[go: up one dir, main page]

RU2315998C2 - Способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий - Google Patents

Способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий Download PDF

Info

Publication number
RU2315998C2
RU2315998C2 RU2005138847/15A RU2005138847A RU2315998C2 RU 2315998 C2 RU2315998 C2 RU 2315998C2 RU 2005138847/15 A RU2005138847/15 A RU 2005138847/15A RU 2005138847 A RU2005138847 A RU 2005138847A RU 2315998 C2 RU2315998 C2 RU 2315998C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mitochondria
mitochondrial
jump
light absorption
membrane potential
Prior art date
Application number
RU2005138847/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005138847A (ru
Inventor
Сергей Олегович Бачурин
Людмила Генадьевна Дубова
Елена Георгиевна Киреева
Елена Феофановна Шевцова
Original Assignee
Институт физиологически активных веществ Российской Академии Наук (ИФАВ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт физиологически активных веществ Российской Академии Наук (ИФАВ РАН) filed Critical Институт физиологически активных веществ Российской Академии Наук (ИФАВ РАН)
Priority to RU2005138847/15A priority Critical patent/RU2315998C2/ru
Publication of RU2005138847A publication Critical patent/RU2005138847A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2315998C2 publication Critical patent/RU2315998C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для определения соединений, обладающих как цитопротекторным, так и цитостатическим эффектом, что необходимо при поиске лекарственных средств. Способ заключается в том, что измерение этих параметров проводят в одной пробе, путем выделения митохондрий из различных органов, приготовления суспензии митохондрий в буфере, последующего добавления в нее потенциал-зависимого красителя Сафранин А в концентрации 4,5-5,5 мкМ, приготовления плашек с исследуемыми веществами, добавления в них суспензии митохондрий с последующим измерением изменения светопоглощения во времени при длинах волн 554 нм и 524 нм при энергизации митохондрий и после индукции скачка митохондриальной проницаемости, после чего о наличии скачка митохондриальной проницаемости судят по наличию скачкообразного снижения светопоглощения при 554 нм после проведения индукции скачка митохондриальной проницаемости, а о влиянии соединений на мембранный потенциал митохондрий - по изменению величины разности светопоглощений при длинах волн 554 нм и 524 нм потенциал-зависимого красителя сафранина А в суспензии митохондрий под влиянием исследуемых веществ при энергизации митохондрий. Изобретение обеспечивает повышение производительности с одновременным удешевлением способа за счет одновременного определения влияния исследуемого вещества на оба параметра. 2 ил.

