يقدم هذا البروتوكول طرقا لتقييم توزيع وكمية ترسب الحديد في الأنسجة ، وخاصة الدماغ. يوضح البروتوكول تفاصيل إجراءات تحضير العينة ، وتلوين Perls / DAB ، والتقاط الصور ، وتحليل البيانات.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يقدم هذا البروتوكول طرقا لتقييم توزيع وكمية ترسب الحديد في الأنسجة ، وخاصة الدماغ. يوضح البروتوكول تفاصيل إجراءات تحضير العينة ، وتلوين Perls / DAB ، والتقاط الصور ، وتحليل البيانات.
مرض الزهايمر (AD) ، وهو مرض تنكسي عصبي شائع ، هو السبب الرئيسي للخرف لدى كبار السن. يرتبط ترسب الحديد ارتباطا وثيقا بالتسبب في مرض الزهايمر. في دماغ مرض الزهايمر ، ترتبط مستويات الحديد المرتفعة ارتباطا وثيقا بأمراض مرض الزهايمر المميزة ، بما في ذلك لويحات β الأميلويد ، والتشابك الليفي العصبي تاو ، وموت الخلايا المبرمج. تشير الأدلة المتزايدة إلى أن الإجهاد التأكسدي ، بسبب استقلاب الحديد غير المنظم ، يلعب دورا مهما في الفيزيولوجيا المرضية لمرض الزهايمر. لذلك ، فإن فهم دور تراكم الحديد في أمراض مرض الزهايمر أمر بالغ الأهمية لعلاج مرض الزهايمر. يعد بروتوكول تلطيخ الحديد الشامل ضروريا للكشف عن تعبير الحديد وتوزيعه في الدماغ. يهدف هذا البروتوكول إلى وصف طريقة لتقييم كمية وتوزيع ترسب الحديد في الدماغ. نصف العمليات التي ينطوي عليها تحضير الكاشف وعلاج الفئران وإعداد أقسام الدماغ. بالإضافة إلى ذلك ، نقدم بروتوكولا مفصلا خطوة بخطوة للكشف عن الحديد الكيميائي النسيجي في أقسام الأنسجة الدماغية ، مصحوبا بإطار تحليلي منهجي يدمج كلا من التقييم الكمي والتقييم المورفولوجي لضمان تفسير شامل لنتائج التلوين. سيساعد هذا البروتوكول التجريبي الباحثين على فهم ترسب الحديد في الدماغ ودعم أبحاث مرض الزهايمر.
مرض الزهايمر (AD) هو أكثر الأمراض التنكسية العصبية شيوعا وأصبح مشكلة خطيرة للمجتمع. يزداد انتشار مرض الزهايمر بشكل كبير مع تقدم العمر1،2،3،4. تشمل السمات المرضية الأولية لمرض الزهايمر (AD) ترسب لويحات β-أميلويد (Aβ) والتشابك الليفي العصبي (NFTs) بسبب الفسفرة الشاذة لبروتينات تاو. يتم إنشاء Aβ من خلال الانقسام المتسلسل لبروتين سلائف الأميلويد (APP) بواسطة إنزيمات β-secretase و γ-secretase. يؤدي عدم التنظيم في إنتاج Aβ أو إزالته إلى تراكمه في الدماغ ، وتشكيل لويحات الأميلويد ، والتي يتم التعرف عليها كواحدة من أقدم العلامات المرضية لمرض الزهايمر. لا تسبب هذه اللويحات تلفا مباشرا للخلايا العصبية فحسب ، بل تبدأ أيضا سلسلة من الآثار الضارة ، بما في ذلك الالتهاب العصبي والإجهاد التأكسدي والخلل الوظيفي المشبكي. بشكل جماعي ، تساهم هذه العمليات في موت الخلايا العصبية والتدهور المعرفي التدريجي الذي لوحظ في5 بعد الميلاد. على الرغم من عقود من البحث التي تستهدف في الغالب السمات المميزة المرضية لمرض الزهايمر (AD) ، بما في ذلك ترسب البلاك β الأميلويد وتراكم بروتين تاو مفرط الفسفرة ، لا تزال الاختراقات العلاجية ذات المغزى سريريا بعيدة المنال ، حيث تظهر التدخلات الحالية فعالية محدودة في تعديل تطور المرض6.
