CLIC4定位于线粒体相关膜并介导心脏保护

【字体: 时间:2022年10月26日 来源:AAAS

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  线粒体相关膜(MAMs)是已知的调节细胞器和细胞功能,并可影响病理生理学,包括心肌缺血再灌注(IR)损伤。

  

摘要

线粒体相关膜(MAMs)是已知的调节细胞器和细胞功能,并可影响病理生理学,包括心肌缺血再灌注(IR)损伤。因此,确定MAMs中调节IR损伤结果的分子靶点将成为有效治疗的关键。在这里,我们发现氯离子胞内通道蛋白(CLIC4)存在于心肌细胞的mam中,并证明其在生理和病理条件下调节内质网和线粒体钙稳态的作用。在小鼠模型中,缺血再灌注损伤后,CLIC4的丢失增加了心肌梗死并显著降低了心功能。与野生型心肌细胞相比,CLIC4缺失心肌细胞在缺氧-复氧损伤时出现凋亡增加和线粒体功能障碍。总的来说,我们的结果表明MAM-CLIC4是细胞对IR损伤反应的一个关键介质,因此可能对其他病理生理过程有潜在的影响。

简介

越来越多的证据表明线粒体相关膜(MAMs)参与调节各种细胞过程,并充当活性氧(ROS)和钙(Ca)的信号纳米区二+) (1,2)在内质网和线粒体之间。MAM蛋白功能的任何失调都会破坏ER-线粒体的耦合和通讯,并导致包括肿瘤形成、炎症和神经系统紊乱在内的不良反应(1).因此,鉴定MAM蛋白并确定其信号机制将为一些人类疾病的先前未确定的药理治疗靶点奠定基础。细胞内离子通道通过维持离子内稳态来调节细胞器内的通讯,是决定细胞命运的主要因素().虽然阳离子通道在MAMs中是有特点的(4),氯(Cl)的分子同一性和功能相关性?)对频道的了解不多。细胞内氯离子通道(CLIC)蛋白是细胞内氯离子通道(CLIC)的重要组成部分,具有调节吞噬体酸化、细胞周期调节、血管生成和细胞凋亡等多种生理功能,并与人类疾病有关(5,6).六种哺乳动物的CLIC1到CLIC6都可以以可溶性和完整膜的形式存在,并存在于不同的细胞器膜中,但它们在MAM中的存在尚不明确(7).关键的悬而未决的问题仍然是可溶性的CLICs如何插入到膜中形成功能性离子通道。

CLICs有助于心脏保护,因为阻断CLIC会增加心肌梗死(MI)(8)缺血再灌注(IR)损伤与缺血预处理(IPC)的心脏保护作用(9).吲哚氧乙酸(IAA-94)作为一种CLIC抑制剂,能阻断CLIC蛋白的所有副作用,其在预防MI中的确切作用和机制及其在心力衰竭(HF)中的重要性尚不清楚。我们的研究强调了CLIC4在MAMs中的存在,以及MAM特异性CLIC4在ER线粒体Ca中的作用和机制二+通过调节线粒体生理学来保护心脏免受IR损伤。我们观察到心衰患者和健康心脏细胞器膜组分中CLIC4在细胞质中的分布差异。因为CLIC4在介导多种细胞过程中非常重要(5,6),我们的发现揭示了氯化锰通道调节多种病理生理条件的机制。

结果

CLIC4是一个主要的Cl?通道

在小鼠成年心肌细胞中,我们观察了CLIC4在线粒体细胞器标记物(MitoTracker)、线粒体外膜(OMM)和MAM中的定位和分布(1),以及酰基辅酶A(CoA)合成酶长链家族成员4(ACSL4)(MAM)(10) (图1,A和B).CLIC4与线粒体的共定位率较高(41.2±0.6%),n=40个细胞)和内质网-线粒体接触部位蛋白mitofusin 2和ACSL4(34±1%和31±2%,n=25个细胞)。CLIC4在分离的粗线粒体(58±10%)和新生心肌细胞(40±4%)中表达,n=28)也显示了与有丝分裂跟踪器加载的线粒体的关联(图S1),但CLIC1(CLIC4的一个分支)显示与原始线粒体的共定位性较低(39±8%,P=0.03)或新生儿心肌细胞(29±3%,P=0.03,n=28)与CLIC4(图S1)相比。为了建立CLIC4在心肌细胞中的精确定位,我们用30%Percoll梯度离心法纯化线粒体(11)并观察到,与GRP78(ER/MAM标记)相似,CLIC4在超纯M3馏分中的存在可以忽略不计(图1,C和D) (12).超纯线粒体中CLIC4的缺失以及它们与有丝分裂追踪器负荷心肌细胞的高度共定位促使我们评估它们在MAMs中的存在。Western-blot分析及其定量分析表明CLIC4优先分布于MAM而不是超纯的线粒体部分,从而确定CLIC4是MAM特异性的Cl?渠道(图1、E和F).

图1CLIC4的生化特性。

(A)小鼠成年心肌细胞的代表性图像显示CLIC4与线粒体(第1行)、ACSL4(第2行)和线粒体2(第3行)共定位。(B)显示共域化量化的条形图。数据用mean±SEM表示;N=4隔离;n25(C)具有代表性的Western印迹显示超纯线粒体(M3)的分馏曲线,表明M3组分中不存在CLIC4和GRP78,但在M3组分中存在ATP合成酶。(D)用胭脂红S染色法测定不同亚细胞组分中CLIC4、GRP78和ATP合酶标准化为总蛋白的百分比表达。(E)具有代表性的MAM分离的Western印迹表明,在MAM中存在CLIC4,而在纯化的线粒体中没有。(F)用丽春红S染色法测定不同亚细胞组分中CLIC4和GRP78的表达百分比,并与总蛋白含量进行比较。(D)和(F)中的图表描绘了蛋白质标准化表达百分比的平均值±SEM;N=3*P0.05,学生的t测试。(G)转染CLIC4全长标志的HEK细胞(第1行),CLIC4?C189(第2排)和CLIC4?Q67(第3行)装载有丝分裂跟踪器、抗旗帜抗体和抗抑制抗体,并与DAPI共染色,显示所有CLIC结构物与线粒体共定位(Merge)。

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我们还研究了与mam靶向相关的CLIC4域。我们用全长CLIC4,CLIC4-ΔC189和保留N-末端和跨膜结构域(TMD)的CLIC4-ΔC189的N-末端标记结构转染人胚肾(HEK)细胞(13).我们的结果表明,每个转染的CLIC4构建了与HEK细胞有丝分裂跟踪器共定位的结构(图1G)这表明,TMD完整的N端负责其对MAMs的靶向和定位。

