Name: Modèles d’interaction gène-environnement pour démasquer les mécanismes de susceptibilité dans la maladie de Parkinson (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-01-07T13:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: Découvrez les rôles des isozymes lipoxygénases dans la dégénérescence nigrostriatale liée à la maladie de Parkinson. Cette méthode utilise un modèle neurotoxique MPTP chez des souris déficientes en LOX pour analyser l'intégrité dopaminergique.

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Ces travaux ont été financés par le NIGMS 056062 des National Institutes of Health.

Il n’y a rien à divulguer.

La conception de cette étude d’interaction gène-environnement nous a permis d’obtenir de nouvelles informations concernant la double nature de l’isozyme 5-LOX dans la voie nigrostriatal. En effectuant hplc pour mesurer les monoamines striatal après traitement salin ou MPTP dans les transgéniques dépourvus de l’isozyme 5-LOX et leurs littermates de type sauvage, nous avons pu noter que sa carence semble être protectrice dans des conditions toxiques (Figure 1), mais dans des conditions normales, l’absence ...

L’utilisation de modèles d’interaction gène-environnement fournit une approche pour imiter les facteurs de risque qui influencent probablement la maladie de Parkinson idiopathique (MP) et offre l’occasion de discerner des idées mécanistes qui sont peu susceptibles d’être élucidées par l’utilisation d’un système génétique ou toxique seul1,2. Ici nous illustrant ce point et décrivons l’application du modèle murin 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) de la dégénérescence nigrostriatale3 pour mieux comprendre la sélectivité de l’activité isozyme de la lipoxygénase (LOX) sur la neuroinflammation et la toxicité4. Tandis qu’un rôle pour des isozymes de LOX a été largement évalué dans les désordres périphériques5,6 aussi bien que la maladie de CNS comprenant la course7 et la maladie d’Alzheimer8,9, le rôle de la famille des isozymes dans la fonction nigrostriatal et la dégénérescence liée au palladium n’est pas bien compris et justifie l’étude. La neurotoxine MPTP démontre la dégénérescence préférentielle de la voie nigrostriatal et récapitule l’épuisement striatal de dopamine et la perte dopaminergiquenigrale de cellules qui sont à la base des affaiblissements moteurs dans des patients depalladium 10. Bien que ce modèle ne reproduise pas le cadre complet des comportements de non moteurs et moteurs et de la pathologie du corps de Lewy α-synucléine-positive, il a été utile d’élucider de nouvelles cibles mécanistes qui contribuent aux dommages nigrostriatal et pour les tests translationnels à un stade précoce, car c’est le modèle non invasif le mieux caractérisé disponible pour produire de manière fiable la mort cellulaire nigrale accompagnée d’une perte de dopamine striatale11-15. L’utilisation large de la souris MPTP, avec des paradigmes allant de aiguë, subaiguë à chronique16-18, a permis la normalisation du dosage pour entraîner des dommages nigrostriatal légers à graves19,20 avec activation de différents mécanismes de toxicité en fonction du schéma thérapeutique18,21,22. Par conséquent, cela permet de cibler une « fenêtre de lésion » qui peut entraîner une lésion nigrostriatale accrue ou réduite en fonction de l’agent thérapeutique ou du modèle transgénique utilisé23-25.
Les techniques utilisées pour évaluer les dommages et les preuves que ces méthodes fournissent sont également essentielles pour les études de biologie translationnelle et de découverte. Pour le modèle murin MPTP, les mesures établies pour évaluer la lésion sont la mesure des marqueurs du tonus dopaminergique striatal, y compris la dopamine et ses métabolites par HPLC, et l’analyse western blot de la tyrosine hydroxylase (TH), l’enzyme limitant le taux dans la synthèse de la dopamine, et les indicateurs d’événements dégénératifs tels que l’activation gliale à l’aide de l’analyse western blot et de l’immunohistochimie4. Bien que ce soient des procédures neurochimiques, biochimiques, et histologiques classiques, les techniques fournissent des lectures critiques et reproductibles sur l’ampleur des dommages dans la voie dopaminergique nigrostriatal, indiquent des mécanismes de toxicité, et se sont avérées être des outils précieux en comprenant des événements dégénératifs dans le palladium.