الحديد معدن مهم للحفاظ على وظائف المخ ويشارك في نقل الأكسجين ، وتخليق الحمض النووي ، وتنفس الميتوكوندريا ، وتخليق المايلين ، وتخليق الناقلات العصبية ، والتمثيل الغذائي. ومع ذلك ، يصبح الحديد ضارا عندما تتجاوز التركيزات قدرة العزل الخلوي6،7،8. لوحظ زيادة ترسب الحديد ، الذي عادة ما يكون موضعيا مع لويحات Aβ ، في كل من المناطق القشرية والحصين من الدماغ في المرضى الذين يعانون منAD 9،10. من خلال تفاعل فينتون11 ، يمكن للحديد الحر داخل الخلايا أن يولد جذور الهيدروكسيل (• OH) بالإضافة إلى أنواع الأكسجين التفاعلية. لا تؤدي هذه المواد الضارة إلى الالتهاب العصبي عن طريق تنشيط الخلايا الدبقية فحسب ، بل تهاجم أيضا الجزيئات الحيوية للخلية من خلال الإجهاد التأكسدي ، مما يؤدي إلى تعطيل الوظيفة الخلوية الطبيعية ويؤدي إلى خلل وظيفي متشابك8،12. علاوة على ذلك ، تشارك زيادة الحديد بشكل مباشر في تطور العلامات المرضية لمرض الزهايمر: يساهم الحديد في إنتاج Aβ12 ويزيد أيضا من خلل بروتين تاو ، مما يؤدي إلى تشابك ليفي عصبي13.
تم تطوير العديد من التقنيات لتقييم محتوى الحديد في الدماغ ، بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، بالإضافة إلى الطرق الكيميائية والنسيجية14. يعد القياس الكمي في الجسم الحي لمستويات الحديد داخل المخ باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي مهما سريريا لمرضى الشيخوخة والتنكسالعصبي 15. يتميز التصوير بالرنين المغناطيسي بكونه غير جراحي وحساس للغاية: يمكنه اكتشاف ترسب الحديد في المراحل المبكرة من المرض. على وجه الخصوص ، يمكن لتقنية زيادة R2 المعتمدة على المجال (FDRI) التمييز بين أشكال مختلفة من الحديد ، مثل حديد الفيريتين والحديدالهيم 16. ومع ذلك ، لا يمكن للتصوير بالرنين المغناطيسي اكتشاف تراكم الحديد على المستوى الخلوي ، وهو مكلف ، لذلك يستخدم بشكل أساسي في التحقيقات السريرية17.
القياس اللوني هو طريقة كيميائية تحدد تركيز مادة (مثل الحديد) عن طريق قياس شدة اللون الناتج عن تفاعل المادة في المحلول مع عامل كروموجينيك18. هذه الطريقة سهلة التنفيذ وتستخدم كواشف وأجهزة منخفضة التكلفة ، مما يجعلها مناسبة للمختبرات ذات الميزانيات المحدودة18. ومع ذلك ، فإن دقة وحساسية هذه الطريقة محدودة للغاية ، حيث تخضع النتائج لتأثير العوامل البيئية ووقت تطوير اللون والحكم الذاتي للمشغل. قياس طيف الامتصاص الذري للهب (FAAS) هو طريقة أخرى يمكن استخدامها لتقييم مستويات الحديد19. في هذه الطريقة ، يتم الحصول على محلول عينة موضح عن طريق حرق الأنسجة ذات الأهمية في فرن عالي الحرارة. ثم يتم إذابة العينة باستخدام حمض الهيدروكلوريك ، ويتم تحديد تركيز الحديد في المحلول عن طريق قياس طيف الامتصاص الذري. هذه الطريقة حساسة للغاية ومناسبة لجميع أنواع العيناتالبيولوجية 19. ومع ذلك ، فإن العملية تستغرق وقتا طويلا وتتطلب معدات باهظة الثمن ، لذا فإن استخدامها محدود.
يعد تلطيخ Perls '/ DAB للكشف عن الحديد الحديدي غير الهيم أكثر الطرق استخداما للكشف عن الحديد بسبب خصوصيته العالية وسهولة تنفيذه مقارنة بالطرق الكيميائية النسيجيةالأخرى 14. على عكس التحليل اللوني ، فإن تلطيخ بيرلز هو طريقة تلطيخ كيميائية نسيجية نوعية تعتمد على التفاعل بين أيونات الحديد وفيروسيانيد البوتاسيوم لتوليد راسب أزرق. يتم استخدامه لتصور وجود الحديد وتوزيعه في الأنسجة مجهريا. علاوة على ذلك ، تسمح لنا هذه الطريقة بالتمييز بين ترسب الحديد في أنواع الخلايا المختلفة ومراقبة التوزيع الخلوي لترسب الحديد ، مما يوفر طريقة لدراسة20 بعد الميلاد. تكتشف وصمة عار Perls في المقام الأول حديد الحديديك غير الهيم وتعتمد على تكوين المركب الأزرق البروسي:

(الأزرق البروسي)
ومع ذلك ، فإن صبغة Perls التقليدية غير فعالة للكشف عن توطين الحديد عند مستويات الحديد المنخفضة. عندما يضاف ديامينوبينزيدين (DAB) ، فإنه يتفاعل مع سداسي سيانوفيرات الحديديك لتشكيل مركب بني ، مما يزيد من خصوصية الفحص21.
