bandymas. Autofluorescencijos vertės po gydymo riboze N2 arbakynu-1mutantas buvo lyginamas naudojant neparametrinį plieną–Dwass metodas. Autofluorescencinės mikroskopijos tankiai buvo lyginami naudojant Studentą's t testas. Ten, kur buvo pastebėtas reikšmingumas, duomenys buvo klasifikuojamifified as *p < 0.05 and **p < 0.01. All statistinės analizės buvo atliktos su Microsoft Excel papildytapriedo programinė įrangapliusas„Statcel 3“ (OMS, Tokijas, Japonija) ir „JSTAT“, skirta „Windows“.(Nankodas, Tokijas, Japonija).
Ataskaitų santrauka
Daugiau informacijos apie tyrimų planavimą rasite Gamtos tyrimuoseAtaskaitų santrauka, susieta su šiuo straipsniu.
DUOMENŲ PRIEINAMUMAS
Dabartinio tyrimo metu sugeneruotus duomenų rinkinius galima rasti korespondencijojepagrįstu prašymu.
NUORODOS
22. Mendler, M., Schlotterer, A., Morcos, M. & Nawroth, PP Diabetinės polineuropatijos ir ilgaamžiškumo supratimas: ko galime pasimokyti iš nematodoCae norhabditis elegans? Exp. Clin. Endokrinolis. Diabetas 120, 182–183 (2012).
Paprašyk daugiau:
El. paštas:wallence.suen@wecistanche.com Whatsapp plus 86 15292862950







