במחקר זה, אנו מציגים הליך קל ויעיל להערכת שיבוש מחסום הדם - מוח ניווניות בתנאים. כדי להשיג את המטרה שלנו, אנחנו חדורים משקל מולקולרי גבוה fluorescein isothiocyanate מתויג (FITC)-אלבומין לתוך וריד הצוואר העכבר הווריד וההערכה שלה דליפה לתוך parenchyma המוח על-ידי קרינה פלואורסצנטית מיקרוסקופ.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הערכה של חדירות מחסום הדם - מוח על ידי עירוי תוך ורידי של התווית על-ידי FITC אלבומין במודל של עכברים של מחלות ניווניות
במאמר זה
הודעת תיקון
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
סיכום
תקציר
שיבוש שלמות מחסום הדם - מוח (BBB) היא תכונה נפוצה עבור נוירולוגיות ומחלות ניווניות שונות. למרות יחסי הגומלין בין הומאוסטזיס BBB מודאג בפתוגנזה של הפרעות מוח צריך חקירה נוספת, פיתוח, אימות של שגרה אמין במדויק לזהות שינויים BBB עשוי להיות מכריע ומייצגים כלי שימושי פוטנציאל לחיזוי מחלות התקדמות, פיתוח ממוקד אסטרטגיות טיפוליות.
כאן, אנו מציגים את הליך קל ויעיל להערכת BBB דליפה לידי מצב ניווניות כאלה המתרחשים במודל של עכברים פרה של מחלת הנטינגטון, שבה פגמים החדירות של BBB הם בבירור לזיהוי precociously ב המחלה. באופן ספציפי, משקל מולקולרי גבוה fluorescein isothiocyanate מתויג (FITC)-אלבומין, אשר מסוגל לעבור BBB רק כאשר האחרון הוא לקוי, הוא בחריפות מוחדר לתוך וריד הצוואר העכבר והפצתם המחוזות לכלי הדם או parenchymal לאחר מכן נקבע על-ידי קרינה פלואורסצנטית מיקרוסקופ.
הצטברות של פלורסנט-אלבומין ירוק ב- parenchyma המוח מתפקד בתור אינדקס של חדירות BBB סוטה ו, כאשר quantitated באמצעות תוכנת עיבוד תמונה J, המדווח עוצמת קרינה פלואורסצנטית ירוק.
מבוא
הומאוסטזיס בתוך מערכת העצבים המרכזית (CNS) הוא תנאי מוקדם תקשורת מתאימה והתפקוד של תאים עצביים. CNS parenchyma בחוזקה סגור מהפריפריה מאת אנדותל מחסום הדם - מוח (BBB), אשר מייצג את הממשק בין מחזור הדם ההיקפיים המוח ממלא תפקיד מרכזי ב- cross-השיחה בין ברבעים אלה שני1 ,2. BBB היא מורכבת, דינמי המבנה התלת-ממדי מורכב בעיקר כלי מיקרו אנדותל תאים מיוחדים (ECs) קשורות זו לזו דרך מכלולי המערכת מהחיבור - צמתי צר (TJs) - והיא מוקפת pericytes, תא עצב סופים, אסטרוציט רגל תהליכים1,2.
בתנאים פיזיולוגיים, החדירות נמוך ביותר של BBB שלם מבטיחה ברגולציה קפדנית של הובלת חומרים מזינים ומולקולות אחרות החוצה את המוח, ומספק מערכת העצבים ייחודי להגנה מפני שינויים המתרחשים הרכב הדם אשר עשויים להשפיע על פעילות עצבית ונגד פוטנציאל היקפיים מעליב1,2,3.