MAM-CLIC4调节Ca二+平衡

MAM是Ca的联系站点二+内质网和线粒体之间的ROS信号(1,2,14).了解MAM-CLIC4在Ca中的作用二+通过信号转导,我们将野生型(wt)和客户4?/?幼犬[出生后第3天(p3)]携带腺病毒编码细胞器靶向Ca二+传感器G-CEPIA1er(15)[ER/肌浆网(SR);图2A]和mtRCamp1h(16)线粒体;图2D)测量SR和线粒体Ca前48~72小时二+分别改变。测量SR-Ca二+泄漏,加利福尼亚州二+通过SR/ER-Ca摄取二+-腺苷三磷酸酶(SERCa2a)被thapsigargin阻断,G-cepiaer荧光衰减时间常数作为SR-Ca的指示剂二+泄漏。G-cepiaer荧光衰减的时间常数相对较快客户4?/?与wt-MNCMs相比,表明SR-Ca加速二+泄漏客户4?/?心肌细胞(图2、B和C).此外,我们还观察到线粒体Ca增加二+在里面客户4?/?MNCMs公司(图2,E和F)与wt相比,mtRCamp1h荧光增强。线粒体Ca增加二+在里面客户4?/?在线粒体单一钙离子(MCU)、抑制剂Ru360存在下,MNCMs恢复正常(图2,E和F) (17).更快的SR Ca二+渗漏和线粒体钙增加二+水平表明SR和线粒体Ca有缺陷二+内稳态客户4?/?MNCMs公司。加利福尼亚州二+众所周知,线粒体超载会触发线粒体通透性转换孔(mPTP)的开放,导致细胞死亡(18).因此,我们测量了钙二+保留容量(CRC)(单位:wt)和客户4?/?心肌线粒体。CRC是线粒体保留Ca的能力二+在矩阵中直到达到阈值水平,最终导致mPTP打开。简单地说,额外的线粒体二+被标记为Ca二+绿色-5N,用CaCl法测定CRC2脉冲。客户4?/?与野生型心肌线粒体相比,心肌线粒体的CRC减少(~17%,P=0.01,n>11)意味着mPTP的早期开放(图2,G和H)增加了对压力的敏感性。相反,ER特异性CLIC1的缺失(19)与wt心肌线粒体相似(图2,G和H)表明MAM定位的CLIC4而不是ER相关的CLIC1在调节mPTP开放中的特殊作用。MCU和mPTP调节蛋白亲环素D的表达(图S2,A和B)(8)在客户4?/?以及心脏组织。环孢霉素A(CsA)((8)亲环素D的抑制剂能增强wt(~2倍)和客户4?/?(约2倍)心肌线粒体与相应载体对照组相比。但是,CRC客户4?/?CsA组心肌线粒体(93±7.3%)明显低于CsA组(130±7.6%),P=0.025,n=3)(图S2、C和D)。

图2CLIC4的功能特性。

(A)腺病毒感染SR-Ca内G-CEPIA1er后72小时培养的MNCMs的代表性图像二+生物传感器。(B)代表性时变曲线(F/F0)感染MNCMs的G-cepiaer荧光。记录2min后,将心肌细胞暴露于SERCA抑制剂thapsigargin(THAPS;10μM),计算衰减时间常数(τ,s)作为SR-Ca的测量值二+泄漏。信号标准化为应用高剂量咖啡因(10毫米)获得的最小荧光。(C)该图描述了基线G-cepiaer荧光的平均数据±SEM(F/F0)和tau(s)。N=3 wt隔离,N=4个客户4?/?隔离,n14厘米重,n=33客户4?/?MNCMs公司*P<0.05,学生t测试。(D)腺病毒感染mtRCamp1h基质Ca 72小时后培养的MNCMs的代表性图像二+生物传感器。(E)有代表性的痕迹二+](μM)重量和客户4?/?MNCMs,以及客户4?/?MNCMs用Ru360(1μM)预孵育10分钟。记录5分钟后,MNCMs在EGTA(2mm)处理前进行皂甙渗透(SAP),以获得最小的荧光,然后用Ca二+(20μM)获得最大荧光强度。(F)该图描述了[Ca]的平均数据±SEM二+](μM)。N=3个wt隔离,N=3个隔离客户4?/?,n=18 wt MNCMs,以及n=11客户4?/?MNCMs公司*P<0.05,学生t测试。(G)线粒体外钙二+用Ca标记二+Green-5N与Ca的吸收二+单位为重量,客户4?/?,和clic1?/?心肌线粒体,添加5μM CaCl2脉冲。当Ca达到最大阈值时,mPTP激活二+到达线粒体内。(H)表示CaCl平均脉冲量化的条形图2mPTP打开需要。加利福尼亚州二+mPTP开口所需的数值表示为平均值±SEM;N=12重量,N=4个clic1?/?,和N=15客户4?/?; *P<0.05,学生t测试。

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接下来,我们评估了线粒体和细胞质Ca的变化二+同时研究咖啡因对线粒体Ca的诱导作用二+转移重量与客户4?/?心肌细胞。测定线粒体Ca二+用表达mtRCamp1h的腺病毒和胞浆Ca转染MNCMs二+使用Fluo-3 AM进行测量。用咖啡因诱导RyR2介导的Ca二+心肌细胞释放。如所示图3(A和B),我们观察到细胞内咖啡因瞬时振幅显著降低客户4?/?心肌细胞与wt心肌细胞相比,表明SR-Ca增加二+泄漏客户4?/?心肌细胞由于RyR2通道过度活跃。线粒体咖啡因瞬时波幅在wt和客户4?/?心肌细胞对咖啡因的诱导,表明更有效的钙二+下胞浆转移二+]可在这些心肌细胞中摄取(图3、C和D).总之,我们的结果证实了MAM-CLIC4在维持Ca中的重要性二+ER/SR线粒体界面的稳态。

图3.CLIC4影响ER/SR线粒体Ca二+转移。

(A)氟-3荧光(F/F0)wt和客户4?/?胞质钙二+由高剂量咖啡因引起的短暂性。(B)Ca的平均数据±SEM二+瞬态振幅。n=12个客户4?/?细胞,n=17 wt电池,以及N=每组3次隔离。(C)咖啡因诱导Ca的mtRCamp1h荧光谱二+瞬态,带图形(D)代表平均值±SEM。n=17 wt电池,n=12个客户4?/?细胞,和N=每组3次隔离(与I和II相同的细胞)*P<0.05,学生t测试。

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我们还评估了CLIC4在胞浆Ca中的作用二+处理。成年wt和客户4?/?心肌细胞负载Fluo-3am和胞浆Ca二+通过0.5hz起搏诱发瞬态,并记录有无β-肾上腺素能受体刺激时使用异丙肾上腺素(ISO)(100nm)记录。Ca无变化二+SERCa2a Ca的瞬时振幅、峰值时间和速率二+-wt中存在和不存在ISO时的介导摄取客户4?/?心肌细胞(图S3,A到H)。实验结束时,加入咖啡因来测量SR-Ca二+内容。我们没有观察到咖啡因瞬时振幅在存在和不存在时在wt和ISO中的变化客户4?/?心肌细胞。胞质钙二+用Fura-2AM染色检测有无ISO时的变化(20).在协议中,我们没有观察到Ca的任何变化二+瞬态振幅(Δ340/380)in客户4?/?心肌细胞,表明胞浆Ca没有变化二+瞬态(图S3、I和J)。因此,我们的研究强调,缺乏CLIC4并不足以克服Ca的自我调节能力二+改变细胞质Ca的搬运机械二+成年心肌细胞的循环(图S3,A到J)。