الهدف من هذا البروتوكول هو وصف كيفية تقييم كمية وتوزيع ترسب الحديد في أدمغة نموذج فأر AD. في هذا البروتوكول ، تم استخدام الفئران المعدلة وراثيا البالغة من العمر 8 أشهر 5×FAD (C57BL / 6J) كنموذج فأر AD ومقارنتها بالفئران البرية من نفس العمر. يتم هنا عرض تفاصيل إجراءات تحضير الكاشف الكيميائي ، وتقسيم الدماغ ، وأداء صبغة Perls / DAB ، وتحليل الصور الملتقطة بعد التلوين.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تنفيذ جميع الإجراءات وفقا لإرشادات اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامها في جامعة Xuzhou الطبية واللوائح الحكومية الصينية لرعاية واستخدام المختبر.
1. نضح
2. الدماغ بالتبريد
3. تلطيخ Perls / DAB
4. التصوير
5. تحليل الصور
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
للتحقيق في توزيع وتراكم الحديد في نموذج فأر من مرض الزهايمر ، أجرينا تلطيخ Perls '/ DAB في شرائح سهمية لفئران 5xFAD البالغة من العمر 8 أشهر. كما هو موضح في الشكل 3 ، لوحظت إشارات تلطيخ Perls '/ DAB في الفئران 5xFAD والبرية البالغة من العمر 8 أشهر وفي الفئران البرية البالغة من العمر شهرين. في الفئران 5xFAD ، لوحظت إشارات تلطيخ عالية من Perls '/ DAB في الحصين والقشرة ، خاصة في الجزء الفرعي من الحصين. كانت الفئران من النوع البري بمثابة ضوابط سلبية تم التحقق من صحتها. أظهرت كل من الأفواج التي تت...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يرتبط ترسب الحديد ارتباطا وثيقا بمرض الزهايمر. من ناحية ، يمكن أن يؤدي إلى إنتاج Aβ من خلال آليات متعددة ، بما في ذلك زيادة التعبير عن بروتين سلائف الأميلويد {NOTE: 20} 23 ، وكذلك تعزيز نشاط γ-secretase ، مما قد يؤدي إلى تسريع إنتاج Aβ24. من ناحية أخرى ، يمكن أن تعزز بيروكسيد الدهون الناجم عن زيادة الحديد بلمرة تاو ، مما قد يؤدي أيضا إلى زيادة الفسفرة غير الطبيعية لبروتين تاو في الخلايا العصبية25. تلطيخ بيرلز الأزرق ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم دعم هذا البحث من قبل مشروع عام لمؤسسة العلوم الطبيعية في الصين (رقم المنحة: 32271010).
أثناء إعداد هذا العمل ، استخدم المؤلفون DeepSeek من أجل تحسين اللغة وسهولة القراءة. بعد استخدام هذه الأداة / الخدمة ، قام المؤلفون بمراجعة المحتوى وتحريره حسب الحاجة ويتحملون المسؤولية الكاملة عن محتوى المنشور.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.1 م PBS | biosharp | BL601A | أضف الماء منزوع الأيونات لصنع |
| محلول 4٪ PFA ؛ | Beyotime | P0099 | استعادة عند 4 درجات ؛ C للاستخدام |
| 20X DAB حل | Bioss | C-0003 | Mix 10 & mu ؛ ل الحل أ ، 10 مو ؛ ل الحل ب و 180 مو ؛ ل PBS |
| الكحول | Supelco | 107017 | |
| HCL | Sigma | 7647-01-0 | أضف الماء المقطر إلى 50 مل |
| من الكيتامين ؛ | الوطنية الصينية | H20193336 | 100 مجم / كجم لمجهر التخدير |
| أوليمبوس | CX43 | ||
| مركب درجة حرارة القطع الأمثل (OCT) | ساكورا فينيتيك | 4583 | |
| محلول فيروسينيد البوتاسيوم | Sigma | 14038-43-8 | أضف الماء المقطر إلى 50 مل |
| السكروز | سيجما | 57-50-1 | |
| زيلازين & نب سب. | YS التكنولوجيا الحيوية | YS- (BC) -2842 | 15 مجم / كجم لتخدير |
| الزيلين | Sigma | 1330-20-7 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.