<table><tbody><tr><td>Chlorhydrate de 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétra-hydropyridine (MPTP-HCL)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M0896</td><td>pour la modélisation</td></tr><tr><td>Solution de formaldéhyde à 4 % (paraformaldéhyde), tamponnée au phosphate (PFA)</td><td>American MasterTech Scientific</td><td>BUP0157</td><td>pour la fixation par immersion</td></tr><tr><td>Réactif ACS d’acide perchlorique, 70 % (PCA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>244252</td><td>pour l’extraction de l’acide</td></tr> <tr><td>HPLCTris Base</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T1503</td><td>pour l’homogénéisation tissulaire</td></tr><tr><td>ÉthylènediaminoteAcide traacétique disodium dihydraté (EDTA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E1644</td><td>pour l’homogénéisation tissulaire</td></tr><tr><td>Cocktail d’inhibiteurs de protéase</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P8340</td><td>pour l’homogénéisation des tissus</td></tr><tr><td>Cocktail d’inhibiteurs de phosphatase</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5726</td><td>pour l’homogénéisation des tissus</td></tr><tr><td>Hydroxyde de sodium (NaOH)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5881</td><td>pour le dosage des protéines de Lowry</td></tr><tr><td>Saccharose, biologie moléculaire, &ge ; 99,5 % (GC)&nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S0389</td><td>pour la cryoprotection</td></tr><tr><td>Solution saline tamponnée au phosphate, poudre, pH 7,4 (pour 0,01 M PBS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3813</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>BCA Kit de dosage des protéines</td><td>Pierce/Thermo</td><td>23225</td><td>pour la détermination</td></tr><tr><td>des protéines Novex 12 % Tris-Glycine Mini Gels 1,0 mm, 12 puits</td><td>Invitrogen/Life Technologies</td><td>EC60052BOX</td><td>pour échantillon SDS-PAGE</td></tr><tr><td>NuPAGE LDS Tampon (4x)</td><td>Invitrogen/Life Technologies</td><td>NP0007</td><td>pour SDS-PAGE</td></tr><tr><td>Novex Sharp Prestained Protein Standard&nbsp ;</td><td>Invitrogen/Life Technologies</td><td>LC5800</td> échelle <td>protéique</td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G7126</td><td>pour SDS-PAGE</td></tr><tr><td>Dodécylsulfate de sodium, électrophorèse, 98,5 % (SDS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L3771</td><td>pour SDS-PAGE</td></tr><tr><td>Alcool méthylique, anhydre, réactif&nbsp ;</td>American <td>MasterTech Scientific</td><td>SPM1057C</td><td>méthanol pour transfert</td></tr><tr><td>Chlorure de sodium (NaCl), réactif ACS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9888</td><td>solution saline et tampons</td></tr><tr><td>Lait écrémé en poudre en poudre</td><td>Carnation</td><td>n/a</td><td>pour immunobuvardage</td></tr><tr><td>Ponceau S solution dans de l’acide acétique à 5 %&nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P7170</td><td>pour l’immunobuvardage</td></tr><tr><td>Anti-Tyrosine Hydroxylase (TH), polyclonal ovin</td><td>Chemicon/Millipore</td><td>AB1542</td><td>pour l’immunofluorescence&nbsp ;</td></tr><tr><td>Anti-Tyrosine Hydroxylase (TH), polyclonal de lapin</td><td>Pel-Freez Biologicals</td><td>P40101-0</td><td>pour l’immunobuvard</td></tr><tr><td>Anti-&beta ; Actine, lapin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A2066</td><td>pour l’immunobuvardage</td></tr><tr><td>Protéine Acide Fibrillaire Anti-Gliale (GFAP), polyclonal de lapin</td><td>Chemicon/Millipore</td><td>AB5804</td><td>pour l’immunofluorescence</td></tr><tr><td>Protéine Acide Fibrillaire Anti-Gliale (GFAP), souris monoclonale</td><td>Covance Inc.