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非損傷微測(cè)技術(shù)在細(xì)胞生物學(xué)研究中的應(yīng)用——(4)新陳代謝方面應(yīng)用

瀏覽次數(shù):3073 發(fā)布日期:2009-3-23  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
 
非損傷微測(cè)技術(shù)在細(xì)胞生物學(xué)研究中的應(yīng)用
——(4)新陳代謝方面應(yīng)用
作者:旭月(北京)科技有限公司 美國(guó)揚(yáng)格非損傷技術(shù)中心
聯(lián)系人:宋瑾,,010-82622628(電話),010-82622629(傳真)
摘要:本文介紹了非損傷微測(cè)技術(shù)在新陳代謝研究領(lǐng)域的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:非損傷微測(cè)技術(shù),新陳代謝, 胰腺β細(xì)胞, 胚胎,解偶聯(lián)蛋白UCP3,離子分子
新陳代謝過程是非常重要的生命活動(dòng)過程,對(duì)生物體的存活狀態(tài)具有重要影響。一些嚴(yán)重影響人類健康的疾病,如糖尿病等,與新陳代謝過程密切相關(guān)。非損傷微測(cè)技術(shù)[1,2]作為世界尖端水平的特異性離子分子檢測(cè)技術(shù),測(cè)量方便、快捷、多維和實(shí)時(shí),對(duì)樣品無任何傷害,在新陳代謝研究中擁有其他方法無法比擬的優(yōu)勢(shì)。下面簡(jiǎn)要介紹三個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例。
 
1 非損傷微測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)單克隆胰腺β細(xì)胞的耗氧量振蕩
胰腺β細(xì)胞是胰島素的分泌細(xì)胞。人們已經(jīng)知道胰腺β細(xì)胞在葡萄糖刺激下,胞外Ca2+存在不同的振蕩模式。而Porterfield DM等[3]利用非損傷微測(cè)技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),在葡萄糖刺激下,單克隆胰腺β細(xì)胞的耗氧量也存在大幅振蕩。當(dāng)胞外不存在Ca2+時(shí),振蕩現(xiàn)象依然存在;而恢復(fù)到正常胞外Ca2+后,振蕩幅度會(huì)增加。這表明耗氧量振蕩與Ca2+振蕩存在一定關(guān)系,但又不完全相關(guān)。胰腺β細(xì)胞的新陳代謝過程與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程間存在復(fù)雜調(diào)控關(guān)系,這種關(guān)系的破壞與糖尿病的發(fā)病可能有密切關(guān)聯(lián)。

圖1單胰腺β細(xì)胞葡萄糖誘導(dǎo)的耗氧量振蕩在移除胞外Ca2+和正常胞外Ca2+濃度作用下的不同效果。[3]
 
2 非損傷微測(cè)技術(shù)檢測(cè)小鼠胚胎耗氧量變化
母體糖尿病可引起胚胎的多種缺陷,神經(jīng)管缺陷是其中非常重要的一種。等[4]用非損傷微測(cè)技術(shù)檢測(cè)人工誘導(dǎo)糖尿病小鼠胚胎與正常小鼠胚胎的耗氧量,發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠胚胎的耗氧量顯著低于正常小鼠胚胎,從而證明母體的糖尿病引起的過度葡萄糖代謝消耗了胚胎中的氧,導(dǎo)致氧化應(yīng)激產(chǎn)生,損害胚胎中神經(jīng)管關(guān)閉必須的基因Pax3的表達(dá)而引發(fā)神經(jīng)管缺陷。這闡明了新陳代謝過程與疾病發(fā)生的直接關(guān)系。
 
3 非損傷微測(cè)技術(shù)研究解偶聯(lián)蛋白UCP3的功能
解偶聯(lián)蛋白UCP3的減少與糖尿病個(gè)體肌肉的胰島素抗性相關(guān),但UCP3的功能還不清楚。等[5]采用非損傷微測(cè)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)小鼠L6肌肉細(xì)胞中增加UCP3不會(huì)影響葡萄糖氧化,而二硝基酚和胰島素的處理會(huì)增加葡萄糖氧化。結(jié)合其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了UCP3蛋白的功能是促進(jìn)脂肪酸氧化和減少線粒體活性氧簇的產(chǎn)量。
非損傷微測(cè)技術(shù)對(duì)人們認(rèn)識(shí)生命體新陳代謝過程及其與疾病間的關(guān)系具有重要意義。對(duì)于認(rèn)識(shí)糖尿病等疾病的深層次發(fā)病機(jī)制,非損傷微測(cè)技術(shù)將發(fā)揮越來越重要的作用。

圖2上圖為用于記錄耗氧量的7.5日齡胚胎和接近它測(cè)量的微電極圖像。下圖為注射食鹽(正常)和注射葡萄糖(人工誘導(dǎo)糖尿。┬∈蟮呐咛ズ难趿康臋z測(cè)。*P<0.005,n為檢測(cè)的胚胎數(shù)。 [4]
圖3 L6肌肉細(xì)胞耗氧量在UCP3中等程度過表達(dá)時(shí)無顯著增加,而輕微的化學(xué)解偶聯(lián)劑作用下增加。從左到右依次為對(duì)照細(xì)胞(未處理),綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)染細(xì)胞,二硝基酚處理細(xì)胞和UCP3轉(zhuǎn)染細(xì)胞。每組測(cè)量值n=8-10。**P < 0.01,***P < 0.001。[5]
 
參考文獻(xiàn)
[1] Smith PJ. The non-invasive probes - tools for measuring transmembrane ion flux, Nature, 1995, 378(6557):645-646
[2] Reid B, Nuccitelli R, Zhao M. Non-invasive measurement of bioelectric currents with a vibrating probe,Nat Protoc,2007,2(3):661-669
[3] Porterfield DM, , ,et al. Oxygen consumption oscillates in single clonal pancreatic beta-cells (HIT). Diabetes, 2000, 49(9):1511-1516
[4] , , ,et al. Hypoxic stress in diabetic pregnancy contributes to impaired embryo gene expression and defective development by inducing oxidative stress. Am J Physiol Endocrinol Metab, 2005, 289(4):E591-599
[5] , , ,et al. Physiological increases in uncoupling protein 3 augment fatty acid oxidation and decrease reactive oxygen species production without uncoupling respiration in muscle cells. Diabetes, 2005, 54(8):2343-2350
來源:旭月(北京)科技有限公司
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