Description

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для определения соединений, обладающих как цитопротекторным, так и цитостатическим эффектом, что необходимо при поиске лекарственных средств, применяемых, в частности, для лечения нейродегенеративных, кардио- и онкозаболеваний.
В настоящем описании изобретения под термином скачок митохондриальной проницаемости (МРТ - mitochondrial permeability transition) подразумевается такое состояние митохондриальной мембраны, при котором мембрана митохондрий становится проницаемой для веществ с молекулярным весом менее 1500 дальтон и наблюдается изменение формы митохондрий - "набухание" митохондрий.
Мембранный потенциал митохондрий характеризует функциональную активность митохондрий, в основном функционирование их дыхательной цепи, и может определяться различными методами - спектрофотометрическими, флуорометрическими, с помощью электродов.
Под термином "энергизация митохондрий" подразумевается процесс запуска работы дыхательной цепи митохондрий путем добавления субстратов окислительного фосфорилирования, результатом которого является увеличение мембранного потенциала митохондрий.
Под термином " индукция МРТ" подразумевается процесс запуска скачка митохондриальной проницаемости путем добавления известных (или новых) веществ, которые вызывают появление проницаемости внутренней мембраны митохондрий и ее деполяризацию, что может быть предотвращено предварительным добавлением специфического ингибитора МРТ циклоспорина А. Известен способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий, который включает получение суспензии митохондрий из различных органов, приготовление плашек с исследуемыми веществами, добавление в них суспензии митохондрий в среде с потенциал-зависимым красителем, в качестве которого используют метиловый эфир тетраметилродамина (ТМРМ). После чего измеряют кинетику изменения флуоресценции и светопоглощения проб, при этом индукцию МРТ проводят последовательным добавлением CaCl2 и (NH4)2HPO4. Затем строят графики зависимости светопоглощения от времени и зависимости флуоресценции от времени. После чего, по наличию изменения величины (скачкообразного снижения) светопоглощения под влиянием исследуемых веществ судят об изменении формы ("набухании") митохондрий, в том числе после добавления индукторов это изменение характеризует МРТ, а по изменению флюоресценции, определяемой в той же пробе, судят об изменении мембранного потенциала (Blattner J.R., Lihua He, Lemasters J.J. Screening assays for the mitochondrial permeability transition using a fluorescence multiwell plate reader. Analytical Biochemistry, 295, 220-226, 2001).
Однако для осуществления этого способа требуется использование не только дорогого реактива ТМРМ, а также достаточно дорогого и сложного оборудования, в том числе, флюоресцентного плашечного ридера, дающего возможность одновременной регистрации светопоглощения и флуоресценции.
Известен принятый за прототип способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий, который включает выделение митохондрий из различных органов, приготовление суспенции митохондрий в буфере, в который для энергизации митохондрий дополнительно добавляют субстраты дыхания (5 мМ глутамат натрия +5 мМ малат натрия), приготовление плашек с исследуемыми веществами, добавление в них суспензии митохондрий с последующим измерением кинетики изменения светопоглощения при 535 нм в течение 28 мин во время которого индукцию МРТ проводят добавленим CaCl2 и (NH4)2HPO4. После чего строят график зависимости светопоглощения суспензии митохондрий с исследуемым веществом при 535 нм от времени и по наличию скачкообразного снижения светопоглощения под влиянием исследуемых веществ судят об изменении формы ("набухании") митохондрий, т.е. определяют МРТ. Затем в плашки, приготовленные аналогично описанному выше, дополнительно добавляют потенциал-зависимый краситель Сафранин А в концентрации - 15 мкМ и регистрируют начальное значение флуоресценции (потенциал покоя) как в контрольных пробах, так и в присутствии производных исследуемых веществ. Одинаковые значения флуоресценции в контрольных и опытных пробах свидетельствует об отсутствии влияния исследуемых соединений на мембранный потенциал митохондрий. Снижение флуоресценции сафранина А отображает снижение мембранного потенциала в опытных пробах по сравнению с контрольными и свидетельствует о наличии влияния исследуемых соединений на мембранный потенциал митохондрий. Затем добавляют в качестве индукторов МРТ CaCl2 и (NH4)2HPO4 (как и при измерении "набухания" митохондрий). В конце эксперимента добавляют для контроля полной деполяризации митохондрий (нулевая величина потенциала) известный разобщитель окислительного фосфорилирования - FCCP [carbonyl cyanide p-(trifluoromethoxy)phenylhydrazone] - в концентрации, вызывающей полное изчезновение мембранного потенциала митохондрий. (Waldmeier P.C., Feldtrauer J.J., Ting Qian, Lemasters J.J. Inhibition of the mitochondrial permeability transition by the nonimmunosuppressive Cyclosporin derivative NIM811. Molecular Pharmacology, 62, 22-29, 2002).
Однако этот способ трудоемок и требует значительного времени проведения испытаний.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности с одновременным удешевлением способа определения влияния соединений на процесс МРТ и мембранный потенциал митохондрий, за счет одновременного определения влияния исследуемого вещества на оба этих параметра.
