原子力显微镜检测α-突触核蛋白转基因鼠线粒体微观结构的变化

doi:10.3969/j.issn.1006-7795.2016.06.017

首都医科大学学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (6): 806-811.doi: 10.3969/j.issn.1006-7795.2016.06.017

原子力显微镜检测α-突触核蛋白转基因鼠线粒体微观结构的变化

高歌, 汪志鹏, 段春礼, 鲁玲玲, 杨慧

首都医科大学神经生物系北京脑重大疾病研究院帕金森病研究所北京市神经再生修复重点实验室神经变性病教育部重点实验室, 北京 100069

收稿日期:2016-06-22 出版日期:2016-12-21 发布日期:2016-12-16
通讯作者: 杨慧 E-mail:huiyang@ccmu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（81371398），北京市自然科学基金（7131001），北京市创新团队建设提升计划（IDHT20140514），首都医科大学校基金（2015JS21），北京脑重大疾病研究院项目（BIBD-PXM2013 014226 07 000084）

Topographic images analysis of mitochondria from α-synuclein transgenic mice utilizing atomic force microscopy

Gao Ge, Wang Zhipeng, Duan Chunli, Lu Lingling, Yang Hui

Department of Neurobiology, Capital Medical University, Center for Parkinson's Disease, Beijing Institute for Brain Disorders, Beijing Center of Neural Degeneration and Repairing, Key Laboratory for Neurodegenerative Diseases, Ministry of Education, Beijing 100069, China

Received:2016-06-22 Online:2016-12-21 Published:2016-12-16
Supported by:
This study was supported by National Natural Science Foundation of China (81371398), Natural Science Foundation of Beijing (7131001),Project of Construction of Innovative Teams and Teacher Career Development for Universities and Colleges Under Beijing Municipality (IDHT20140514),Principal Fund of Capital Medical University(2015JS21),Beijing Institute for Brain Disorder-PXM(BIBD-PXM2013 014226 07 000084).

摘要/Abstract

摘要： 目的使用原子力显微镜检测α-突触核蛋白（α-synuclein，α-syn）转基因小鼠模型中，皮质线粒体表面微观结构的变化。方法提取野生型和转基因小鼠皮质细胞线粒体，使用共聚焦显微镜检测其膜电势变化，使用原子力显微镜的敲击模式检测线粒体膜表面的微观结构。结果 JC-1染色法检测线粒体膜电势结果显示，转基因小鼠线粒体膜电势与野生组相比降低20.4%，差异有统计学意义（P<0.01）；原子力显微镜观察结果显示，转基因小鼠线粒体长度与野生组相比增加，表面光滑度减低，线粒体膜孔增多（P<0.05）。结论 α-Syn的转基因小鼠线粒体膜电势减低，线粒体膜完整性受到破坏。在原子力显微镜敲击模式下检测离体线粒体，能反映出转基因小鼠线粒体膜表面微观结构的变化。

关键词: 原子力显微镜, 线粒体, α-突触核蛋白, 线粒体膜电势

Abstract: Objective To investigate the mitochondrial topographic images and nanostructural changes in isolated cortex mitochondria from mice overexpressing human wild-type α-synuclein (Thy1-α-synuclein mice, Tg/α-syn) via atomic force microscopy (AFM). Methods Via JC-1 staining to exam the mitochondrial membrane potential of mitochondria isolated from wild type mice(WT) and transgenic mice(TG). The topographic images and nanostructural changes of mitochondria were detected by AFM between the two groups. Results The mitochondrial membrane potential of mitochondria isolated from transgenic mice was decreased by 20.4% compared with the wild type mice (P<0.01). And the topographic images and nanostructure results showed that the length, roughness and number of pore-like structure were increased in mitochondria isolated from TG group (P<0.05). Conclusion Overexpressing α-syn could attenuate mitochondrial membrane potential (Δψ_m) and the mitochondrial membrane was destroyed. The AFM could show the topographic images and nanostructural changes in the isolated mitochondria using tapping mode.

Key words: atomic force microscopy (AFM), mitochondria, α-synuclein (α-syn), mitochondrial membrane potential(Δψ_m)

中图分类号:

R742.5

高歌, 汪志鹏, 段春礼, 鲁玲玲, 杨慧. 原子力显微镜检测α-突触核蛋白转基因鼠线粒体微观结构的变化[J]. 首都医科大学学报, 2016, 37(6): 806-811.

Gao Ge, Wang Zhipeng, Duan Chunli, Lu Lingling, Yang Hui. Topographic images analysis of mitochondria from α-synuclein transgenic mice utilizing atomic force microscopy[J]. Journal of Capital Medical University, 2016, 37(6): 806-811.

参考文献

[1] Halestrap A P, Clarke S J, Khaliulin I. The role of mitochondria in protection of the heart by preconditioning[J]. Biochimi biophys acta, 2007,1767(8):1007-1031.
[2] Binnig G Q, Gerber C. Atomic force microscope[J]. Phys Rev Lett, 1986, 56(9): 930-933.
[3] Lee G J, Jeong J H, Lee S, et al. Quantitative and qualitative analysis of heart mitochondria for evaluating the degree of myocardial injury utilizing atomic force microscopy[J]. Micron, 2013,44:167-173.
[4] Lee G J, Park E J, Choi S, et al. Observation of angiotensin Ⅱ-induced changes in fixed and live mesangial cells by atomic force microscopy[J]. Micron, 2010, 41(3):220-226.
[5] Lee G J, Chae S J, Jeong J H, et al. Characterization of mitochondria isolated from normal and ischemic hearts in rats utilizing atomic force microscopy[J]. Micron, 2011,42(3):299-304.
[6] Wilson J D, Bigelow C E, Calkins D J, Foster TH. Light scattering from intact cells reports oxidative-stress-induced mitochondrial swelling[J]. Biophys J, 2005,88(4):2929-2938.
[7] Shalbuyeva N, Brustovetsky T, Bolshakov A,et al. Calcium-dependent spontaneously reversible remodeling of brain mitochondria[J]. J Biol Chem,2006,281(49):37547-37558.
[8] Nakamura K, Nemani V M, Azarbal F, et al. Direct membrane association drives mitochondrial fission by the Parkinson disease-associated protein alpha-synuclein[J]. J Biol Chem, 2011, 286(23):20710-20726.
[9] Shen J, Du T, Wang X, et al. alpha-Synuclein amino terminus regulates mitochondrial membrane permeability[J]. Brain Res, 2014, 1591:14-26.
[10] Seo J H, Rah J C, Choi S H, et al. Alpha-synuclein regulates neuronal survival via Bcl-2 family expression and PI3/Akt kinase pathway[J]. FASEB J, 2002, 16(13):1826-1828.
[11] Biasutto L, Azzolini M, Szabo I, Zoratti M. The mitochondrial permeability transition pore in AD 2016: An update[J]. Biochim biophys acta, 2016, 1863(10):2515-2530.
[12] Gerstenberger J, Bauer A, Helmschrodt C, et al. The novel adaptive rotating beam test unmasks sensorimotor impairments in a transgenic mouse model of Parkinson's disease[J]. Behav Brain Res, 2016, 304:102-110.
[13] 尹娜,陈予东,李昕,等. 帕金森病患者血浆增强α-突触核蛋白寡聚体形成[J]. 首都医科大学学报, 2013,34(6):840-843.
[14] 李昕,杨巍巍,李旭冉,等. 寡聚化α-突触核蛋白在不同年龄段食蟹猴消化道中的表达[J]. 首都医科大学学报,2014,35(5):830-834.
[15] 张如意,张丽,李林. 线粒体功能障碍、α-突触核蛋白与帕金森病[J]. 首都医科大学学报,2015,36(6):861-864.

