本文介绍了一种通过定量、密度测定法、体外受体放射自显影技术,使用碘-125标记的血管紧张素II类似物,来描述血管紧张素II 1型受体在大鼠脑内定位的实验方案。
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本文介绍了一种通过定量、密度测定法、体外受体放射自显影技术,使用碘-125标记的血管紧张素II类似物,来描述血管紧张素II 1型受体在大鼠脑内定位的实验方案。
本方案描述了使用特异性放射性配体对大鼠脑内血管紧张素II(Ang II)受体进行受体自显影定位,以研究Ang II在大鼠脑中的受体结合模式。
采集组织样本并保存于 -80 °C。使用冷冻切片机对组织(脑组织)进行冠状切片,并将切片 thaw-mount 到带电荷的载玻片上。将载玻片上的组织切片与 125I-SI-Ang II 孵育,以放射性标记 Ang II 受体。相邻的载玻片分为两组:一组用于检测“非特异性结合”(NSP),在含有受体饱和浓度的非放射性标记 Ang II 或 AT1 Ang II 受体亚型(AT1R)选择性拮抗剂的条件下进行;另一组用于检测“总结合”(total binding),不添加 AT1R 拮抗剂。在孵育缓冲液中同时加入饱和浓度的 AT2 Ang II 受体亚型(AT2R)拮抗剂(PD123319,10 µM),以限制 125I-SI-Ang II 仅与 AT1R 亚型结合。在约 22 °C 下进行 30 分钟预孵育,NSP 组载玻片暴露于 10 µM PD123319 和氯沙坦(losartan),而“总结合”组载玻片仅暴露于 10 µM PD123319。随后,载玻片在含有 PD123319 的缓冲液中与 125I-SI-Ang II 孵育用于“总结合”检测,或在含有 PD123319 和氯沙坦的缓冲液中孵育用于 NSP 检测,之后用缓冲液多次“洗涤”,再用水冲洗以去除盐分和非特异性结合的放射性配体。载玻片经吹干后,置于专用胶片和暗盒中进行放射自显影。胶片显影后,图像被扫描进入计算机,使用专有成像系统和电子表格软件进行可视化及定量密度分析。另设一组载玻片进行硫堇染色,用于组织学比较。
使用受体放射自显影技术的优势在于能够可视化血管紧张素II受体 原位在组织标本的某一区域中,通过与相邻的组织学参考切片进行比较,解剖学上识别该组织区域。
心血管疾病仍然是美国死亡和残疾的首要原因,2011年导致了美国超过30%的死亡病例1。美国心脏协会的最新统计数据显示,超过三分之一的美国人患有一种或多种类型的心血管疾病。心血管研究在深入理解该疾病方面持续取得进展,但随着人口老龄化加剧,继续推进这些研究工作显得尤为迫切。肾素-血管紧张素系统(RAS)在心血管系统的调节中起着核心作用,主要通过促进动脉粥样硬化、炎症反应、全身性血管收缩以及交感神经系统的激活来发挥作用(图1)2-8。
肾素-血管紧张素系统(RAS)是一种激素系统,当肾脏的球旁细胞在血压降低、交感神经刺激增强或致密斑处钠离子流量减少的情况下向血液中分泌肾素时,该系统即被激活。肾素将由肝脏合成的血管紧张素原代谢为血管紧张素I(Ang I)。随后,Ang I被主要存在于肺部和肾脏血管内皮细胞管腔侧的膜外酶——血管紧张素转换酶(ACE)进一步代谢,生成RAS的主要效应肽血管紧张素II(Ang II)。Ang II能够激活两种受体亚型:1型受体(AT1R)和2型受体(AT2R),二者均参与调节心血管系统、维持体液和电解质稳态,目前也被认为影响认知功能及神经退行性疾病过程8,9。已有研究报道,脑内存在一个局部的、脑特异性的RAS,可独立合成Ang II。在脑组织中,前体蛋白血管紧张素原由星形胶质细胞合成10,经一种类似肾素的酶3(可能是与前肾素受体结合的前肾素)转化为Ang I11,再由在脑内神经元细胞外表面高表达的血管紧张素转换酶转化为Ang II12。这种脑内生成的Ang II是脑内AT1和AT2受体的激动剂,这些受体与血液中的Ang II相互隔离。
