Nano-Воображение Высок-Разрешения Медицинское Используя Атомную Микроскопию Усилия

Покрытые Темы

Введение
Подготовка Образца
Результаты
Заключение
Уприте Поверхности Bruker Nano

Введение

Основная причина слепоты в мире образование опаковой катаракты в кристаллическом объективе глаза. Ведущие факторы долгосрочное подвержение к радиации или Ультрафиолетовый свет, но образование катаракты может также быть последствием некоторых форм мочеизнурения, гипертензии, и конечно, время. Если выйдено необработанно, заболевание приводит к в прогрессивных слепоте и по возможности глаукоме. Атомная микроскопия усилия (AFM) доказала быть ценным методом для расследовать структурные аспекты образования катаракты.

Объектив глаза единственная прозрачная ткань в человеческом теле и он avascular. Объектив-специфические клетки плотно упакованы на расстояниях более малых чем длина волны видимого света. В добавлении, клетки объектива ухудшали их органелл, как mitochondria, и поэтому неспособны унести оксидативный биохимический метаболизм. Клетчатые питание и прилипание клетк-клетки полагаются на junctional microdomains в мембранах клетки для того чтобы соединить клетки объектива и их цитоплазмы. Эти junctional microdomains в мембране плазмы клетки объектива содержат соединения зазора которые обеспечивают переход метаболитов, ионов, и воды между клетками, так же, как тонкие соединения которые ответствены для прилипания и окончательно водного транспорта клетки. Соединения Зазора сформированы connexons (комплексом составленным 6 молекул connexin), тогда как aquaporin-0 составляет тонкие соединения. Перегласовки в обоих протеинах приводят к в образовании катаракты.

С развития атомной микроскопии усилия (AFM), драматические улучшения были достиганы в воображении высок-разрешения, котор воспроизвели мембран, протеинов в кристаллических решетках, изолировали родние мембраны, и жить prokaryotic и eukaryotic клетки. В этих изучениях, AFM использован как инструмент который может обеспечить структурную информацию на разрешении sub-нанометра на биологических образцах интереса. Польза этого метода, однако, остает ограниченной predominately к основному исследованию, и конкретные применения в медицине редкий. В этом примечании по применению, мы демонстрируем общее назначение AFM в определять причину катаракт. воображение Высок-Разрешения родних мембран объектива и учредительных компонентов протеина было достигано используя подгонянный микроскоп усилия Bruker атомный.

Подготовка Образца

Немедленно после хирургии катаракты, мембраны были извлечены от твердых частиц катаракты, и были pelleted ultracentrifugation. Разрешение мембраны было впрыснуто в капельку буфера адсорбцией (пэ-аш 7,4 Tris-HCl 10 mM, 150 mM KCl, 25 mM MgCl2) na górze свеже ого листа слюды. После инкубации, образец был прополоскан используя буфер записи (пэ-аш 7,4 Tris-HCl 10 mM, 150 mM KCl).

Воображение было выполнено на мембранах здоровых и катаракты объектива клетки используя подгонянное Bruker AFM оборудованное с J-Блоком развертки 130 µm и Olympus Si3N4 (длиной = µm 100; k = 0,09 N/m). Усилие нагрузки было ~100 pN и частота сканирования была 4-7 Hz.

Результаты

Изображения AFM мембран катаракты показали адсорбированные мембраны клетки bilayer липида к поддержке слюды. Эти мембраны содержали домены протеина определенные как junctional microdomains которые соединяют смежные клетки объектива. Microdomains были значительно большле в мембранах катаракты чем те наблюдаемые в мембранах от здоровых клеток. Были найдены, что были составлены microdomains мембраны катаракты junctional исключительно протеинов канала transmembrane AQP0. Разрешение Изображения было достаточно для того чтобы позволить идентификации индивидуальных винтов-соединяясь петель, которые выступают от поверхности мембраны, около 4 аминокислот в длине; и эти данные совпадают близко с предсказанными моделями. Разрешение sub-нанометра этих характеристик было извлечено от топографических изображений и было сравнено к ранее опубликованным данным на здоровых мембранах клетки объектива овец.