Поставленная задача достигается способом определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий, путем выделения митохондрий из различных органов, приготовления суспензии митохондрий в буфере, приготовления плашек с исследуемыми веществами, добавления в них суспензии митохондрий с последующим измерением изменения светопоглощения во времени при энергизации митохондрий и после индукции скачка митохондриальной проницаемости, при этом о наличии скачка митохондриальной проницаемости судят по наличию скачкообразного снижения светопоглощения под влиянием исследуемых веществ после проведения индукции скачка митохондриальной проницаемости, а влияние соединений на мембранный потенциал митохондрий определяют в присутствии потенциал-зависимого красителя Сафранин А при энергизации митохондрий. Новизна предлагаемого способа заключается в том, что измерение скачка митохондриальной проницаемости и мембранного потенциала проводят в одной пробе, при этом Сафранин А добавляют непосредственно при приготовлении суспензии митохондрий, причем концентрация его составляет 4,5-5,5 мкМ, а измерение изменения светопоглощения во времени проводят при длинах волн 554 нм и 524 нм, после чего о наличии скачка митохондриальной проницаемости судят по наличию скачкообразного снижения светопоглощения при 554 нм, а о влиянии соединений на мембранный потенциал митохондрий по изменению величины разности светопоглощений при длинах волн 554 нм и 524 нм потенциал-зависимого красителя сафранина А в суспензии митохондрий под влиянием исследуемых веществ.
Экспериментально было установлено, что концентрациия Сафранина А, равная 4,5-5,5 мкМ, является достаточной для измерений изменений мембранного потенциала, но не влияет на характеристики митохондрий, а величина разности его светопоглощения при длинах волн 554 нм и 524 нм (А554-А524) в суспензии митохондрий характеризует мембранный потенциал митохондрий. Первоначальное увеличение абсолютной величины разницы А554-А524 при энергизации митохондрий после добавления субстратов дыхания отражает появление мембранного потенциала митохондрий, а уменьшение этой разности после добавления исследуемых веществ свидетельствует о влиянии на него этих веществ.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является возможность одновременно в условиях высокопроизводительного скрининга (в 24-, 48-, 96- и т.д. - ячеечных планшетах) охарактеризовать влияние вещества и на МРТ, и на изменение мембранного потенциала митохондрий.
Возможность осуществления изобретения с реализацией заявляемого назначения и получением технического результата подтверждается, но не исчерпывается следующим примером.
Пример. Скрининг аналогов димебона с целью выяснения вероятности наличия у них влияния на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий.
Митохондрий из печени крыс выделяют стандартным методом дифференциального центрифугирования. Концентрацию белка в полученном препарате митохондрий определяют стандартным биуретовым методом. Препарат митохондрий разводят в среде А (состав: маннитол - 225 мМ, сахароза - 75 мМ, HEPES - 10 мМ, ЭГТА - 20 мкМ) из расчета 0,9 мг белка в 1 мл среды А и непосредственно перед началом измерения в суспензию добавляют сафранин А в конечной концентрации 5 мкМ. Для 24-ячеечного планшета одновременно готовят 4 разведения 2 исследуемых веществ (100 мкМ - 10 мМ) и 10 мкл каждого разведения веществ вносят в опытные ячейки планшета (колонки 2-5 планшета). Ряды А и В одинаковы и содержат вещество 1, ряды С и D одинаковы и содержат вещество 2. В шестую колонку добавляют по 10 мкл максимальной концентрации вещества данного ряда. Затем в каждую ячейку 1-5 колонки планшета вносят по 0,98 мл суспензии митохондрий с сафранином. В ячейки шестого ряда планшета добавлют по 0,98 мл среды А с сафранином, не содержащей митохондрий. После этого планшет помещают в плашечный ридер и записывают светопоглощение при 524 и 554 нм. Через 2,5 мин от начала записи проводят энергизацию митохондрий, добавляя во все пробы по 10 мкл субстратов дыхания (0,5 М раствор глутамата калия и 0,5 М раствор малата калия). Через 5 мин от начала записи проводят индукцию МРТ, добавляя во все пробы планшета по 10 мкл 0,5 М раствора хлористого кальция. Запись светопоглощения продолжают в течение 30 минут. Анализ полученных данных проводят с помощью графика зависимости разности изменения светопоглощения при 524 и 554 нМ от времени. Скачкообразное снижение величины светопоглощения суспензии митохондрий при 554 нм отражает наличие МРТ, т.е. изменение формы митохондрий - "набухание" (см. фиг.1а и 2а).
Уменьшение абсолютного значения величины разности светопоглощения Сафранина А при длинах волн 554 нм и 524 нм (А554-А524) в суспензии митохондрий после добавления субстратов дыхания характеризует увеличение мембранного потенциала митохондрий, а отсутствие различий между контрольными пробами и опытными до добавления индукторов МРТ свидетельствует об отсутствии влияния димебона на мембранный потенциал митохондрий (см. фиг.1б). Большее по сравнению с контролем абсолютное значение величины разности светопоглощения Сафранина А при длинах волн 554 нм и 524 нм (А554-А524) в суспензии митохондрий после добавления субстратов дыхания свидетельствует о влиянии, в данном случае, снижении мембранного потенциала митохондрий аналогом димебона - веществом IP9205 (фиг.2б).
Проведение исследований по способу-прототипу показало наличие тех же характеристик для исследуемых веществ, что и предлагаемый нами способ, в то же время проведения анализа снизилось примерно в 2 раза, кроме того аналогичное число анализов требует вдвое меньшего расхода животных и реактивов.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет оценить действие различных соединений на процесс "набухания" митохондрий, характеризующий связанный с индукцией клеточной гибели процесс МРТ с одновременной оценкой влияния веществ на мембранный потенциал митохондрий. Это дает возможность проводить определение соединений, обладающих как цитопротекторным, так и цитостатическим эффектом, что необходимо при поиске лекарственных средств, применяемых, в частности, для лечения нейродегенеративных, кардио- и онкозаболеваний.