</td><td>SMI-22R</td><td>pour l’immunobuvard</td></tr><tr><td>Tween-20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P1379</td><td>pour l’immunobuvard</td></tr><tr><td>IgG anti-lapin de chèvre (H+L), peroxydase conjuguée&nbsp ;</td><td>Fisher Scientific</td><td>31462</td><td>pour l’immunofluorescence</td></tr><tr><td>chèvre anti-mouton, peroxydase conjuguée</td><td>Pierce/Thermo</td><td>31480</td><td>pour l’immunofluorescence</td></tr><tr><td>chèvre anti-souris, peroxydase conjuguée</td><td>Pierce/Thermo</td><td>31430</td><td>pour l’immunofluorescence</td></tr><tr><td>SuperSignal West Pico Substrat chimiluminescent</td><td>Pierce/Thermo</td><td>34078</td><td>pour immunobuvard</td></tr><tr><td>CL-XPosure Film 7 po x 9,5 po</td><td>Pierce/Thermo</td><td>34089</td><td>pour immunobuvard,</td></tr><tr><td>Restore Western Blot Stripping Buffer&nbsp ;</td><td>Pierce/Thermo</td><td>21059</td><td>pour immunobuvard</td></tr><tr><td>Acide citrique monohydraté, réactif ACS, &ge ; 99,0 %&nbsp ;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C1909</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>Sérum d’âne normal</td><td>Millipore</td><td>S30-100ML</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>Polyvinylpyrrolidone (PVP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5288</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>Albumine sérique bovine (BSA), lyophilisé</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A3294</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP151-01</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>IgG anti-Lapin Âne, Alexa Fluor 568-labellisé&nbsp ;</td><td>Invitrogen/Life Technologies</td><td>A10042</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>Donkey Anti-Sheep IgG (H+L), FITC&nbsp ;</td><td>Jackson ImmunoResearch</td><td>713-095-147</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>VECTASHIELD Hard-Set Medium avec DAPI</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-1500</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>Normal Goat Serum</td><td>Millipore</td><td>S26-100ML</td><td>pour IHC</td></tr><tr><td>VECTASTAIN ABC Kit (Rabbit IgG )&nbsp ;</td><td>Vector Laboratories</td><td>PK-4001</td><td>pour IHC ; 10 & micro ; l chacune des solutions A et B pour 1 ml de PBS (selon les instructions)</td></tr><tr><td>Kit de substrat de peroxydase DAB, 3,3'-diaminobenzidine</td><td>Vector Laboratories</td><td>SK-4100</td><td>pour IHC ; par 5 ml de ddH2O froid, ajouter 2 gouttes de solution mère tampon, 2 gouttes de DAB et 1 goutte de H2O2 (H2 O2 est ajouté immédiatement avant utilisation)</td></tr><tr><td>Peroxyde d’hydrogène, 30</td> % <td>216763</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>pour l’étape de trempe dans IHC</td></tr><tr><td>Rabbit anti-Iba1</td><td>Biocare Medicals</td><td>CP290A</td><td>pour</td></tr><tr><td>solution de violet de crésyle IHC, force régulière&nbsp ;</td><td>FD Neurotechnologies</td><td>PS102-01</td><td>Contre-coloration pour Iba1 IHC</td></tr><tr><td>95 % Éthanol, alcool réactif</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>R8382</td><td>déshydratation pour IHC</td></tr><tr><td>100 % Éthanol absolu</td><td>Mallinckrodt</td><td>7019-10</td><td>déshydratation pour IHC</td></tr><tr><td>Acide acétique</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A6283</td><td>décoloration pour IHC</td></tr><tr><td>Xylène</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>534056</td> agent <td>nettoyant pour IHC</td></tr><tr><td>DPX Mountant</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>06522</td><td>support de montage pour DAB IHC</td></tr><tr><td>O.C.T. Compound - Frozen Section Embedding Medium&nbsp ;</td><td>Milieu d’encastrement</td>américain <td>MasterTech Scientific</td><td>EMOCTCS</td> pour la découpe du cryostat</tr><tr><td>Permanganate de potassium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>223468</td><td>pour décontaminer la solution DAB</td></tr><tr><td>Chlorhydrate de dopamine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H8502</td> pour l’acide <td>HPLC</td></tr><tr><td>3,4-dihydroxyphénylacétique (DOPAC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>850217</td> pour <td></td></tr><tr><td>l’acide homovanillique HPLC (HVA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H1252</td><td>pour HPLC</td></tr><tr><td>Acide perchlorique (PCA) - 70 %</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>244252</td><td>pour HPLC</td></tr><tr><td>Dihydrogénophosphate de sodium monohydraté</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71504</td><td>pour HPLC</td></tr><tr><td>Acide citrique monohydraté</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C1909</td><td>pour HPLC</td></tr><tr><td>1-Acide octanesulfonique sel de sodium (OSA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>O8380</td><td>pour HPLC</td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E1644</td><td>pour HPLC</td></tr><tr><td>Acétonitrile</td><td>EMD</td><td>AX0145-1</td><td>pour HPLC</td></tr><tr><td>Eau distillée déminéralisée de qualité HPLC (ddH2O)</td><td>Millipore</td><td></td><td>pour HPLC</td></tr><tr><td>0.22 &micro ; m Membrane GSTF</td><td>Millipore</td><td></td><td>pour filtration</td></tr><tr><td>Corning Netwells</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CLS3477</td><td>insert en polystyrène avec fond en maille polyester, pour</td></tr><tr><td>perturbateur de cellules à ultrasons IHC (Soniprep 150)</td><td>MSE</td><td>MSE.41371.274</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifugeuse</td><td>Eppendorf</td><td>5414R</td><td></td></tr><tr><td>ESA MD-150 colonne en phase inverse&nbsp ;</td>Pompe HPLC <td>ESA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(Ultimate 3000)</td>Échantillonneur automatique HPLC <td>Dionex</td><td>ISO-3100BM</td><td></td></tr><tr><td>(Ultimate 3000)</td>Détecteur électrochimique <td>Dionex</td><td>WPS-3000TSL</td><td></td></tr><tr><td>Cellule</td><td>de garde ESA</td><td>Coulochem III</td><td></td></tr><tr><td>Cellule</td><td>d’analyse ESA</td><td>5020</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Logiciel Chromeleon</td><td>Dionex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eclipse E400</td><td>Nikon</td><td>E400</td><td>Microscope photo/fluorescent</td></tr><tr><td>Cage à souris jetable</td><td>Ancare</td><td>N10HT</td><td></td></tr><tr><td>Tête de microfiltre</td><td>Ancare</td><td>N10MBT</td><td></td></tr><tr><td>Souris déficientes en 5-LOX</td><td>The Jackson Laboratory 004155</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Souris déficientes en 12/15-LOX</td><td>The Jackson Laboratory</td><td>002778</td><td></td></tr></tbody></table>