Систематическое структурное сравнение между мембранами здоровых и катаракты объектива показало что, в здоровых клетках объектива, молекулы AQP0 хорошо организованы в малых плотных заплатах окруженных и ограниченных connexons. В разительном контрасте, мембраны объектива катаракты не содержали connexons (см. диаграмму 1). Как последствие, блоки соединения показались значительно увеличенными и malformed в мембранах клеток объектива катаракты.

Диаграмма 1. изображения топографии AFM высок-разрешения режима Контакта показывая субструктуру на индивидуальных каналах transmembrane в здоровых (выйденных) овцах и людских мембранах клетки объектива катаракты (правых). В здоровом случае, молекулы AQPO (крестовидные tetrameric протеины с диаметром 6nm) формируют малые и регулярн заплаты окаимленные connexons (цветк-форменными hexameric протеинами с диаметром 8nm) которые размежевывают microdomains AQPO. В патологическом случае, connexons нуждаются.

Он показался бы что connexons прогрессивно ухудшены во время развития катаракты, в конечном счете водя к нервному расстройству питания клетки объектива. От физиологопсихологической точки зрения, в здоровой клетке объектива supramolecular агрегат AQP0 и connexons необходим для прилипания клетки через образование соединения, так же, как нормальных иона, метаболита, и подачи воды между смежными клетками через соединения зазора. Сверх Того, однотиповое распределение более малых junctional microdomains позволяет более лучшему связь между ближним клеткам, уменьшая вероятность non-придерживаясь зон мембраны. В контрасте, отсутствие connexons от мембран клеток объектива катаракты приводит к в несродном распределении придерживаться/non-придерживаясь зоны мембраны. Окончательно, питательные вещества и ионы не поставлены к клеткам глубоко внутри объектива и отходы аккумулируют (см. диаграмму 2). Эти клетки станут нездоровыми и не смогут поддерживать транспарант, в конечном счете водя к слепоте.

Диаграмма 2. Представление структурных разниц между мембранами здоровых (a) и катаракты (b). В здоровых мембранах, themomogeneous распределение площадей контакта обеспечивает нормальное сообщение между соседскими клетками (c) тогда как в мембранах катаракты, отсутсвие connexons приводит к в анормалном прилипании клетк-к-клетки (d). Furthermore, отсутствие connexons в нездоровой ткани приводит к в клетчатом накоплении голодания и отхода.

Заключение

воображение AFM Высок-Разрешения обеспечивает середины идеала расследовать структурные разницы между мембранами здоровых и катаракты объектива клетки. Это очень перспективнейший результат в продолжающийся нажиме для того чтобы использовать технологию SPM в исследовании причин заболеванием на молекулярном уровне. AFM имеет установленную возможность для того чтобы проанализировать индивидуальные молекулы. В Виду Того Что он теперь хорошие принятый что много патологий возникают от молекулярных разладов, его можно предпологать что метод AFM станет все больше и больше важным в медицинском воображении в ближайшее время.

О Поверхностях Bruker Nano

Bruker Nano обеспечивает Атомные продукты Микроскопа Усилия/Микроскопа Зонда Скеннирования (AFM/SPM) которые стоят вне от других имеющих на рынке систем для их робастных конструкции и легкия в использовании, пока поддерживающ самое высокое разрешение. Головка NANOS измеряя, которая часть всех наших аппаратур, использует уникально волоконнооптический интерферометр для измерять консольное отклонение, которое делает компакт настроения так что оно не большле чем стандартная задача микроскопа исследования.

Источник: «Выдвижения к Медицинскому Nano-Воображению Микроскопией Усилия Высок-Разрешения Атомной».

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Поверхности Bruker Nano.

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

Last Update: 13. June 2013 21:23

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit