Nano-Représentation Médicale À haute résolution Utilisant la Microscopie Atomique de Force

Sujets Couverts

Introduction
Préparation des Échantillons
Résultats
Conclusion
Aboutez les Surfaces de Nano de Bruker

Introduction

La cause de cécité primaire dans le monde est la formation de la cataracte opaque dans le cristallin de l'oeil. Les principaux facteurs sont exposition au rayonnement à long terme ou lumière UV, Mais la formation de cataracte peut également être une conséquence de certains types de diabète, hypertension, et naturellement, âge. Si laissé non traité, la maladie a comme conséquence la cécité et probablement le glaucome graduels. La microscopie Atomique de force (AFM) a prouvé à être une méthode précieuse pour vérifier des aspects structurels de formation de cataracte.

La lentille de l'oeil est le seul tissu transparent au corps humain et elle est avasculaire. Les cellules lentille-particulières sont fortement bourrées aux distances plus petites que la longueur d'onde de la lumière visible. De plus, les cellules de lentille ont dégradé leurs organelles, telles que des mitochondries, et ne peuvent pas pour cette raison effectuer le métabolisme biochimique oxydant. La nutrition Cellulaire et l'adhérence de cellule-cellule se fondent sur les microdomains de liaison dans les membranes cellulaires pour connecter les cellules de lentille et leurs cytoplasmes. Ces microdomains de liaison dans la membrane de plasma de cellules de lentille contiennent les jonctions d'écartement qui assurent le transport des métabolites, des ions, et de l'eau entre les cellules, ainsi que les jonctions minces qui sont responsables de l'adhérence cellulaire et arrosent éventuellement le transport. Des jonctions d'Écartement sont constituées par des connexons (un composé composé de six molécules de connexin), attendu qu'aquaporin-0 compose les jonctions minces. Les Mutations en les deux protéines ont comme conséquence la formation d'une cataracte.

Depuis le développement de la microscopie atomique de force (AFM), des améliorations spectaculaires ont été réalisées dans la représentation à haute résolution des membranes reconstituées, protéines dans les réseaux cristallins, ont isolé les membranes indigènes, et vivre procaryotique et les cellules eucaryotes. Dans ces études, l'AFM est utilisé comme outil qui peut fournir des informations structurelles à la résolution de sous-nanomètre concernant des échantillons biologiques d'intérêt. L'utilisation de cette technique, cependant, demeure limitée majoritairement à la recherche fondamentale, et les applications concrètes en médicament sont clairsemées. Dans cette note d'application, nous expliquons l'installation de l'AFM en traçant la cause des cataractes. La représentation À Haute Résolution des membranes indigènes de lentille et des éléments protéiques constitutives a été réalisée utilisant un microscope atomique personnalisé de force de Bruker.

Préparation des Échantillons

Juste après l'opération de la cataracte, les membranes ont été extraites des saletés de cataracte, et granulées par l'ultracentrifugation. La solution de membrane a été injectée dans une gouttelette du tampon d'adsorption (Tris-HCL de 10 millimètres pH 7,4, 150 millimètres de KCl, 25 millimètres MgCl2) sur une feuille frais fendue de mica. Après incubation, l'échantillon était rincé utilisant le tampon d'enregistrement (Tris-HCL de 10 millimètres pH 7,4, 150 millimètres de KCl).

La Représentation a été exécutée sur les membranes cellulaires saines et de cataracte de lentille utilisant un Bruker AFM personnalisé équipé d'un J-Balayeur et d'un Olympe Si3N4 (longueur de 130 µm = µm 100 ; k = 0,09 N/m). La force de charge était ~100 NA et les tarifs d'échographie étaient de 4-7 Hertz.

Résultats

Les images d'AFM des membranes de cataracte ont indiqué des membranes cellulaires de bilayer de lipide adsorbées au support de mica. Ces membranes ont contenu des domaines de protéine recensés en tant que microdomains de liaison qui connectent les cellules adjacentes de lentille. Les microdomains étaient sensiblement plus grands dans des membranes de cataracte que ceux observés dans des membranes des cellules saines. Les microdomains de liaison de membrane de cataracte se sont avérés pour se composer exclusivement de protéines de tunnel de la transmembrane AQP0. La définition d'Image était suffisante pour permettre l'identification des différentes boucles hélix-connectantes, qui dépassent de la surface de la membrane, d'environ quatre acides aminés de longueur ; et ces données coïncident attentivement avec les modèles prévus. La définition de sous-nanomètre de ces caractéristiques techniques a été extraite des images topographiques et comparé aux données précédemment publiées sur les membranes cellulaires saines de lentille de moutons.

Une comparaison structurelle systématique entre les membranes saines et de cataracte de lentille a indiqué que, en cellules en bonne santé de lentille, les molécules AQP0 sont bien dispensées dans de petites corrections denses entourées et logées par des connexons. Dans le contraste radical, les membranes de lentille de cataracte n'ont pas contenu des connexons (voir le schéma 1). Par conséquent, les alignements de jonction ont semblé sensiblement agrandis et mal formés dans les membranes des cellules de lentille de cataracte.

Le Schéma 1. images à haute résolution de topographie d'AFM de mode de Contact affichant la sous-structure sur différents tunnels de transmembrane dans les moutons sains (laissés) et de bonnes) membranes cellulaires humaines de lentille de cataracte (. Dans le cas sain, les molécules d'AQPO (protéines tetrameric cruciformes avec un diamètre de 6nm) forment de petites et régulières corrections bordées par les connexons (protéines hexameric en forme de fleur avec un diamètre de 8nm) qui délimitent les microdomains d'AQPO. Dans le cas pathologique, les connexons manquent.

Il semblerait que les connexons sont graduel dégradés pendant le développement de cataracte, menant éventuel à une panne de la nutrition de cellules de lentille. D'un point de vue physiologique, dans une cellule en bonne santé de lentille l'assemblage supramoléculaire d'AQP0 et connexons est exigé pour l'adhérence cellulaire par la formation de jonction, ainsi que l'ion, la métabolite, et l'écoulement d'eau normaux entre les cellules adjacentes par des jonctions d'écartement. D'ailleurs, la distribution homogène de plus petits microdomains de liaison permet une meilleure connexion entre les cellules voisines, diminuant la probabilité des zones non-adhérentes de membrane. En revanche, l'absence des connexons des membranes des cellules de lentille de cataracte a comme conséquence une distribution hétérogène de l'adhérence/non-adhérant des zones de membrane. En Conclusion, des éléments nutritifs et les ions ne sont pas livrés aux cellules profondément à l'intérieur de la lentille et les produits de déchets s'accumulent (voir le schéma 2). Ces cellules deviendront malsaines et ne pourront pas mettre à jour la transparence, menant éventuel à la cécité.

Le Schéma 2. Représentation des différences structurelles entre (a) sain et membranes de la cataracte (b). Dans des membranes saines, la distribution themomogeneous des zones de contact assure la transmission normale entre les cellules voisines (c) attendu que dans des membranes de cataracte, le manque de connexons a comme conséquence l'adhérence anormale de cellule-à-cellule (d). En Outre, l'absence des connexons dans le tissu malsain a comme conséquence l'accumulation cellulaire de famine et de rebuts.

Conclusion

La représentation À Haute Résolution d'AFM fournit des moyens d'un idéal de vérifier les différences structurelles entre les membranes cellulaires saines et de cataracte de lentille. C'est très un résultat prometteur dans la poussée actuelle pour employer la technologie de SPM dans l'enquête sur des causes de la maladie au niveau moléculaire. L'AFM a une capacité déterminée pour analyser différentes molécules. Puisqu'il est maintenant bon reçu que beaucoup de pathologies proviennent des troubles moléculaires, il peut prévoir que la technique d'AFM deviendra de plus en plus importante dans l'imagerie médicale dans un avenir proche.

Au Sujet des Surfaces de Nano de Bruker

Le Nano de Bruker fournit les produits Atomiques de Microscope de Force/de Microscope Sonde de Lecture (AFM/SPM) qui restent à l'extérieur d'autres systèmes disponibles dans le commerce pour leur design et facilité d'utilisation robustes, tout en mettant à jour le plus de haute résolution. Le chef de mesure de NANOS, qui fait partie de tous nos instruments, utilise un seul interféromètre fibreoptique pour mesurer le fléchissement en porte-à-faux, qui effectue le contrat d'installation ainsi qu'il n'est pas plus grand qu'un objectif normal de microscope de recherches.

Source : « Avances vers la Nano-Représentation Médicale par Microscopie Atomique À haute résolution de Force ».

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Surfaces de Nano de Bruker.

Date Added: Jun 22, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 20:56

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