消融CLIC4可增强缺血再灌注损伤后的心肌梗死

钙调节失调二+心肌细胞的稳态与心衰和心肌梗死有关(21,22).此外,阻断Cl?通道,包括CLIC4,在IR损伤时使用IAA-94增强MI(8)预防IPC的心脏保护作用(9).为了确定CLIC4的病理生理作用,我们比较了年龄匹配的wt和客户4?/?小鼠左冠状动脉主降支结扎术(23).CLIC4的缺失明显加重了梗死范围(43±3%,N=5,P=0.03),与野生型小鼠相比(28±3%,N=5)经伊文思蓝和2,3,5-三苯基四氮唑(TTC)双染色心脏切片评估(图4,A和B).在所有组中,由危险面积(AAR)定义的可能缺血区域在所有组中都是相似的(图4C).结扎后,clic1?/?小鼠的心肌梗死面积与野生型心脏相似(图S4,A到C),强调CLIC4,而不是CLIC1,参与心脏缺血事件的心脏保护。正如预期的那样,与假手术相比,IR损伤后两组小鼠的血浆肌钙蛋白水平均升高(图S4F)。超声心动图分析(图4,D至F) (24,25)左室射血分数(LVEF)和左室短缩分数(LVFS)无差异客户4?/?和野生型小鼠,分别在24小时的假手术后。然而,在IR组,客户4?/?与wt心脏相比,心脏前壁运动受损且无运动(图4D以及电影S1到S4)。缺血再灌注损伤后,左室射血分数和左室功能恢复正常客户4?/?结果为44±6%(图4E)和22±3%(图4F)LVEF分别为32±3%和4%(N=每个重量为5客户4?/?分别为)。左心室功能明显降低客户4?/?与wt小鼠相比,IR损伤后小鼠的CLIC4表达对维持心脏功能至关重要(P=0.02,N=5)。相反地,clic1?/?小鼠在IR损伤后表现出与wt小鼠相似的LVEF和LVFS(图S4、D和E)。

图4.CLIC4用于保护心脏免受IR损伤。

(A)结扎40分钟再灌注24小时的小鼠心肌梗死增加客户4?/?与wt.假手术对照组相比,小鼠未出现任何梗死。(B)表示梗死面积的图形,标准化为AAR。(C)不同实验组的AAR相似。(D)代表性M型超声心动图客户4?/?左心室经过24小时的假手术和IR手术。两个LVEF(E)和分数缩短(F)在客户4?/?IR损伤后小鼠与wt小鼠比较。(G)TTC染色的wt和客户4?/?基于Langendorff的体外IR损伤后心脏梗死增加客户4?/?心。(H)假红外和离体IR损伤后梗死的定量分析。()缺血25min后,在再灌注前用IAA-94/DMSO灌流10min客户4?/?老鼠。TTC染色的代表性心脏切片显示,IAA-94存在时,wt心脏的梗死明显增加,但这种增加在IAA-94中没有观察到客户4?/?心。(J)在wt和不存在IAA-94的情况下,梗死面积的量化客户4?/?心。(K)wt和客户4?/?离体缺血再灌注损伤后的心肌线粒体。()表示CaCl平均脉冲量化的条形图2mPTP开启所需的客户4?/?心肌线粒体损伤。数据描述为平均值±SEM;N=每个实验组5个*P<0.05,学生t测试。

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我们还研究了心脏CLIC4在体外IR损伤模型中的作用(12).与体内红外损伤模型所得结果一致(图4,A至F),我们观察到心肌梗死的程度显著增加客户4?/?心脏与wt相比(56±7%对38±4%,P=0.02,N=5)由TTC染色确定(图4,G和H).假控制客户4?/?wt小鼠心脏也出现了类似程度的梗死(约18%,N=每个5个)。与溶媒对照品[二甲基亚砜(DMSO)]相比,IAA-94增加了wt小鼠的MI(37±1%对63±7%,P0.05,N=5)(图4,I和J)但不是在客户4?/?心脏(61±5%对46±10%,N=5)体外IR损伤后,提示CLIC4是IAA-94在心脏中的一个特定靶点。此外,在离体IR损伤后,Ca二+mPTP打开所需客户4?/?心肌线粒体(37.5±1.3%)明显低于野生型(53.8±2.1%),P=0.001,N=4)(图4,K和L).这证实了CLIC4的缺失增加了MI-in客户4?/?小鼠线粒体Ca的调节二+如前所示(图2).我们的研究结果提供了经验证据,认为心脏CLIC4是保护心脏免受缺血损伤的一个新角色,也是IAA-94介导的心脏有害作用的关键靶点。

HF与离子通道表达、分布和功能的变化有关(26,27).肺动脉高压患者肺组织中CLIC4表达增强(28)风湿性心脏瓣膜病患者(29).我们探讨了在8周的永久性LCA结扎小鼠心脏和心衰患者心脏切片中CLIC4的表达变化。慢性心肌损伤小鼠心脏切片显示CLIC4表达增加(P<0.01,N=4)相对于假手术小鼠(图S5,A和B)。与正常心脏相比,心衰患者的心脏切片中也观察到CLIC4的这种增强表达(图S5、C和D)。众所周知,clic会在压力下改变它们的分布(30,31),我们试图确定CLIC4和CLIC1在衰竭和非衰竭心脏中的分布。如图S5(E和F)所示,尽管不显著,但在细胞溶胶中观察到CLIC4相对于细胞器组分的分布增加(32)在失败的心与没有病的心相比。然而,未观察到CLIC1的分布变化。这表明,在心衰中,细胞器膜部分CLIC4的插入减少会影响其离子通道功能,从而在心脏保护中起关键作用。

心肌细胞CLIC4参与细胞保护

我们还研究了CLIC4在细胞水平上独立于其他心肌细胞环境的心肌保护作用。客户4?/?在缺氧-复氧(HR)损伤6小时/12小时后,与wt相比,MNCMs的细胞死亡增加(24±8%对4±0.4%,P<0.05,N=3)通过增加TUNEL(末端脱氧核苷酸转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸缺口末端标记)阳性细胞检测到(图5,A和B) (33)提示CLIC4在决定心肌细胞对HR损伤的反应中起作用。线粒体膜电位(?Ψ)是决定细胞活力的关键因素(34).损失?Ψ在mPTP时,开放性可以诱导MI(34).因为在客户4?/?心肌线粒体,我们测量了?Ψ在wt和客户4?/?电位染料JC1用于HR损伤后MNCMs的研究(33).客户4?/?MNCMs表现为?Ψ,与正常氧相比增加26±5%(P0.05,N=4,n=500个细胞),而wt显示Ψ损失仅为7±2%,表明CLIC4在维持?Ψ(图5,C和E).线粒体ROS生成和Ca增加二+超负荷是mPTP开放导致细胞死亡的主要因素(18).客户4?/?与正常氧相比,HR损伤后的MNCMs活性氧生成显著增加(1.4±0.1倍,N=4,n=500个细胞),而wt仅显示1.1±0.04倍的增加(图5、D和F).这些结果强调了CLIC4通过调节ROS和mPTP的开放在HR损伤中介导细胞保护的重要作用。

