Summary
Presentato qui sono due metodi che possono essere utilizzati singolarmente o in combinazione per analizzare l'effetto di beta-amiloide sulla struttura del coagulo di fibrina. È incluso un protocollo per creazione di coagulo di fibrina in vitro , seguita da coagulo torbidità e microscopia elettronica di esame metodi.
Abstract
Questo articolo presenta metodi per la generazione in vitro coaguli di fibrina e analizzando l'effetto di proteina beta-amiloide (Aβ) sulla struttura e la formazione del coagulo mediante spettrometria e microscopia elettronica (SEM). Aβ, che forma aggregati amiloidi neurotossici nel morbo di Alzheimer (annuncio), ha dimostrato di interagire con il fibrinogeno. Questa interazione di Aβ-fibrinogeno rende il coagulo di fibrina strutturalmente anormale e resistente alla fibrinolisi. Indotta da Aβ anomalie nella coagulazione di fibrina possono anche contribuire a cerebrovascolari aspetti della patologia AD come microinfarti, infiammazione, come pure, Angiopatia amiloide cerebrale (CAA). Dato il ruolo potenzialmente critico dei deficit neurovascolari in patologia di annuncio, lo sviluppo di composti che possono inibire o ridurre l'interazione di Aβ-fibrinogeno ha valore terapeutico promettente. Metodi in vitro dai quali fibrina formazione del coagulo può essere facilmente e sistematicamente valutata sono strumenti potenzialmente utili per lo sviluppo di composti terapeutici. Presentato qui è un protocollo ottimizzato per la generazione in vitro di coagulo di fibrina, nonché l'analisi dell'effetto di inibitori di interazione di Aβ e Aβ-fibrinogeno. Il dosaggio di torbidità di coagulo è rapida, altamente riproducibile e può essere utilizzato per verificare più condizioni contemporaneamente, consentendo per lo screening di un gran numero di inibitori di Aβ-fibrinogeno. Hit composti da questo screening possono essere ulteriormente valutati per la loro capacità di migliorare le anomalie strutturali Aβ-indotta dell'architettura del coagulo di fibrina utilizzando SEM L'efficacia di questi protocolli ottimizzati è dimostrata qui utilizzando TDI-2760, un inibitore di interazione di Aβ-fibrinogeno recentemente identificato.
Introduction
Morbo di Alzheimer (annuncio), una malattia neurodegenerativa che porta al declino cognitivo nei pazienti anziani, prevalentemente nasce dall'espressione anormale di beta-amiloide (Aβ), aggregazione e alterata clearance conseguente neurotossicità1, 2. nonostante l'associazione ben caratterizzato tra Aβ aggregati e AD3, i precisi meccanismi che sono alla base della patologia di malattia non sono ben compreso4. La prova aumentante suggerisce che i deficit neurovascolari svolgono un ruolo nella progressione e nella severità di annuncio5, come Aβ interagisce direttamente con i componenti del sistema circolatorio6. Aβ ha un'interazione ad alta affinità con fibrinogeno7,8, che si localizza anche depositi Aβ in entrambi i pazienti dell'annuncio e del mouse modelli9,10,11. Inoltre, l'interazione di Aβ-fibrinogeno induce la formazione del coagulo di fibrina anormale e struttura, nonché resistenza alla fibrinolisi9,12. Una possibilità terapeutica nel trattamento dell'annuncio, è alleviare i deficit circolatori inibendo l'interazione tra Aβ e fibrinogeno13,14. Abbiamo, pertanto, identificato parecchi piccoli composti inibendo l'interazione di Aβ-fibrinogeno mediante screening su vasta scala e chimica farmaceutica approcci13,14. Per testare l'efficacia degli inibitori di interazione di Aβ-fibrinogeno, abbiamo ottimizzato i due metodi per l'analisi di in vitro formazione di coaguli di fibrina: clot dosaggio di torbidità e scansione microscopia elettronica (SEM)14.