Claims (1)

  1. Способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий путем выделения митохондрий из различных органов, приготовления суспензии митохондрий в буфере, приготовления плашек с исследуемыми веществами, добавление в них суспензии митохондрий с последующим измерением изменения светопоглощения во времени при энергизации митохондрий и после индукции скачка митохондриальной проницаемости, при этом о наличии скачка митохондриальной проницаемости судят по наличию скачкообразного снижения светопоглощения под влиянием исследуемых веществ во время проведения индукции скачка митохондриальной проницаемости, а влияние соединений на мембранный потенциал митохондрий определяют в присутствии потенциалзависимого красителя Сафранин А, отличающийся тем, что измерение скачка митохондриальной проницаемости и мембранного потенциала проводят в одной пробе, при этом Сафранин А добавляют непосредственно при приготовлении суспензии митохондрий, причем концентрация его составляет 4,5-5,5 мкМ, а измерение изменения светопоглощения во времени проводят при длинах волн 554 нм и 524 нм, после чего о наличии скачка митохондриальной проницаемости судят по наличию скачкообразного снижения светопоглощения при 554 нм, а о влиянии соединений на мембранный потенциал митохондрий по изменению величины разности светопоглощений при длинах волн 554 нм и 524 нм потенциалзависимого красителя сафранина А в суспензии митохондрий под влиянием исследуемых веществ.
RU2005138847/15A 2005-12-14 2005-12-14 Способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий RU2315998C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005138847/15A RU2315998C2 (ru) 2005-12-14 2005-12-14 Способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005138847/15A RU2315998C2 (ru) 2005-12-14 2005-12-14 Способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005138847A RU2005138847A (ru) 2007-06-20
RU2315998C2 true RU2315998C2 (ru) 2008-01-27

Family

ID=38314057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005138847/15A RU2315998C2 (ru) 2005-12-14 2005-12-14 Способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2315998C2 (ru)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VERCESI A.E. et al. J. Biol. Chem. 1991, Aug. 5, 266(22):14431-4. *
WALDMEIER P.C. et al. Molecular Pharmacology. 62, 22-29, 1002. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005138847A (ru) 2007-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Buhner et al. Activation of human enteric neurons by supernatants of colonic biopsy specimens from patients with irritable bowel syndrome
Ke et al. A near-infrared naphthalimide fluorescent probe for targeting the lysosomes of liver cancer cells and specifically selecting HSA
Skoumalova et al. The role of free radicals in canine counterpart of senile dementia of the Alzheimer type
Lee et al. Diversity-oriented fluorescence library approach for the discovery of sensors and probes
WO2001050134A3 (en) Methods of detection of amyloidogenic proteins
JPH03172196A (ja) 蛍光発生基質およびそれを用いたタンパク質分解酵素の検出方法
JP2000502443A (ja) 毛管電気泳動を使用して新規の治療コンパウンド類のための天然物サンプルのスクリーニング
Giles et al. A complex containing the O-GlcNAc transferase OGT-1 and the ubiquitin ligase EEL-1 regulates GABA neuron function
US20090227043A1 (en) Fluorescence Resonance Energy Transfer Assay Based on Modified Solid Surface
US20060263841A1 (en) Fluorescent probes for use in protein kinase inhibitor binding assay
JP6106264B2 (ja) 乳酸塩の定量のための遺伝学的にコードされたプローブならびに代謝速度および乳酸塩輸送の定量方法
JP2009544954A (ja) 体液中のアミロイド−βオリゴマーの検出方法
Bagert et al. Time-resolved proteomic analysis of quorum sensing in Vibrio harveyi
Yang et al. Fluorescent probe for Cu 2+ and the secondary application of the resultant complex to detect cysteine
MXPA96004183A (en) Method of examination to identify paraprotein ligands objet
Marti Metal complexes and time-resolved photoluminescence spectroscopy for sensing applications
Senisterra et al. Application of high-throughput isothermal denaturation to assess protein stability and screen for ligands
JP2024096748A (ja) アルファ-シヌクレイン病のアッセイ、方法、及び治療
Koltun et al. Measuring mRNA translation in neuronal processes and somata by tRNA-FRET
JP7054690B2 (ja) 細胞内のイオンチャネル活性を測定するための組成物および方法
DE102011055265A1 (de) Automatenfähiger Immunoassay für biogene Amine
Benbow et al. Predicting safety toleration of pharmaceutical chemical leads: cytotoxicity correlations to exploratory toxicity studies
Kislyuk et al. Development of a sensitive and quantitative UHPLC-MS/MS method to study the whole-body uptake of pharmaceuticals in zebrafish
CN106544007A (zh) 一种检测生物体系内次氯酸的荧光探针及其应用
RU2315998C2 (ru) Способ определения влияния соединений на процесс скачка митохондриальной проницаемости и мембранный потенциал митохондрий

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20160405

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181215