图5CLIC4通过调节线粒体膜电位和ROS水平介导细胞免受HR损伤的保护。

(A)从wt和客户4?/?幼犬接受6小时缺氧和12小时复氧。细胞固定,TUNEL阳性核(红色)和细胞核(蓝色)染色。箭头表示TUNEL阳性细胞。(B)TUNEL阳性细胞的定量。数据用TUNEL阳性细胞平均值±SEM表示。N=3个隔离,n=wt和客户4?/?心肌细胞*P<0.05,采用单因素方差分析(ANOVA)检验和Newman-Keuls事后分析。(C)分离自wt和MNCMs的JC1摄取共聚焦图像客户4?/?p3幼崽,遭受HR损伤,在正常氧条件下培养。(D)H2DCFDA染色wt和客户4?/?HR损伤后的MNCMs并在常氧条件下培养。(E)柱状图显示线粒体膜电位损失相对于正常氧的增加客户4?/?HR损伤后心肌细胞与wt-MNCMs的比较。数据用线粒体膜电位损失百分比平均值±SEM表示。N=4个隔离和n=500个电池,wt和客户4?/?心肌细胞*P<0.05,用Newman-Keuls事后分析进行单因素方差分析。(F)条形图显示ROS生成量相对于正常氧的增加客户4?/?MNCMs与wt比较。所有数据均以平均值±SEM表示;N=4个隔离,n=500个电池,wt和客户4?/?心肌细胞*P<0.05,用Newman-Keuls事后分析进行单因素方差分析。

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讨论

在这里,我们把CLIC4建立为一个新颖的Cl?在妈妈那里的频道。在MAMs中鉴定出1212种蛋白质,其中1000种在大脑和肝脏中被鉴定(4,35,36).这些蛋白质中的一些是离子通道,被认为对钙的调节很重要二+内质网与线粒体的稳态(4).由于离子通道在决定细胞和细胞器的结构和功能完整性方面起着至关重要的作用,因此它们的严格调控功能对于介导内质网-线粒体通讯至关重要。除SERCA2a和RyR2外,钠(Na+)钾(K+)通道也在MAMs中报告(4).然而,同样重要的Cl?心脏MAM中的通道及其在调节MAM功能中的潜在作用尚未被破译。在这项研究中,我们系统地揭示了细胞内Cl的存在?通道蛋白,CLIC4,存在于心肌中,而不存在于线粒体中。此外,我们确定了完整的TMD的N端区域对于保持MAMs的定位是必要的和足够的。CLIC4(也称为p64H1、mtCLIC和HuH1)在线粒体中分布(19,37,38)还有呃(39)在细胞应激条件下,它可以转移到细胞核(31).我们的结果进一步证实了CLIC4在小鼠心肌细胞中的差异分布。

CLIC4在妈咪体内的发现促使我们研究其生理作用。内质网与线粒体的距离在10~25nm之间(40)因此,它们在空间和功能上耦合在一起也就不足为奇了。ER-线粒体相互作用与ROS和Ca有关二+他们之间的运输(41,42).我们观察到二+无CLIC4时心肌细胞释放,表明SR-Ca二+泄漏。这表明CLIC4可能对Ca有调节作用二+发布渠道,如IP3R和RyR2s(43).以前的研究表明,RyR2s的活性可以通过SR中观察到的阴离子梯度来调节(44).另一个CLIC家族成员,CLIC2,在小鼠中不存在(7),通过诱导骨骼肌RyR1的构象变化来调节其开放概率,从而调节其活性(45).与这些结果相似,我们证明了CLIC4在调节小鼠心肌细胞中RyR2活性的作用。因此,研究CLIC4调节RyR2活性的机制是很有意义的。

我们还观察到基底线粒体Ca增强二+新生儿客户4?/?心肌细胞。此外,这增加了线粒体基底Ca二+可能是导致CRC减少的原因客户4?/?心肌线粒体。但是,在客户4?/?心脏,我们没有观察到MCU的表达有任何变化,MCU是一种负责Ca的蛋白质二+线粒体在内质网线粒体微区的摄取(46).然而,MCU存在翻译后修饰的可能性,如半胱氨酸氧化(47)或增强酪氨酸磷酸化(48)这是众所周知的增加MCU的活性。早些时候,有证据表明CsA不能挽救由CLIC阻断剂IAA-94仲裁的减少的CRC(8).我们的结果表明,CsA可以挽救在客户4?/?心肌线粒体,但程度与wt不同。这表明心肌线粒体中存在IAA-94的另一个靶点,该靶点与CLIC4联合调节CsA或客户4?/?心肌线粒体已经超载钙二+阈值水平比wt早得多。

另外,我们在咖啡因诱导线粒体Ca的ER/SR的研究中发现二+转移显示钙的快速释放二+从SR到RyR2活化伴随着钙的快速积累二+在线粒体中,提示CLIC4可能是ER/SR线粒体Ca的调节剂二+转移。我们没有观察到胞质Ca的变化二+有/无ISO时记录的瞬态客户4?/?小鼠成体心肌细胞与野生型心肌细胞相比,提示CLIC4的缺失不会严重影响细胞质Ca二+但可能会增加Ca的速率二+生理条件下内质网线粒体结构域的内流。线粒体直接意义的研究二+平衡。

众所周知,内质网线粒体通讯失调会改变心脏生理,并与心脏缺血再灌注损伤密切相关(49).以前的研究也表明阻断Cl?IAA-94通道阻断缺血/药物预处理介导的心脏保护作用(9,50)和CsA(51)以及导致mPTP早期开放(8).在本研究中,我们证明客户4?/?与野生型小鼠相比,接受体内或体外IR损伤试验的小鼠心脏显示心肌梗死增强,左心室功能受损。此外,我们观察到在客户4?/?小鼠与野生型小鼠心肌线粒体在离体IR损伤中的比较。这表明Ca增加了二+基本条件下的水平客户4?/?心肌细胞可能在应激性刺激如IR损伤时导致mPTP早期开放。类似于其他报告(8,9,50),经IAA-94预处理的wt心脏心肌梗死明显增加,但未观察到这种变化客户4?/?心。此外,在IAA-94存在的情况下,wt心脏表现出类似的梗死到clic4?/?心脏受载具控制,排除了其他CLICs在心脏保护中免受IR损伤的可能性。因此,IAA-94对心脏的有害作用是通过靶向CLIC4介导的。早期的CLIC1存在于细胞内的细胞器,如ER、溶酶体和细胞核中(7).在心肌细胞中,CLIC1定位于ER(19);然而,CLIC1缺失突变小鼠在IR损伤后的MI没有表现出差异,表明ER-CLIC1维持的阴离子梯度不影响细胞对损伤的反应。综上所述,我们可以令人信服地将CLIC4的心脏保护作用归因于通过调节线粒体生理来防止IR损伤。在遭受慢性心肌损伤(8周LCA)的衰竭人类心脏和小鼠心脏中,观察到心肌切片中CLIC4的表达增强。我们进一步对心脏组织进行了亚组分(32)与健康对照组相比,在衰竭的人心脏中,与细胞器膜组分相关的CLIC4表达增强。有趣的是,CLIC1在心衰心脏组织中的分布没有任何差异。心衰时可溶性CLIC4内化到细胞器膜的程度较低,这可能导致其细胞内膜部分(如MAM)功能活性下降,并可能导致心力衰竭期间的病理后果,在心衰期间,CLIC4在亚细胞组分中分布变化的机制需要阐明,才能完全理解其作用。