Coagulo torbidità analisi è un metodo semplice e rapido per il monitoraggio di formazione del coagulo di fibrina mediante spettroscopia UV-visibile. Come il coagulo di fibrina forme, luce è sempre più sparsi e la torbidità della soluzione aumenta. Al contrario, quando Aβ è presente, la struttura del coagulo di fibrina è alterata, e la torbidità della miscela è ridotta (Figura 1). L'effetto di composti inibitori può essere valutato per il potenziale ripristinare coagulo torbidità da anomalie di Aβ-indotta. Mentre il dosaggio di torbidità consente per l'analisi rapida di più condizioni, fornisce informazioni limitate sul coagulo forma e struttura. SEM, in cui la topografia di oggetti solidi è rivelata dalla sonda dell'elettrone, permette l'analisi dell'architettura 3D del coagulo15,16,17,18 e la valutazione di come la presenza di Aβ e / o inibitorio composti altera quello struttura9,14. Sia spettrometria e SEM sono tecniche di laboratorio classica che sono state utilizzate per vari scopi, ad esempio, spettrofotometria viene utilizzata per il monitoraggio di aggregazione amiloide19,20. Allo stesso modo, SEM è utilizzato anche per analizzare il coagulo di fibrina formata dal plasma del morbo di Alzheimer, di Parkinson e il colpo thromboembolic pazienti21,22,23. I protocolli presentati qui sono ottimizzati per la valutazione della formazione del coagulo di fibrina in modo rapido e riproducibile.
Il seguente protocollo fornisce le istruzioni per la preparazione di un in vitro -coagulo di fibrina sia con che senza Aβ. Inoltre in dettaglio i metodi per analizzare l'effetto di Aβ sulla formazione del coagulo di fibrina e struttura. L'efficacia di questi due metodi per misurare l'inibizione dell'interazione Aβ-fibrinogeno è dimostrata utilizzando TDI-2760, un piccolo composto inibitorio14. Questi metodi, sia individualmente che insieme, consentono analisi rapida e semplice di in vitro formazione di coaguli di fibrina.
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Protocol
1. preparazione di Aβ42 e fibrinogeno per analisi
- Preparare monomerico Aβ42 da polvere liofilizzata
- Caldo Aβ42 polvere a temperatura ambiente e spin giù a 1.500 x g per 30 s.
- Aggiungere 100 µ l di hexafluoroisopropanol ghiacciata (HFIP) per 0,5 mg di polvere di Aβ42 ed incubare per 30 min in ghiaccio.
Attenzione: Prestare attenzione quando si maneggia HFIP ed eseguire tutti i passaggi in una cappa chimica. - Preparare 20 µ l aliquote e lasciare che l'aria di film secco in una cappa chimica per 2-3 h. film possa essere conservato a-20 ° C.
- Ricostituire film monomerico Aβ42 in 10 µ l di fresco dimetilsolfossido (DMSO) agitazione in un sonicatore bagno per 10 min a temperatura ambiente.
- Aggiungere 190 µ l di tampone di 50 mM tris (idrossimetil) amminometano (Tris) (pH 7,4) e pipettare su e giù delicatamente.
- Rimuovere gli aggregati di proteine mediante centrifugazione a 20.817 x g a 4 ° C per 20 min.
- Incubare il supernatante a 4 ° C per una notte e giorno successivo Centrifugare la soluzione a 20.817 x g a 4 ° C per 20 min a scartare qualsiasi ulteriore aggregati proteici.
- Misurare la concentrazione di Aβ42 dall'analisi di bicinconinico acido (BCA). Seriale diluito purificato albumina di siero bovino (BSA) da 1 mg/mL a 0,0625 mg/mL per produrre un proteina standard, aggiungere 10 µ l di ogni standard dei pozzetti di una piastra multi-pozzetto in triplice copia. Diluire i campioni Aβ 1:4 e aggiungere 10 µ l dei pozzetti in triplice copia. Mescolare BCA soluzioni A e B e aggiungere 200 µ l a ciascun pozzetto. Incubare a 37 ° C per 30 minuti e leggere su un lettore di piastre a 562 nm. Tenere la soluzione rimanente di Aβ sul ghiaccio e usare questa preparazione per analisi di torbidità e SEM.
- Preparare la soluzione di fibrinogeno
- Misura 20 mg di polvere liofilizzata fibrinogeno in una provetta da 15 mL e risospendere con pre-riscaldato 2 mL di tampone di 20 mM hydroxyethylpiperazine etano acido solfonico (HEPES) (pH 7,4).
- Incubare a bagnomaria a 37 ° C per 10 min.
- Filtrare la soluzione attraverso un filtro per siringa 0,2 µm e conservare a 4 ° C per 30 min. Adottare la soluzione dal 4 ° C e filtrare nuovamente attraverso 0,1 µm siringa filtro per rimuovere aggregati di fibrinogeno o pre-esistente della fibrina.