原子力显微镜检测α-突触核蛋白转基因鼠线粒体微观结构的变化

Topographic images analysis of mitochondria from α-synuclein transgenic mice utilizing atomic force microscopy

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王梦迪, 郭弋凡, 庞彦余, 刘羽飞, 赵文景. 保肾通络方含药血清调节线粒体自噬对高糖诱导下足细胞氧化损伤的影响[J]. 首都医科大学学报, 2022, 43(5): 687-693.
[2]	何颖, 冯传良, 刘进营, 郑慧敏, 江圣杰. 三维微环境手性特征调控间充质干细胞线粒体功能[J]. 首都医科大学学报, 2022, 43(3): 440-445.
[3]	高歌, 查旭, 刘伟进, 杨慧. 129位丝氨酸磷酸化α-突触核蛋白DELFIA检测方法的建立及初步应用[J]. 首都医科大学学报, 2021, 42(5): 776-782.
[4]	丁锚, 杨楠, 黄语悠, 师文娟, 闫峰, 赵咏梅, 刘克建. 线粒体活性氧自由基抑制剂R(+)-普拉克索对脑缺血再灌注损伤大鼠JAK2-STAT3通路及炎性因子TNF-α的影响[J]. 首都医科大学学报, 2021, 42(2): 232-238.
[5]	崔兴, 钟萍. 我的梦想是做“百年老店”——记首都医科大学三博脑科医院神经外科于春江教授[J]. 首都医科大学学报, 2021, 42(1): 167-169.
[6]	王明洋, 孙争宇, 张丽, 李雅莉, 李林, 张兰. 山茱萸环烯醚萜苷对脑缺血再灌注大鼠线粒体损伤的影响[J]. 首都医科大学学报, 2020, 41(3): 385-390.
[7]	宋启晗, 李旭冉, 李昕, 杨巍巍, 李伟, 于顺. 不同亚型的帕金森病及多系统萎缩患者血浆α-突触核蛋白寡聚体浓度分析[J]. 首都医科大学学报, 2020, 41(2): 212-216.
[8]	王兆佳, 武烨, 刘丹, 王美丽, 隗歆, 刘慧荣. 不同浓度β₁-肾上腺素受体自身抗体对心肌细胞存活影响的差异性[J]. 首都医科大学学报, 2019, 40(3): 402-408.
[9]	李杰, 谢秀娟, 宋炜, 潘维花, 杨巍巍, 于顺. 帕金森病患者血浆增强α-突触核蛋白细胞毒性及其机制研究[J]. 首都医科大学学报, 2019, 40(2): 244-250.
[10]	辛明蔚, 何军琴, 贾朝霞, 武颖, 张莹, 杨维, 尹晓丹. 温肾养血方提高高龄雌鼠卵母细胞质量和胚胎发育潜能的研究[J]. 首都医科大学学报, 2018, 39(6): 815-820.
[11]	宫晓丽, 刘梦茹, 王乐, 刘玚, 张婷, 孙英, 王晓民. α-突触核蛋白在小胶质细胞炎性反应和吞噬功能中的作用研究[J]. 首都医科大学学报, 2018, 39(5): 693-698.
[12]	刘梦茹, 宫晓丽, 王乐, 刘玚, 张婷, 王晓民. 脂多糖对肠道α-突触核蛋白表达的影响[J]. 首都医科大学学报, 2018, 39(4): 557-562.
[13]	吴林果, 刘丹, 武烨, 马新亮, 刘慧荣. 衰老心肌中热休克因子1的表达与线粒体损伤的关系[J]. 首都医科大学学报, 2018, 39(2): 236-242.
[14]	卢勇泉, 陈敏, 高歌, 段春礼, 鲁玲玲, 杨慧. TRPC3参与α-突触核蛋白引起的线粒体损伤[J]. 首都医科大学学报, 2017, 38(6): 857-862.
[15]	陈敏, 于文娇, 李昕, 杨巍巍, 李旭冉, 于顺. α-突触核蛋白通过上调内吞蛋白Rab5B促进海马神经元膜表面NMDA受体内在化[J]. 首都医科大学学报, 2017, 38(6): 863-867.