抑制CLIC4可诱导人头颈部鳞癌细胞株(HN4)凋亡,引起线粒体膜去极化(52).在这里,我们找到了客户4?/?与野生型心肌细胞相比,HR损伤后心肌细胞凋亡增加,线粒体膜去极化增加。两种钙都增加了二+超负荷和ROS的产生导致mPTP的形成和开放导致细胞死亡(53).HR受伤后,客户4?/?与wt心肌细胞相比,心肌细胞的ROS生成增加,这表明,除了Ca增加外二+在中观察到过载客户4?/?小鼠心脏再灌注时ROS生成增加可能是线粒体膜去极化和细胞死亡的原因。我们的结果证实了MAM-CLIC4在心肌细胞保护HR损伤中的直接作用。

综上所述,我们的结果提出了一个新的Cl?通道CLIC4,在MAM中起着调节ER/SR线粒体Ca的基本作用二+内稳态(图6).此外,我们的研究结果强调了MAM-CLIC4通过调节线粒体膜电位和氧化应激调节缺氧/缺血再灌注损伤后心肌损伤和心功能的空前作用(图6).因此,我们推测MAM-CLIC4在介导内质网线粒体通讯中的作用也会影响其他生理和病理生理过程。

图6MAM-CLIC4对内质网线粒体Ca有重要作用二+通过调节线粒体功能,在心脏保护中起关键作用。
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材料和方法

所有在老鼠身上进行的程序都是根据美国国立卫生研究院进行的实验动物的护理和使用指南并得到俄亥俄州立大学动物护理委员会的批准。所有关于人体心脏的实验都是在俄亥俄州立大学机构审查委员会的批准下进行的。公布的数据、方法和无突变小鼠将被提供给其他研究人员,目的是复制结果或复制程序。

细胞系

HEK 293T细胞在含有1×谷氨酰胺、葡萄糖(4.5 g/L)、1 mM丙酮酸钠、碳酸氢钠(1.5 g/L)、10%(v/v)胎牛血清(FBS)和青霉素(100 IU)/链霉素(100μg/ml)的Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM)中培养。细胞在湿化5%(v/v)CO中培养237°C培养箱,每3天传代一次。

克隆

截断客户4用“快换”法定点突变法获得克隆。我们用过pCDNA3.1-clic4系列将N终端标志编码为模板。简言之,使用携带位点特异性突变以引入谷氨酰胺-67和半胱氨酸-189的终止密码子的正义和反义引物(表S1)来扩增构建物客户4Δ问题67客户4Δ189元分别是。根据制造商的方案制备反应混合物,其中含有200 ngpcDNA3.1客户端4质粒扩增20个周期。扩增反应混合物用Dpn1型酶在37°C下过夜。在含有α-氨基比林的琼脂培养皿上,在含有α-氨基比林的琼脂培养基上,在温度为100°C的培养基上进行培养,转化时间为5小时。用Sanger测序法筛选阳性菌落。

HEK细胞转染

HEK细胞以15000个细胞的密度接种在涂有聚乙烯的玻璃盖玻片(0.13mm厚)上-d-赖氨酸和培养过夜。一旦细胞达到70%的融合率,他们被转染200ng的Flag标记pCDNA-CLIC4,pCDNA-CLIC4Δ问题67,和pCDNA-CLIC4Δ189元分别按照制造商的说明使用Lipofectamine 2000(Thermo Fisher Scientific)。转染16小时后,用200纳米有丝分裂跟踪器在37°C下加载10分钟,清洗,并进行免疫细胞化学处理。

小鼠成年/新生心肌细胞及线粒体的分离

成体心肌细胞

用简化的无Langendorff法分离小鼠成年心肌细胞(54)来自wt和客户4?/?老鼠。简单地说,老鼠被麻醉,打开胸腔露出心脏。切断降主动脉,然后注射7 ml EDTA缓冲液[130 mM NaCl,5 mM KCl,0.5 mM NaH2人事军官410 mM Hepes,10 mM葡萄糖,10 mM丁二酮肟(BDM),10 mM牛磺酸和5 mM EDTA(pH7.8)]进入右心室。夹闭升主动脉,将心脏转移到含有EDTA缓冲液的培养皿中。左心室注射10ml EDTA缓冲液,然后注入3ml灌注缓冲液[130mmnacl,5mmkcl,0.5mmNaH2人事军官4,10 mM Hepes,10 mM葡萄糖,10 mM BDM,10 mM牛磺酸和1 mM MgCl2(pH7.8)],30 ml胶原酶溶液[胶原酶2(0.5 mg/ml)、胶原酶4(0.5 mg/ml)和在灌注缓冲液中制备的蛋白酶XIV(0.05 mg/ml)]。心腔被分开,轻轻地拉成1毫米的碎片。用温和研磨法分离细胞,用5ml停止缓冲液[含5%(v/v)无菌FBS的灌注缓冲液]抑制胶原酶活性。用灌流缓冲液冲洗细胞三次,使其在重力作用下沉降。然后在4℃下用200 nM有丝分裂跟踪器加载心肌细胞1小时。然后将携带有丝分裂追踪器的心肌细胞分散在多聚体上--赖氨酸处理盖玻片1小时,并进行免疫细胞化学处理。

小鼠新生心肌细胞

如前所述,分离出MNCMs(19,55)来自wt和客户4?/?老鼠。简单地说,从wt小鼠的p3幼崽中手术切除心脏,并将其置于分离缓冲液中[16mmnacl,20mmhepes,0.8mmna2HPO公司4,5.4 mM葡萄糖,5.4 mM KCl和0.8 mM MgSO4(pH7.35)]。心室在分离缓冲液中粉碎,然后在1000℃离心g在4°C下保持5分钟。将组织块重新悬浮在含有0.25%胰蛋白酶的分离缓冲液中,并在37℃下在水浴摇床中培养20分钟以进行消化。20分钟后,细胞被旋转下来(1000g,5min,4°C),通过细胞过滤器(100μm)收集上清液中分离的乳鼠心肌细胞,并立即用20%(v/v)马血清富集。将剩余的组织颗粒消化至少两次或直到观察到清晰的组织颗粒。然后将分离的心肌细胞接种于明胶[0.1%(w/v)]–包被的盖玻片上,并在含有20%(v/v)FBS和青霉素(100 IU)/链霉素(100μg/ml)的DMEM中培养,在5%(v/v)的湿化CO中培养2培养箱温度37℃,培养2天后更换培养基。分离第4天后,在37℃下用200nm有丝分裂跟踪器加载MNCMs 10分钟,用磷酸盐缓冲液(PBS)冲洗,并进行免疫标记。

粗线粒体

重量,clic1?/?,和客户4?/?分离小鼠(12至15周)的心脏,并将其细碎并均匀化于分离缓冲液A【70 mM蔗糖、210 mM甘露醇、10 mM EDTA Na2,和50 mM tris HCl(pH 7.4)],使用波特-埃尔维耶姆均质机(七冲程)。匀浆于1300时离心g在4°C下保持5分钟。将上清液转移到新鲜的Eppendorf试管中,并在10000下离心g在4°C下保持10分钟。将含有粗线粒体的颗粒重新悬浮在含有200 nM有丝分裂跟踪器的隔离缓冲液A中,并在4℃下培养1小时。有丝分裂跟踪器的线粒体分布在一个多聚体上--赖氨酸处理的盖玻片在4°C下处理1小时。然后处理线粒体进行免疫标记。

超纯线粒体的分离

如前所述,分离超纯线粒体组分(11).简单地说,小鼠心脏(12至15周)在隔离缓冲液a(70 mM蔗糖,210 mM甘露醇,10 mM EDTA Na)中均质后2,在1300下离心50 mM tris-HCl(pH 7.4)]g在4°C下保持5分钟。上清液在10000时再次离心g在4°C下保持10分钟。将含有粗线粒体的颗粒重新悬浮在55μl的分离缓冲液A中。将重新悬浮的粗线粒体制剂覆盖在缓冲液B(250 mM蔗糖、10 mM Hepes Na和1 mM EDTA Na)中制备的3 ml 30%(v/v)Percoll上2(pH值7.4)]。样品在50000下离心g在4°C下保持45分钟。超速离心后,获得三个透明层,分别标记为M1、M2和M3,其中M3是超纯线粒体部分。仔细分离M1、M2和M3层,在1mL缓冲液A中重新悬浮,并在12000下离心g在4°C下保持10分钟(三次)。在放射免疫沉淀试验(RIPA)缓冲液中重新悬浮颗粒[50 mM tris HCl,150 mM NaCl,1 mM EDTA Na21毫米4,1%(v/v)NP-40,0.5%(w/v)脱氧胆酸钠,0.1%(w/v)十二烷基硫酸钠,1 mM NaF,1 mM苯甲基磺酰氟和1 mM Na旁白4(pH7.4)含有蛋白酶抑制剂(1片/50 ml,罗氏)和磷酸酶抑制剂(1片/10 ml,罗氏)],在液氮中冷冻,并处理用于蛋白质印迹分析。

MAMs和线粒体的分离

MAM组分被分离出来,正如之前发表的那样(10,56).简单地说,使用波特-埃尔维耶姆均质机(8次冲程)将小鼠心脏(12至15周)分离、粉碎并均匀化于IB-H1缓冲液中(225 mM甘露醇、75 mM蔗糖、0.5%(w/v)牛血清白蛋白(BSA)、0.5 mM EGTA和30 mM tris-HCl(pH 7.4)]。匀浆在740℃离心两次g在4°C下各5分钟。收集上清液并在9000时再次离心g在4°C下保持10分钟。去除上清液(细胞溶胶),并在冰缓冲液IB-H2(225 mM甘露醇、75 mM蔗糖、0.5%(w/v)BSA和30 mM tris-HCl(pH 7.4))中轻轻再悬浮,并在10000下离心g在4°C下保持10分钟。去除上清液,将颗粒重新悬浮在缓冲液IB-H3中【225 mM甘露醇、75 mM蔗糖和30 mM tris HCl(pH 7.4)】,并在10000下再次离心g在4°C下保持10分钟。将含有粗线粒体的颗粒重新悬浮在55μl的线粒体再悬浮缓冲液(MRB)[250mm甘露醇,0.mm5egta,5mmhepes(ph7.4)]。将粗线粒体颗粒覆盖在3 ml 30%(v/v)Percoll培养基中制备的Percoll[225 mM甘露醇、1 mM EGTA和25 mM Hepes(ph7.4)],并在95000下离心g在4°C下保持30分钟。这一步将MAM(上带)和线粒体(下带)分开。收集含有线粒体的下带,在MRB缓冲液中重新悬浮,并在10000℃离心g在4°C下保持10分钟。离心后得到的小球在RIPA缓冲液中再悬浮并在液氮中冷冻。在MRB缓冲液中稀释含有MAM的上带,并在10000下进一步离心g在4°C下保持10分钟。收集上清液并在100000下离心g在4°C下保持1.5小时。收集MAM颗粒,在RIPA缓冲液中重新悬浮,并在液氮中冷冻。所有细胞组分包括粗心脏裂解物、胞浆、粗线粒体、纯化线粒体和MAM组分,经过三次反复的冻融循环,并进行westernblot分析。

G-cepiaer成像

用G-cepiaer病毒感染和培养MNCMs(15)在玻璃盖玻片上。48~72小时后,用含有2毫米钙的蒂罗德溶液灌注CMs二+用488nm的氩激光激发生物传感器G-CEPIA1er,在500~550nm处采集荧光发射-是的400 Hz采样率下的模式。心肌细胞暴露于SERCa2a抑制剂thapsigargin(10μM)2min后,用共焦显微镜观察荧光信号。用G-CEPIA1er的衰减时间常数作为SR泄漏的度量,将荧光数据拟合成单指数函数(57).SR Ca二+大剂量咖啡因(10毫米)应用于钙内,使储存量减少二+-免费的泰罗德溶液。

mtRCamp1h成像

评估mito-Ca二+处理后,MNCMs感染mtRCamp1h病毒(16)在玻璃盖玻片上培养48至72小时。用543nm的HeNe激光激发mtRCamp1h生物传感器,在560~660nm波长范围内采集荧光发射,测量了荧光发射波长-是的模式和400 Hz采样率。心肌细胞灌流蒂罗德溶液(2毫米Ca二+).子群客户4?/?记录前用Ru360(1μM)预培养MNCMs 10分钟。记录5min后,用Ca冲洗CMs二+-用皂甙[0.001%(v/v)]渗透前的游离酪胺溶液。用含有细胞松弛素D(10μM)和Ca的内部记录溶液代替该溶液二+缓冲EGTA(2 mM)以获得最小mtRCamp1h荧光。Ca的加入使荧光强度达到最大值二+(20μM)。使用方程式

[加利福尼亚州二+]=Kd× (FF最小)/(F最大值F)

其中离解常数(Kd)mtRCamp1h=1.3μM时,荧光转化为[Ca二+]对于每个MNCM。

胞浆和线粒体Ca二+在乳鼠心肌细胞中

在玻璃盖玻片上感染了mtRCamp1h病毒(16).48~72小时后,感染的MNCMs在室温下用Fluo-3am(Invitrogen)在含有2mmca的Tyrode's溶液中放置10min二+,然后在含有2 mM Ca的Tyrode's溶液中清洗10分钟二+心肌细胞灌流含有2 mM Ca的Tyrode's溶液二+在RT录制期间。用543nm的HeNe激光激发生物传感器mtRCamp1h,在560-660nm波长处收集荧光发射,在488nm激发Fluo-3am,在500-530nm波长收集荧光发射。咖啡因在10mm处诱导RyR2介导的Ca二+释放。加利福尼亚州二+瞬态振幅表示为ΔF/F0,其中F0是基本荧光和ΔF=F?F0.