- Misurare la concentrazione di fibrinogeno dall'analisi di BCA. Seguire le istruzioni dal punto 1.1.8. Tenere la soluzione di fibrinogeno rimanente a 4 ° C e usare questa preparazione per analisi di torbidità e SEM.
2. coagulo torbidità Assay
- A ciascun pozzetto sperimentale della piastra 96 pozzetti, aggiungere 20 µ l di soluzione di Aβ42 30 µM dal passaggio 1.1.8 affinché la sua concentrazione finale è 3,0 µM a 200 µ l di buffer. Aggiungere lo stesso volume di 5% DMSO in tampone Tris 50 mM (pH 7.4) per pozzetti di controllo della piastra a 96 pozzetti del buffer.
Nota: L'esatto volume di Aβ42 in questa fase non è importante. Per le preparazioni di bassa concentrazione, un aumento del volume può essere utilizzato, e può essere regolato il volume di tampone di formazione del coagulo. Il volume finale deve rimanere 200 µ l. - Se il test composti inibitori, diluire il composto per la concentrazione di lavoro come DMSO. Aggiungere il composto o DMSO da solo per un controllo dei pozzetti con Aβ42 e mescolare bene.
Nota: Soluzione di Aβ42 dovrebbe formare una gocciolina discreta nella parte inferiore del pozzo, il composto o DMSO dovrebbe essere dispensato direttamente nel centro della goccia. - Diluire la soluzione madre di fibrinogeno dal punto 1.2.4 nel buffer di formazione del coagulo (tampone di 20 mM HEPES (pH 7.4), 5 mM CaCl2e 137 mM NaCl) e aggiungerlo al Aβ42 contenente e controllo pozzetti della piastra 96 pozzetti. Regolare il volume della soluzione di fibrinogeno in modo che la sua concentrazione finale diventa 1,5 µM in totale 200 µ l di reazione. Pipettare lentamente la soluzione ed evitare la formazione di bollicine. Incubare la piastra a temperatura ambiente per 30 min agitazione su una piattaforma rotante.
Nota: Il volume della soluzione di fibrinogeno può variare a seconda della sua concentrazione stock, ma il volume totale in ogni bene dovrebbe essere 170 µ l durante l'incubazione. - Preparare la soluzione di trombina sciogliendo polvere di trombina commercialmente purificata in ddH2O per fare una soluzione stock di 50 U/mL. Diluire la soluzione di lavoro 5 U/mL in tampone di 20 mM HEPES (pH 7.4) direttamente prima dell'uso.
- Dopo 30 minuti di incubazione, contemporaneamente aggiungere 30 µ l di soluzione di trombina (5 U/mL) nelle soluzioni di fibrinogeno nella piastra a 96 pozzetti da Step 2.3 utilizzando la pipetta multicanale. Aggiunta di trombina avvierà immediatamente la formazione del coagulo. Di conseguenza, è possibile aggiungere trombina direttamente nel centro della soluzione di fibrinogeno con cura per evitare la formazione di bollicine.
Nota: L'attività della trombina può variare tra condizioni sperimentali, come pure un sacco di trombina. La corretta concentrazione richiesta per produrre robustamente coaguli potrebbe essere necessario essere determinata empiricamente. - Leggere l'assorbanza di coagulo in vitro su un lettore di piastra immediatamente dopo l'aggiunta di trombina. Misurare l'assorbanza a 350 nm nell'arco di 10 minuti, ogni 30-60 s. eseguire il dosaggio intero a temperatura ambiente.
Nota: Alcuni composti inibitori possono alterare l'assorbanza della soluzione a 350 nm, nel quale caso la torbidità può essere misurata a 405 nm.
3. microscopia elettronica di esame
- Preparazione di coagulo, fissazione e lavaggio
- Posto pulito siliconato vetrini copertura cerchio (12 mm) in una piastra 12-pozzetti o 24 pozzetti usando il forcipe.
- Preparare il fibrinogeno nel buffer di formazione del coagulo. Vedere il passaggio di protocollo 1.2 per dettagli.
- Per valutare l'effetto degli inibitori di interazione di Aβ-fibrinogeno sulla struttura del coagulo di fibrina, seguire le istruzioni per incubazione come descritto per il dosaggio di torbidità (passaggio 2). Includere sempre i pozzetti di controllo che contengono il fibrinogeno in assenza di Aβ e inibitori.