尽管AT1R具有重要的生理功能,但它更为人所知的是在全身范围内的病理生理作用,主要影响心血管系统和肾脏(图2)。当血管紧张素II(Ang II)与AT1R结合时,会引起血管收缩,增加血流阻力并升高血压。此外,它还能促进醛固酮和血管加压素的合成与分泌,导致钠和水的重吸收增加。这些效应还可能诱发缺血性脑损伤和认知功能障碍,并与帕金森病、阿尔茨海默病、糖尿病相关,且最近被发现会影响学习和记忆能力13-15。肾素-血管紧张素系统(RAS)中存在一个反馈环路,即肾脏内球旁细胞上的AT1R可抑制肾素的分泌。有趣的是,AT2R通常对AT1R的作用起负向调节作用,引起血管舒张、神经突起生长、轴突再生、抗增殖以及神经保护等多种效应16-20。AT2R还被确认为抗高血压药物的作用靶点,最近也被发现是抗癌药物的潜在靶点21。通过定量密度测定受体放射自显影技术,确定血管紧张素II受体在不同组织中的定位和密度,以及各种治疗干预和疾病状态下对其的影响,将有助于揭示RAS在特定疾病中所起的作用。
受体放射自显影技术已被用作一种有效方法超过30年,用于在多种实验条件下指示血管紧张素II受体及其他肾素-血管紧张素系统(RAS)组分在大鼠、小鼠、豚鼠、狗及人类的脑组织和其他组织中的存在22-34。定位脑内Ang II受体的重要性在于,可将功能神经解剖学应用于Ang II在脑内的作用,例如,下丘脑室旁核(PVN)中AT1R的存在提示Ang II在脑内具有刺激加压素、催产素或促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)释放,或激活交感神经系统的作用。因此,阻断AT1R的药物可能减轻与脑内RAS过度激活相关的某些由PVN介导的效应。正在进行的研究表明,使用AT1R拮抗剂可减少创伤后应激障碍(PTSD)诱导的CRH释放,并改善PTSD症状(Hurt et al.,已投稿待发表)。本示范性研究的目标区域包括在调节稳态、食欲/渴觉、睡眠、记忆和情绪反应中起重要作用的室旁核(PVN)、穹窿下器官(SFO)和杏仁核。这些区域通过在显微镜载玻片上收集脑的冠状切片,并用特异性抑制剂与针对Ang II受体的特异性放射性配体共同处理切片进行检测。本研究中列出了所有材料和试剂以及建议的供应商,使用碘-125对Ang II受体拮抗剂——1- sarcosine1, 8-异亮氨酸8 Ang II(SI Ang II)进行放射性标记,随后通过高效液相色谱法(HPLC)纯化为单碘125I-SI Ang II,方法如前所述35。使用这种高比活性的放射性配体,可在放射性标记切片曝光于X光胶片后,可视化受体密度低、中等及高的区域。通过使用含有已知量碘-125的脑组织糊标准品对胶片进行校准,可定量特定区域中Ang II受体结合的精确量。在实验研究中,可将实验组受试者脑内的Ang II受体结合水平与对照组受试者进行比较,从而判断Ang II的作用是否因遗传状况、表型异常、疾病状态或药物处理而发生改变。这些知识可进一步应用于开发治疗与RAS失调相关疾病的疗法。另一种可识别受体结合位点但解剖分辨率较低的技术是结合实验,该方法使用来源于组织匀浆的组织膜制备物,将其与放射性配体在一系列浓度下孵育,以评估放射性配体的结合亲和力(解离常数KD)和组织的最大结合容量(Bmax)。
本文所述方案可分为五个主要部分:受体放射自显影组织切片制备;受体放射自显影;胶片曝光与显影;组织学染色;以及密度计量图像分析。
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本研究中进行的所有动物实验均经诺瓦东南大学机构动物护理和使用委员会批准,符合《实验动物护理与使用指南》第8版的要求。th (美国国家科学院出版社,华盛顿特区,2011年版)
1. 受体放射自显影组织切片的制备
2. 受体放射自显影
警告:放射性物质。操作时需穿戴防护装备以处理放射性物质。废弃物处置须根据所在机构的规定进行,必须遵循相关指南,通过适当衰变(半衰期为60天)或由有资质的公司回收处理。
3. 薄膜曝光与显影
4. 组织学
5. 密度测定图像分析
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肾素-血管紧张素系统代谢途径的概览如下所示 图1 以及对血管紧张素II受体亚型(AT1R 和 AT2R)的描述见于 图2. 图3 展示将冠状面脑切片转移至显微镜载玻片的过程,随后使用预设的受体放射自显影步骤进行处理 125I-SIAng II 浓度如图所示 图4. 图5 展示受体放射自显影中载玻片的干燥步骤,随后将其固定在纸板上,如图所示 图6, 随后进行发育。 表 2 列出用于载玻片组织切片硫堇染色步骤的试剂,该切片如文中所述 图7定量所用的校准标准单位根据检测日期确定,如图所示。 表3. 图8 显示建立标准曲线以关联 125I浓度(fmol/g组织)与胶片曝光(相对光密度)之间的关...