加利福尼亚州二+成年小鼠心肌细胞的影像学研究

胞浆Ca的共焦成像二+如前所述(17)简而言之,新鲜成年小鼠心肌细胞(54)在室温下将Fluo-3am(Invitrogen)装入含有1mm Ca的Tyrode溶液中10min二+,然后在含有2 mM Ca的Tyrode's溶液中清洗10分钟二+心肌细胞灌流含有2 mM Ca的Tyrode's溶液二+在RT录制期间。Fluo-3am在488nm激发,荧光发射在500-530nm波长,在200hz的线扫描模式下收集。心肌细胞的起搏频率为0.5hz。β肾上腺素能激动剂ISO在100nm处使用。实验结束时,咖啡因在10毫米处被用于评估SR-Ca二+内容。胞质钙二+瞬态振幅和咖啡因瞬态振幅表示为ΔF/F0,其中F0是基本荧光和ΔF=F?F0SERCa2a率是通过拟合咖啡因诱导的钙的单指数来计算的二+瞬时的,然后用双组分指数拟合胞浆Ca二+具有固定第一τ的瞬态。

心肌细胞Fura-2AM染色

简单地说,新分离的心肌细胞用钙二+(54)再悬浮于心肌细胞培养基[M199,含5%BSA,BDM(1mol/ml)和1×青霉素/链霉素]。对于钙测量,成年心肌细胞装载Fura-2AM(0.5μM)(20)数据采集前20分钟。数据收集使用一个连接到Motic AE31显微镜上的IonOptix系统(IonOptix),在40×物镜上显示,并在1 Hz下用20 V刺激。细胞内钙的变化二+使用Fura-2双激发(340/380nm)单发射(510nm)比率成像监测水平。在基线和ISO治疗(100 nM)后进行测量。

Langendorff心脏灌注治疗离体IR损伤

Wt CD1和客户4?/?如前所述,从室内饲养获得的小鼠(12至15周)进行Langendorff灌流(12).简单地说,从老鼠身上切下心脏,并将其置于冰冷的Krebs-Henseleit缓冲液(KHB)(118 mM NaCl,4.7 mM KCl,1.2 mM KH)中2人事军官4,1.2毫米MgSO425毫米NaHCO11.1毫米d-葡萄糖和2 mM CaCl2).主动脉插管,心脏在Langendorff装置上逆行灌注,KHB以95%O起泡2–5%一氧化碳2心脏灌注15分钟,然后缺血25分钟,在37°C下再灌注2小时。对于假对照组,心脏在37℃持续灌注160分钟。在某些情况下,心脏在再灌注前用DMSO(载体对照)或IAA-94(50μM)后处理10分钟。为了评估大肠癌,心脏缺血25分钟,再灌注20分钟。再灌注后,对心脏进行处理以评估线粒体大肠癌或用TTC染色以评估梗死面积。

体内IR损伤与永久结扎

用经典方法和前文所述的诱导心肌IR损伤的新方法对小鼠进行IR损伤(23).结扎LCA 40min,再灌注24h。不使用呼吸机时,手术时间在2min内完成。简单地说,在左胸做了一个小的皮肤切口,然后做了一个荷包缝合。解剖后,胸小肌收缩,显露第四肋间间隙。在第四肋间做了一个小切口,心脏被轻轻地“弹出”。缝合左冠状动脉降支,并用6-0丝线在距左冠状动脉起点2-3毫米处系上一条缝条。结扎后,心脏被放回胸腔内,在肌肉和皮肤闭合之前,人工排出空气。缝合线的内针端被剪短,缝合线的另一端保持在胸外,长0.8厘米。缺血40分钟后,轻轻、平稳地拉动缝合线的长端,释放滑膜,使心脏再灌注。经典的体内IR损伤方法是用3%(v/v)异氟醚麻醉小鼠,用20号静脉导管插管,用O2和2%(v/v)异氟醚。解剖后,冠状动脉的缝合方式与非经典的IR损伤方法相似。缺血40min持续通气,切口用盐水浸泡纱布覆盖。缺血期结束后,松解后关闭胸腔。假手术组行同样的手术,但不阻断LCA。在基础水平和再灌注24小时后对小鼠进行超声心动图成像。对于慢性心肌缺血损伤,不进行再灌注,而是连续结扎8周。

伊文思蓝/TTC染色

在活体IR损伤的情况下,再灌注24小时后,麻醉小鼠,打开胸腔,通过先前的结扎重新结扎LCA周围的韧带。主动脉注射2%(w/v)伊文思蓝染料20μl。心脏被迅速切除,冷冻,切片成垂直于心脏长轴的厚切片。未染色部分被定义为AAR。切片在室温下用1%TTC(PBS制备)孵育15min,用4%(w/v)多聚甲醛(PFA)固定5min,用徕卡S9i成像。心肌梗死面积(苍白)用ImageJ量化,用AAR上梗死面积的百分比表示。AAR计算为AAR占左心室总面积的百分比。离体缺血再灌注损伤后的心脏进行冷冻和TTC染色,计算梗死面积。

超声心动图

高频、高分辨率超声成像系统用于超声心动图(Vevo 2100和Vevo 3100成像系统,FUJIFILM VisualSonics Inc.,多伦多,加拿大)。用于wt和客户4?/?使用了一个高频传感器探头(VisualSonics MS400,频率范围18至38 MHz,VisualSonics MX550D,频率范围25至55 MHz,FUJIFILM VisualSonics Inc.,多伦多)使用。简单地说,用1.5-2%(v/v)的异氟醚和O混合麻醉小鼠2心率维持在每分钟400~450次之间。沿胸骨旁长轴方向采集M、B型图像,测量心功能。使用Vevo LAB 3.1.1分析软件分析图像。

免疫印迹分析

在MAM和超纯线粒体制备过程中获得的不同细胞组分在RIPA缓冲液中重新悬浮,在4℃下连续振荡培养1小时。来自wt和客户4?/?将IR损伤后边缘区的小鼠或心脏切片在RIPA缓冲液中粉碎,匀浆制备心脏裂解液。在液氮中快速冷冻裂解物,一旦解冻,在4℃下培养,并持续摇晃1小时。1小时后,样品在12000下离心g在4℃下20 min,收集上清液并将其加载到4至20%(w/v)的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳上,并转移到硝化纤维素膜上。蛋白质载量用胭脂红S染色证实。用LI-COR封闭缓冲液封闭膜,并用tris缓冲盐水(TBS)冲洗,然后在4°C下与各种主要抗体孵育过夜。使用的主要抗体有GRP78/BIP(ab21685)、CLIC4(sc-135739)、CLIC1(sc-374202)、三磷酸腺苷(ATP)合酶(ab14748)、MCU(14997)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)(2118)、丝裂霉素2(ab-205236)、ACSL4(PA5-27137)、抑制素(ab-10198)、细胞色素c(pa1-12250)和亲环素D(AP1035)。在用TTBS(含有0.05%吐温-20的20 mM Tris缓冲液盐水)洗涤三次10分钟后,在室温下用与IR680/IR800结合的抗兔/小鼠次级抗体培养1小时,然后用TTBS再次洗涤3次5分钟。使用红外荧光系统(Bio-Rad)观察信号。利用ImageJ对条带的强度进行量化,并利用不同亚细胞组分的丽春红S信号将其归一化为负载蛋白。在某些情况下,蛋白质量标准化为相应的GAPDH对照。

HR损伤

新生心肌细胞缺氧6h,复氧损伤12h。在35 mm玻璃底培养皿或涂有0.1%(w/v)明胶的盖玻片中培养新生心肌细胞4天后,将细胞置于37°C的模块化湿化缺氧室(Biospherix,C127)和1%(v/v)O2,5%(v/v)一氧化碳2,平衡N2在不含葡萄糖和FBS的DMEM中放置6小时。缺氧后,细胞在含葡萄糖(4g/l)和20%(v/v)FBS的DMEM中重新融合,培养12小时。再灌注后的细胞进行JC1染色以评估膜电位,2′,7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯(DCFDA)检测ROS,TUNEL法检测细胞死亡。图像分析采用ImageJ。

免疫标记

分离的粗线粒体、成人或新生儿心肌细胞、HEK转染细胞和经受常氧/小时损伤的乳鼠心肌细胞,如前一节所述,用4%(w/v)PFA固定10分钟(12).然后,用0.5%(v/v)tritonx-100使粗线粒体、心肌细胞和HEK细胞渗透10min,然后用10%正常山羊血清(NGS)阻断30min。然后将样品与各种特异性初级抗体[在含有1%(w/v)NGS和0.1%(v/v)tritonx-100的PBS中稀释]在4℃下培养过夜。与主要抗体GRP78/BIP(ab21685)、CLIC4(sc-135739)、CLIC1(sc-374202)、ATP合酶(ab14748)、丝裂霉素2(ab-205236)、ACSL4(PA5-27137)、禁止蛋白(ab-10198)和细胞色素c(pa1-12250)孵育后,样品用含有0.1%(v/v)Triton X-100的PBS洗涤(三次),并与抗鼠/兔Alexa Fluor 488(2μg/ml)和抗兔/小鼠ATTO647N(1μg/ml)的二级抗体在RT下孵育1小时,6-二氨基-2-苯基吲哚二盐酸盐(DAPI)(核标记:1:10000),安装有Mowiol 4-88或Extended Gold(分子探针)。细胞用尼康A1R高分辨率共焦显微镜和中值滤波成像(8).利用ImageJ计算共定位指数的百分比。

ROS测量

使用氯甲基22′,7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯(CM-H2DCFDA)(生命技术,C26827)测量ROS生成。再灌注后的新生心肌细胞用DCFDA(10μM)在无酚红的常规DMEM中染色30min,染色后用不含酚红的DMEM洗涤细胞,用Nikon A1R共焦显微镜在485/535nm的激发和发射波长下成像。常氧状态下的细胞被用作对照,并进行类似的处理。荧光强度用ImageJ定量。ROS产生相对于常氧的倍数变化用条形图表示。

标记法

HR损伤后或正常氧(对照组)的新生心肌细胞用4%(w/v)PFA固定10分钟,用0.25%(v/v)Triton X-100渗透20分钟,并按照制造商的说明(Thermo Fisher Scientific)使用TUNEL检测试剂盒进行TUNEL染色。用DAPI复染染色细胞核。用Nikon-A1R共焦显微镜,激发发射波长分别为488和530nm,获得荧光图像。

钙保持能力

来自wt和客户4?/?小鼠在PBS中洗涤,切碎,并在缓冲液A(70 mM蔗糖、210 mM甘露醇、1 mM EDTA和50 mM tris HCl(pH 7.4))中使用Potter-Elvehjem均质器(七次冲程)使其均质。匀浆在2500下离心g5分钟。收集上清液并在12000下离心g将含有粗线粒体的颗粒再悬浮于55μl缓冲液B中[70 mM蔗糖、210 mM甘露醇、0.1 mM EDTA和50 mM tris HCl(pH 7.4)]。用荧光分光光度计(日立F-2710或Hitachi F-7100)检测线粒体外钙。在存在或不存在CsA的情况下,将钙绿-5N,六钾盐(2.5μM)(Thermo Fisher Scientific,从500μM储备中提取10μl)添加到CRC缓冲液中[150 mM蔗糖,50 mM KCl,2 mM KH2人事军官4,5 mM琥珀酸和20 mM tris-HCl(pH 7.4)],并测量荧光(500 nm激发和530 nm发射)。30s后,加入50μl分离的线粒体样品。再过90秒,此后每隔60秒,5μM CaCl2脉冲被加入,直到荧光快速增加表明线粒体死亡。根据制造商的说明,使用Bio-Rad试剂盒对线粒体进行蛋白质估算。荧光值根据蛋白质浓度标准化,并比较不同实验组诱导线粒体死亡所需的钙。

JC1染色评价线粒体膜电位损失

用JC1染料对正常和HR损伤条件下的新生心肌细胞进行染色(33)在加湿5%(v/v)CO中,在37°C下保持30分钟2培养箱。然后用不含酚红的DMEM清洗细胞,并用尼康A1R共焦显微镜成像。JC1染料是线粒体膜电位的一个指标。在较高的线粒体膜电位下,JC1染料聚集在线粒体中,形成红色的J1聚集体,在590nm处发射。在较低的膜电位下,JC1染料保持绿色单体形式,在530nm处发射。红色和绿色荧光强度的比值决定了线粒体膜电位的变化。

小鼠和人心脏切片的免疫组化研究

人和小鼠组织切片在二甲苯中脱石蜡,用乙醇和PBS复水,然后使用柠檬酸盐缓冲液(Vector Laboratories,#H-3300-250)提取抗原。不合格的人体心脏组织在获得机构审查委员会批准和知情同意后获得,非衰竭心脏组织是与俄亥俄州生命线器官采购项目合作采购的。切片在室温下以3%(v/v)H孵育2O2抑制内源性过氧化物酶活性10min,用PBS中5%(w/v)NGS阻断1h。用小麦胚芽(wgs)培养1~5min,每片用含小麦胚芽的wgs培养1~5min。用PBS冲洗三次后,用抗CLIC4、抗抑制素和抗细胞色素c抗体在4℃下培养过夜。一级抗体孵育后,用含PBS的0.1%(v/v)tritonx-100清洗切片,然后用次级抗体孵育。二次抗体培养后,用DAPI(1:10000稀释液)冲洗和染色,然后用Mowiol 4-88或Extended Gold(分子探针)安装。细胞用尼康A1R高分辨率共焦显微镜和中值滤波成像(8).

人心脏组织亚组分

如前所述,冷冻人心脏组织被亚组分(32).简单地说,150 mg组织在细胞溶解缓冲液(CLB)缓冲液中均匀化[10 mM Hepes,10 mM NaCl,1 mM KH2人事军官45毫米NaHCO,5毫米EDTA,1毫米氯化钙20.5毫米氯化镁2(pH7.5)和完全蛋白酶抑制剂片],并且通过添加100μl 2.5 M蔗糖来恢复等渗性。匀浆在6300离心g在4°C下保持10分钟。将上清液转移到新鲜管(sup1)中,将颗粒重新悬浮在500μl CLB/0.25 M蔗糖中,并在6300重新离心g在4°C下保持5分钟。将上清液(sup2)与之前的上清液样品(sup1)混合,并将颗粒重新悬浮在1 ml TSE缓冲液中【10 mM tris、300 mM蔗糖、1 mM EDTA和0.1%(v/v)NP-40(pH 7.5)】中并均质化(30次冲程)。样品在4000℃离心g在4°C下保持5分钟。用TSE缓冲液均质后得到的最终颗粒再悬浮在RIPA缓冲液中,代表浓缩的核部分。混合上清液(sup1和sup2)在107000下离心g在贝克曼超离心机中,在4°C下保持30分钟。离心步骤后获得的上清液代表细胞溶质分数。超速离心后得到的颗粒再悬浮在RIPA缓冲液中,代表膜和细胞器部分。对裂解物进行Western blotting处理,并用抗CLIC1和抗CLIC4抗体进行探测。CLIC4和CLIC1的表达标准化为通过丽春红S染色检测的总蛋白含量,使用ImageJ软件分析定量条带强度。

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