modèles d’interaction gène-environnement pour démasquer les mécanismes de susceptibilité dans la maladie de parkinson

Gene-environment Interaction Models to Unmask Susceptibility Mechanisms in Parkinson's Disease

L’activité de la lipoxygénase (LOX) a été impliquée dans des désordres neurodegenerative tels que la maladie d’Alzheimer, mais ses effets dans la pathogénie de la maladie de Parkinson (palladium) sont moins compris. Les modèles d’interaction gène-environnement ont l’utilité de démasquer l’impact de voies cellulaires spécifiques dans la toxicité qui peuvent ne pas être observées en utilisant uniquement un modèle de maladie génétique ou toxique. Pour évaluer si les isozymes distincts de LOX contribuent sélectivement au neurodegeneration PD-connexe, des souris transgéniques(c.-à-d. 5-LOX et 12/15-LOX déficientes) peuvent être contestées avec une toxine qui imite des dommages de cellules et la mort dans le désordre. Ici nous décrivons l’utilisation d’une neurotoxine, 1 methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), qui produit une lésion nigrostriatal pour élucider les contributions distinctes des isozymes de LOX au neurodegeneration lié au palladium. L’utilisation de MPTP chez la souris, et le primate non humain, est bien établie pour récapituler les dommages nigrostriatal dans le palladium. L’ampleur de la lésion causée par MPTP est mesurée par l’analyse hplc de la dopamine et de ses métabolites et l’analyse occidentale semi-quantitative de tache du striatum pour l’hydroxylase de tyrosine (TH), l’enzyme taux-limitante pour la synthèse de la dopamine. Pour évaluer les marqueurs inflammatoires, qui peuvent démontrer la sensibilité isozyme-sélective de LOX, la protéine acide fibrillaire glial (GFAP) et immunohistochemistry Iba-1 sont exécutées sur des sections de cerveau contenant le nigra de substantia, et l’analyse occidentale de tache de GFAP est exécutée sur des homogénats striatal. Cette approche expérimentale peut fournir de nouvelles informations sur les interactions gènes-environnement sous-jacentes à la dégénérescence nigrostriatale et à la MP.

Ce paradigme d’exposition de toxine peut produire un épuisement significatif et discernable de dopamine striatal de 20% chez les animaux MPTP- contre des animaux salin-injectés. Il est important de noter que différents lots de MPTP peuvent donner légèrement plus ou moins de lésion; ainsi, pour une meilleure précision, une expérience préliminaire chez des souris de type sauvage est recommandée avant utilisation en transgénique lorsqu’un nouveau lot de neurotoxine est utilisé. L’utilisation de lésions légères à modérées pe...

Les isozymes lipoxygénase (LOX) peuvent générer des produits qui peuvent augmenter ou diminuer la neuroinflammation et la neurodégénérescence. Une étude d’interaction gène-environnement pourrait identifier les effets spécifiques de l’isozyme LOX. L’utilisation du modèle 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) des dommages nigrostriatal dans deux lignées transgéniques déficientes en isozyme LOX permet de comparer la contribution des isozymes LOX sur l’intégrité dopaminergique et l’inflammation.

Modèles d’interaction gène-environnement pour démasquer les mécanismes de susceptibilité dans la maladie de Parkinson

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease ...

L'objectif général de l'expérience suivante est de comprendre le rôle des enzymes isoformes de la lipoxygénase dans la dégénérescence nigrostriatale liée à la maladie de Parkinson. Pour ce faire, une neurotoxine produisant une lésion Nigro SAL est préparée avec soin. Ensuite, des souris déficientes en locks reçoivent une injection quotidienne de la solution MPTP pendant quatre jours consécutifs, sept jours après la dernière injection.Les échantillons sont collectés et utilisés pour des analyses biochimiques ou immunohistologiques. Les résultats montrent que 1215 verrous n'affecte pas la toxicité MPTP nigrostriatale. Cependant, cinq verrous contribuent aux lésions dans des conditions de toxicité.La méthode TS peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la maladie de Parkinson. Elle suggère quelle est l'impact des interactions gène-environnement sur la vulnérabilité nistrienne. À l'aide de modèles gène-environnement, nous avons pu distinguer des fonctions sélectives ISO et obtenir un aperçu du rôle des cinq lipes.Le personnel dûment formé doit porter des équipements de protection individuelle appropriés tout au long de la procédure suivante. Commencez par effectuer

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