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所述方案旨在对先前采集并储存在 -80 °C 的啮齿类动物脑冠状切片的相邻切片中,放射性配体的“总结合”与“非特异性结合”进行可视化观察,该方法可广泛适用于几乎所有具有解剖学上可分辨亚结构且表达不同数量受体或放射性配体结合位点的组织。本方案所描述的操作步骤简便,而分析过程对于正确解读实验结果至关重要。20 µm 的切片厚度被确定为最优值;若切片过厚,非特异性结合将增加,从而难以分辨放射性配体与其靶点的结合信号;若切片过薄,则难以在无变形的情况下连续切取并保存连续切片。最佳切割温度因组织性质和切片厚度而异,通常需通过经验确定。当刀片与组织接触后,可检查样本方向,并通过将组织样本从刀片处轻微后移并重新调整包埋球的方向进行校正。在切割啮齿类动物脑组织时,必须确保脑左右两侧处于相同的前-后坐标位置,且背-腹轴与常用脑图谱的坐标系垂直。载玻片组需预先标记,以便对组织的相邻切片进行研究。前五张载玻片标记为 1-1、1-2、1-3、1-4 和 1-5。第一张切下的切片置于 1-1 载玻片的左上角(当磨砂面向下时,此位置为载玻片的右上角);第二张切片置于 1-2 载玻片上, 等等。 第五个切片置于1-5号载玻片上。第六个切片置于1-1...
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Robert Speth 已将血管紧张素 II 受体的抗体授权给一家商业供应商,并从这些抗体的销售中获得专利使用费。其他作者无任何利益冲突需要披露。
本工作由美国国立卫生研究院(NIH)资助项目HL-113905支持
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 500 ml 塑料烧杯 | Fisher | 02-591-30 | |
| 24 mm x 60 mm 盖玻片 | Fisher | 22-050-25 | |
| 放射自显影成像胶片 24 mm × 30 cm | Carestream-Biomax MR 胶片 | 891-2560 | |
| 杆菌肽(源自地衣芽孢杆菌) | Sigma | B-0125 | |
| 8 x 11 纸板片 | 新月形插图板 #201 | 201 | |
| 考普林罐 | Fisher Scientific | E94 | |
| 商用吹风机 | Conair | Model SD6X | |
| 一次性培养管 | Fisher | 14-961-26 | |
| EDTA(二钠盐,二水合物) | USB公司 | 15-699 | |
| 乙醇 | Fisher | 16-100-210 | |
| D-19显影液的配方替代品 | Photographers Formulary, Inc. | 01-0036 | |
| 冰醋酸 | Fisher | A38 SI-212 | |
| Histoprep/OCT | Fisher | SH75-125D | |
| 显影定影液 | 柯达 | 5160320 | |
| 光漂白 | 柯达 | 1464502 | |
| 氯沙坦 | Fisher/Tocris | 37-985-0 | |
| MCID™ Core 7.0 | MCID | N/A | |
| NaCl | Fisher | S271 | |
| Peel-A-Way 切片夹 | VWR | 48440-003 | |
| 佩尔蒙特 | Fisher | SP15-100 | |
| PD123319 | Fisher | 13-615-0 | |
| 优质带电载玻片,精细磨边 | 首映显微镜载玻片 | 9308W | |
| 125I 配体 | Perkin Elmer | NEX-248 | |
| 125SI-Ang II | 乔治·华盛顿大学 | 由 Speth 博士进行放射性碘标记 | |
| 幻灯片邮寄袋 | Fisher Scientific | HS15986 | |
| 无水磷酸氢二钠(Na2PO4 | Fisher | RDCS0750500 | |
| 乙酸钠(无水) | Fisher | BP333-500 | |
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| 二甲苯 | Fisher | X3P-1GAL |
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