- Pipettare 80 µ l della miscela del fibrinogeno a partire da punto 3.1.3 le diapositive di copertura. Delicatamente diffondere la soluzione in modo che è uniformemente distribuito sulla diapositiva coperchio.
- Diluire il magazzino della trombina (50 U/mL) in soluzione salina tamponata HEPES 20 mM ad una concentrazione finale di 2,5 U/mL e aggiungere 20 µ l direttamente al centro di per la soluzione di fibrinogeno senza mescolare.
Nota: Se necessario, una maggiore concentrazione di lavoro di trombina (5 U/mL) può essere utilizzata. - Coprire la piastra 12-pozzetti con un coperchio di plastica e lasciarlo a temperatura ambiente per 30-60 min.
- Durante l'esecuzione di reazione di coagulazione, preparare soluzioni di disidratazione e la fissazione. Preparare tampone cacodilato di sodio (0,1 M, pH 7.4). Diluire la soluzione stock di 10% glutaraldeide in tampone cacodilato di sodio (0,1 M, pH 7.4) per fare un 2% soluzione di glutaraldeide di lavoro. Mantenere tutte queste soluzioni sul ghiaccio. Fresco diluito glutaraldeide (2%) deve essere utilizzato entro 1 settimana, quando correttamente conservato in frigorifero a 4 ° C.
- Diluire etanolo assoluto (100%) in acqua distillata doppia (80%, 50% e 20% etanolo). Mantenere queste soluzioni di etanolo ed etanolo assoluto (100%) sul ghiaccio.
Attenzione: prestare attenzione quando si maneggia il sodio cacodilato e glutaraldeide, eseguire la procedura in una cappa chimica. - Dopo 30 min, lavare delicatamente i coaguli con buffer di gelida sodio cacodilato (0,1 M) due volte. Aggiungere 2 mL di tampone in ciascun pozzetto, tale che il coagulo è completamente sommerso. Coprire la piastra ben con un coperchio e lasciare per 2 min a temperatura ambiente. Dopo 2 minuti, rimuovere delicatamente il buffer utilizzando una pipetta da 1 mL o gambo stretto delle pipette. Ripetere una volta.
- Difficoltà i coaguli con glutaraldeide ghiacciata (2%). Tenendo la piastra ben sul ghiaccio, aggiungere circa 2-3 mL di glutaraldeide 2% ad ogni pozzetto. Assicurarsi che i grumi sono completamente sommerse. Coprire e lasciare la piastra sul ghiaccio per 30 min.
- Dopo 30 min, delicatamente rimuovere la glutaraldeide da ogni pozzetto e lavare i coaguli utilizzando sodio cacodilato buffer (0.1 M), come descritto in precedenza (2 min, due volte). Tenere la piastra ben sul ghiaccio.
- Seriale disidratazione del coagulo e punto critico di essiccazione
- Disidratare i coaguli in una serie graduata di lavaggi di etanolo ghiacciata preparata al punto 3.1.8 (20%, 50%, 80%, 100% e again100%) per 5 minuti ciascuno. Per ogni serie di etanolo, aggiungere 2-3 mL, assicurandosi che i grumi sono sommerse. Coprire e incubare in ghiaccio.
- Dopo ogni passaggio di etanolo, rimuovere la soluzione di etanolo usando una pipetta da 1 mL o pipetta contagocce. Non rimuovere completamente l'etanolo. Assicurarsi che la superficie di coagulo non è esposto all'aria.
Nota: Disidratazione in etanolo assoluto (100%) deve essere eseguita due volte. - Pur mantenendo il campione sommerso in etanolo 100% finale, trasferimento a un punto critico essiccatore (CPD). È possibile utilizzare un portacampioni CPD o un titolare di slittamento del coperchio con una rondella per trasferire i vetrini nella camera di CPD. Inserire almeno una rondella tra ogni diapositiva.
- Estrarre il vetrino di copertura dalla camera di CPD e montarlo su un albero mozzo SEM utilizzando nastri di carbonio.
- Polverizza rivestimento e imaging
- Trasferire tutti i campioni con stub SEM alla camera di rivestimento di polverizzazione.
- Polverizzi ricoprire meno di 20 nm di oro/palladio o altri materiali conduttivi, come il carbonio, utilizzando una macchina a vuoto polverizza.
Nota: Abbiamo usato 18 nm di rivestimento oro/palladio. Il rivestimento di polverizzazione è stato effettuato per 45 s e la velocità del rivestimento era 4 Å / s. Sputter rivestito campioni sono stabili se conservati correttamente in un ambiente asciutto a temperatura ambiente per alcune settimane. Analisi SEM possono essere eseguita in qualsiasi momento. - Acquisire immagini su un microscopio elettronico a scansione dotato di rilevatore SE2 a 4 kV.
Nota: La dimensione in pixel immagine in questa immagine imposta intervallo di 13 nm-31 nm.
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Representative Results
In vitro test (torbidità) di coagulazione, la trombina enzima fende il fibrinogeno, causando la formazione della fibrina rete24. Questa formazione del coagulo di fibrina provoca dispersione della luce che passa attraverso la soluzione, con conseguente maggiore torbidità (Figura 1), plateauing prima della fine del periodo di lettura (Figura 2, verde). Quando il fibrinogeno è stato incubato in presenza di Aβ42, la torbidità della soluzione è diminuito, con la curva che raggiunge un'altezza massima di circa la metà quello del fibrinogeno da solo (Figura 2A, blu). In una recente pubblicazione, una serie di stampi di aggregazione di Aβ sono stati sintetizzati e valutati per la loro capacità di inibire l'interazione di Aβ-fibrinogeno, identificare i composti di TDI-276014. Abbiamo usato TDI-2760 nel nostro studio per bloccare l'interazione Aβ-fibrinogeno. Come riportato in precedenza, in presenza di TDI-2760, l'effetto di Aβ è stata migliorata, come la torbidità era superiore con Aβ da solo (Figura 2A, rosso). L'effetto del TDI-2760 non viene visualizzato per essere dovuto torbidità di sfondo come il composto non è cambiato la torbidità del coagulo di fibrina quando Aβ era assente (Figura 2A, viola). Il in vitro coagulazione del dosaggio di torbidità qui descritto è un metodo veloce e semplice da cui coagulo di fibrina formazione e fattori che possono attenuare tale processo possono essere osservati. GPRP, che è conosciuto per interferire con la polimerizzazione della fibrina tramite interferire con fibrina monomero manopola-foro interazioni18,25 può essere utilizzato come controllo positivo per il dosaggio di torbidità (Figura 2B). Coerente con i precedenti rapporti25, con la presenza del peptide GPRP, la torbidità del coagulo di fibrina è stata ridotta significativamente rispetto la formazione del coagulo di fibrina con la sua assenza (Figura 2B, blu vs verde).
In seguito lo stesso protocollo e condizioni come il saggio di torbidità sopra descritto, coaguli di fibrina sono stati preparati in presenza ed assenza di Aβ e/o TDI-2760. I coaguli sono stati poi elaborati per microscopia elettronica di fissazione, disidratazione, essiccazione di punto critico e oro-polverizza rivestimento (Figura 1). Fibrinogeno in presenza di solo trombina e CaCl2 forma una rete di fibrina, con discussioni allungate e intercalate di fibrina, nonché grandi fasci (Figura 3A). Quando Aβ era presente, i fili di fibrina è diventato più sottili, con numerosi ciuffi appiccicosi/aggregati che indica anomalie strutturali Aβ-indotta (Figura 3B). Coerente con i risultati del saggio di torbidità, TDI-2760 parzialmente ripristinato la struttura del coagulo di fibrina da cambiamenti indotti da Aβ, come meno grumi erano presenti (Figura 3 C). Insieme con il dosaggio di torbidità, SEM rivela la portata e la qualità dei cambiamenti indotti da Aβ alla formazione del coagulo di fibrina, nonché l'efficacia di un composto inibitorio, TDI-2760.
Figura 1 : Rappresentazione schematica dell'analisi di coagulo di fibrina dall'analisi di torbidità e SEM. Lo schema mostra i passaggi coinvolti nell'analisi del coagulo di fibrina e l'effetto di Aβ torbidità del coagulo di fibrina e topografia strutturale. Le barre di scala delle immagini di SEM (in basso a sinistra) sono 2 µm e l'ingrandimento è di 10, 000 X. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 : Misura dell'effetto Aβ42 in vitro formazione del coagulo di fibrina dall'analisi di torbidità. (A) fibrinogeno è stato incubato in presenza ed assenza di Aβ42. La formazione del grumo è stata indotta da trombina, con conseguente maggiore torbidità della soluzione (verde). In presenza di Aβ42, il coagulo di fibrina è stato strutturato in modo anomalo, conseguente diminuzione torbidità (blu). Il composto TDI-2760 o DMSO sono stati incubati con la soluzione di fibrinogeno sia con che senza Aβ42. TDI-2760 restaurato diminuzione indotta da Aβ42 di torbidità (rosso) senza alterare la formazione del coagulo normale (viola). (B) la torbidità di un inibitore della fibrinolisi noto, GPRP inoltre è stata misurata come controllo positivo per questo test. Il fibrinogeno è stato incubato in presenza ed assenza di 1,5 µM GPRP e la torbidità misurata dopo l'aggiunta di trombina. Simile a Aβ42, la torbidità della formazione del coagulo di fibrina è stata ridotta significativamente in presenza di GPRP (blu e verde). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3 : Scansione micrografi elettronici delle anomalie Aβ-indotta all'architettura del coagulo di fibrina. I micrografi elettronici della struttura del coagulo di fibrina di scansione ottenuta da fibrinogeno purificato (A), fibrinogeno + Aβ42 (B), fibrinogeno + Aβ42 + TDI-2760 (C). La formazione del grumo è stata avviata con l'aggiunta di trombina e CaCl2 alla miscela. L'analisi strutturale ha rivelato che coaguli formati in presenza di Aβ42 sono più sottili e anormalmente ragruppata rispetto al fibrinogeno di per sé. TDI-2760, che è conosciuto per inibire l'interazione Aβ42-fibrinogeno, parzialmente corretto l'anomalia strutturale di Aβ42 indotta di coagulo di fibrina. Barra della scala è 1 µm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
I metodi descritti qui consentono di valutare la fibrina coagulo formazione in vitroin modo rapido e riproducibile. Inoltre, la semplicità del sistema rende l'interpretazione di come Aβ influenza la formazione del coagulo di fibrina e la struttura relativamente semplice. Nella pubblicazione precedente di questo laboratorio, è stato dimostrato che queste analisi possono essere utilizzate per testare composti per la loro capacità di inibire le Aβ-fibrinogeno interazione13,14. Utilizzando queste due analisi, una serie di composti sintetizzati sono stati analizzati per la capacità di inibire l'interazione di Aβ-fibrinogeno. In realtà, il dosaggio di torbidità di coagulo consente di restringere la piscina di colpo composti a quelli che hanno il potenziale terapeutico, come non tutti i composti che possono inibire l'interazione di Aβ-fibrinogeno possono anche ripristinare la formazione del coagulo di fibrina.
Ci sono alcuni aspetti del dosaggio torbidità che possono richiedere la risoluzione dei problemi, o limitare l'impiego di questa tecnica. Il limite principale è che ci possono essere alcune variazioni tra gli esperimenti che possono complicare l'interpretazione dei risultati. Alcune di questa variazione è di essere dovuto l'attività della trombina. Per risolvere i problemi per attività della trombina, gli utenti possono testare più concentrazioni di trombina per attività di formazione del coagulo prima di iniziare la sperimentazione con composti Aβ e test. Condizioni sperimentali presentati qui, Aβ, in assenza di fibrinogeno, non aumentare la torbidità della soluzione sopra i livelli di sfondo che indica quello osservato torbidità curve sono dovuto polimerizzazione della fibrina. Tuttavia, Aβ è un peptide di aggregazione-incline e una maggiore concentrazione di soluzione Aβ, conservato per un tempo molto lungo a temperatura ambiente o 37 ° C (diverse ore) possa formare aggregati fibrillari che possono provocare una maggiore torbidità. Se analizzando l'effetto di una soluzione Aβ che è stata conservata per lunghi periodi di tempo a temperatura ambiente o più caldo, lo stato di aggregazione della soluzione può essere determinato da microscopia elettronica di trasmissione. Nel protocollo descritto qui, soluzioni fresche di Aβ e fibrinogeno sono usati, che dovrebbe eliminare problemi di aggregazione. Tuttavia, per garantire la qualità di queste preparazioni sono stati valutati da microscopia elettronica di trasmissione. Inoltre, quando si utilizza un nuovo lotto di peptide Aβ commerciale, nella misura di oligomerizzazione e la quantità degli oligomeri dovrebbe essere valutata da microscopia elettronica di trasmissione. Perché potrebbero esserci variazioni da lotto a lotto nel peptide qualità e rapporto degli aggregati preformati e Aβ monomerico, che certamente influenza il tasso di oligomerizzazione. È opportuno controllare la concentrazione della soluzione Aβ (metodo BCA) prima di incubazione per oligomerizzazione. Per ridurre al minimo queste variazioni, abbiamo provato usando almeno 0,1 mg/mL di soluzione Aβ per reazione di formazione di oligomeri.
Perché questo test è anche sensibile ai piccoli cambiamenti ambientali quali temperatura e movimento, letture di torbidità da diversi esperimenti non vanno analizzate insieme. Ciò significa che il numero di condizioni che possono essere confrontati è limitato dal numero di pozzi che la trombina può essere contemporaneamente aggiunto a con una pipetta multicanale (cioè., 12). Gli utenti dovrebbero anche essere consapevoli che viscosità o colore nel buffer e residui della prova può portare ad una torbidità di alta priorità bassa, oscurando il segnale dal coagulo di fibrina e rendendo difficile interpretazione dell'esperimento. Tuttavia, se tutti i controlli sono inclusi in ogni esperimento, dovrebbe essere possibile determinare facilmente se il segnale di fondo sta alterando l'assorbanza di torbidità.
Il dosaggio di torbidità fornisce informazioni su se la formazione del coagulo di fibrina è ostacolato da Aβ e inoltre se composti inibitori possono alleviare questo effetto. Tuttavia, esso non rivelano come la struttura del coagulo di fibrina è alterata in risposta a Aβ e/o colpire composti. Questa domanda possa essere affrontata da SEM, in quanto ciò consente la visualizzazione diretta dell'architettura del coagulo. SEM è una tecnica ben consolidata ed è usata ordinariamente per la visualizzazione struttura del grumo da fibrinogeno purificato o dal plasma. Tuttavia, il processo di preparazione tradizionale coagulo per analisi SEM può essere complicato e richiede molto tempo. Inoltre, piccole differenze nei protocolli tra diversi gruppi di ricerca possono rendere difficile da replicare i risultati24. Per risolvere questi problemi è stato sviluppato questo protocollo ottimizzato, con cui l'effetto di Aβ per indurre più sottili filamenti di fibrina e mucchi di proteina possono essere osservati (Figura 3). Come si è visto con l'analisi di torbidità, TDI-2760 allevia l'effetto di Aβ, ripristinando la struttura tipica dei pacchi della fibrina (Figura 3).
Ci sono pochi passi nella preparazione del campione SEM, che può richiedere anche la risoluzione dei problemi. Quando si utilizza bassissime concentrazioni di fibrinogeno (0,5 µM o meno), i coaguli non può essere fissata solidamente al vetrino e può essere danneggiato/lavato via durante la procedura di fissazione/lavaggio. Se utilizzando basse concentrazioni di fibrinogeno, il tempo di formazione del coagulo, tra l'aggiunta di trombina e la fissazione, può essere aumentata fino a diverse ore, come questo può aumentare la stabilità del coagulo. Inoltre, gli utenti dovrebbero evitare utilizzando tampone fosfato ad alta resistenza o soluzione salina tamponata con fosfato per la torbidità e l'analisi di SEM, come ioni fosfato possono interferire con il processo di formazione del coagulo calcio-mediata. Se si utilizza qualsiasi altro sale alto contenente tampone per la formazione di coaguli e analisi SEM, dopo la fissazione, fasi di lavaggio devono essere eseguito anche con ddH freddo2O.
Analisi SEM di campioni non conduttivi quali coaguli di fibrina richiede rivestimento con particelle cariche come, oro, Palladio, argento o carbonio. Spessore del rivestimento è un fattore importante nella formazione immagine di SEM, come è possibile che un rivestimento di metallo molto spesso può mascherare la topografia di superficie ultra-struttura del coagulo di fibrina. In questo protocollo, sottile rivestimento oro/palladio (meno di 20 nm) vengono utilizzati per il rivestimento di polverizzazione. Per raggiungere spessore di meno di 20 nm, il sputtering è stato fatto per 45 s con un tasso di rivestimento di 4 Å / s. Questo rivestimento sottile (18 nm) non viene visualizzato per mascherare le caratteristiche della superficie di montaggio della fibrina. Tuttavia, se preoccupato per mascherare la ultra-struttura del grumo, rivestimento in carbonio può essere utilizzato come alternativa all'oro/palladio, come lascerà meno "isolotti" delle molecole di rivestimento sul materiale.
Mentre il fuoco qui è stato l'interazione di Aβ-fibrinogeno, questo protocollo può essere modificato facilmente per analizzare l'interazione di altre proteine o composti con il coagulo di fibrina. Seguendo queste istruzioni, gli investigatori dovrebbero essere in grado di riprodurre in vitro formazione di coaguli di fibrina ed eseguire analisi con queste analisi semplificata coagulo-torbidità e protocolli di SEM. Come illustrato di seguito con l'inibitore precedentemente pubblicato composto TDI-2760, questi metodi forniscono preziose informazioni per quanto riguarda la formazione del coagulo di fibrina che possa essere applicata ad ulteriori studi sia in vitro che in vivo.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
Autori ringraziano Masanori Kawasaki, Kazuyoshi Aso e Michael Foley da Tri-istituzionale Therapeutics Discovery Institute (TDI), New York per la sintesi di inibitori di interazione di Aβ-fibrinogeno e loro preziosi suggerimenti. Autori ringraziano anche membri del lab Strickland per utile discussione. Questo lavoro è stato supportato da NIH grant NS104386, Drug Discovery Foundation il morbo di Alzheimer e fondo di sviluppo terapeutico Robertson per H.A., NIH concedere NS50537, il Tri-istituzionale Therapeutics Discovery Institute, Fondazione di Alzheimer Drug Discovery, Rudin Family Foundation e John A. Herrmann per S.S.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Fibriogen, Plasminogen-Depleted, Plasma | EMD Millipore | 341578 | keep lid parafilm wrapped to avoid exposure to moisture |
| Beta-Amyloid (1-42), Human | Anaspec | AS-20276 | |
| Thrombin from human plasma | Sigma-Aldrich | T7009 | |
| 1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2-propanol, Greater Than or Equal to 99% | Sigma-Aldrich | 105228 | |
| DIMETHYL SULFOXIDE (DMSO), STERILE-FILTERED | Sigma-Aldrich | D2438 | |
| Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo Scientific | 23225 | |
| Tris Base | Fischer Scientific | BP152 | |
| HEPES | Fischer Scientific | BP310 | |
| NaCl | Fischer Scientific | S271 | |
| CaCl2 | Fischer Scientific | C70 | |
| Filter Syringe, 0.2µM, 25mm | Pall | 4612 | |
| Millex Sterile Syringe Filters, 0.1 um, PVDF, 33 mm dia. | Millipore | SLVV033RS | |
| Solid 96 Well Plates High Binding Certified Flat Bottom | Fischer Scientific | 21377203 | |
| Spectramax Plus384 | Molecular Devices | 89212-396 | |
| Centrifuge, 5417R | Eppendorf | 5417R | |
| Branson 200 Ultrasonic Cleaner | Fischer Scientific | 15-337-22 | |
| Lab Rotator | Thermo Scientific | 2314-1CEQ | |
| Spare washers for cover slip holder | Tousimis | 8766-01 | |
| Narrow Stem Pipets - Sedi-Pet | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 70967-13 | |
| Sample holder for CPD (Cover slip holder) | Tousimis | 8766 | |
| Mount Holder Box, Pin Type | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 76610 | |
| Round glass cover slides (12 mm) | Hampton Research | HR3-277 | |
| 10% Glutaraldehyde | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 16120 | |
| Ethanol | Decon Labs | 11652 | |
| 24 well plate | Falcon | 3047 | |
| Na Cacodylate | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 11652 | |
| SEM Stubs, Tapered end pin. | Electron Microscopy Sciences (EMS) | 75192 | |
| PELCO Tabs, Carbon Conductive Tabs, 12mm OD | Ted Pella | 16084-1 | |
| Autosamdri-815 Critical Point Dryer | Tousimis | ||
| Denton Desk IV Coater with Gold/Palladium target | Denton Vacuum | ||
| Leo 1550 FE-SEM | Carl Zeiss | ||
| Smart SEM Software | Carl Zeiss |
References
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