שיבוש שלה חדירות משופרת של BBB תקינות יש כבר זמן רב ידוע מהווה תכונה מרכזית עבור רבים נוירולוגי ו4 כולל מחלת הנטינגטון (HD)5,6, אולם הפרעות ניווניות , אם תפקוד לקוי שכזה היא תופעה סיבתי או אירוע propagative במהלך המחלה עדיין לא ברור. העיתוי של BBB התמוטטות גם שרידים חמקמק, עם זאת, ראיות על ידי הקבוצה שלנו ואחרים המתעוררים מציין כי שלמות BBB שיבשו אינו מייצג מאוחר אירוע התקדמות המחלה, אבל מעדיף שלב מוקדם6,7 , 8, אשר עשויות להיות השלכות לטווח ארוך.
עם זאת, חשוב לחשוף התמוטטות BBB הקשורים ניוון מוחיים precociously כדי לפתח אסטרטגיות שימושית כדי לחזות את התקדמות המחלה, נזק מוחי או לפתח התערבויות אלטרנטיביות וממוקדות יותר מסוגל בהצלחה מקלים את ההשלכות כגון הפרעה קלינית. הדמיה אמין של BBB ליקוי הוא, לכן, חשיבות רבה במחקר ניסיוני והן ניהול קלינית של מחלות המוח.
בנייר זה, אנו מתארים הליך מוצלח ופשוט על ההערכה של BBB חדירות במודל של עכברים HD באמצעות את משקל מולקולרי גבוה fluorescein isothiocyanate מתויג-אלבומין (FITC-אלבומין). Extravasation של FITC-אלבומין, אשר בדרך כלל לא יכול לחצות את המחסום, אל parenchyma המוח נמדדה כמו אינדקס של BBB דליפה. טכניקה זו ניתנת להתאמה בקלות חולדות, מצבים פתולוגיים אחרים מאופיין cerebrovasculature ליקוי9,10.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
כל ההליכים בבעלי חיים אושרו על ידי IRCCS Neuromed חיה אכפת לי ועדת הבדיקה, על-ידי " Istituto סופריורה די Sanità " (היתר מספר: 1163/2015-PR) היו בהתאם לקווים המנחים של האיחוד האירופי דירקטיבה 2010 / 63/האיחוד האירופי לניסויים בבעלי חיים-
1-הכנת FITC-אלבומין פתרון כדי להיות מוזרק לתוך עורק הצוואר
הערה: כל הניסויים היו הבקרה מבוצעת במקום מניפסט עכברים HD R6/2 (11 - בן שבועיים), בעידן ותואמים מין פראי-סוג (WT) הארנבונים מאותה.
- התמוססות FITC-אלבומין לפדר (ראה טבלה של חומרים) בתוך תמיסת מלח פוספט buffered (PBS) ב 10 mg/ml-
הערה: לקבלת תוצאות אופטימליות, זה צריך להיות מוכן טרי עבור כל תגובה labelling.
2. הכנת הציוד כדי להיות בשימוש במהלך הניתוח
- לפרוס מכשירי הניתוח בלוק בעבר (ראה טבלה של חומרים).
- לנקות את הספסל כירורגית באלכוהול (70% אתנול פתרון). להכין את האזור הכירורגי (45 ס"מ על 45 ס"מ) עם תלוי כירורגי סטרילי מגבות חד פעמיות, להגדיר את ההפעלה stereomicroscope.
3. הליך כירורגי עבור FITC-אלבומין עירוי לווריד הצוואר
- להקליט את העכבר משקל הגוף על הרדמה.
- Anesthetize עכבר עם זריקה בקרום הבטן (מקומות) של המינון המתאים של קטמין (100 מ ג/ק ג) - פתרון חריגות השירותים הווטרינריים (10 מ"ג/ק"ג).
- צג הרגעה בבעלי חיים על ידי הבוהן עדין קמצוץ לסגת רפלקס כפי שמתואר ב. Walantus et al. 11 , 12.
- הנח את העכבר anesthetized במצב פרקדן הפנים למעלה ולתקן את ארבע רגליים וזנב על עבודה, שעליו מונחים כירורגית עם דבק.
- אחרי העכבר הוא מאובטח, השליטה בקפידה לגלח את השוליים המתאימים כירורגי בצוואר עם מכונת גילוח חשמלית (ראה טבלה של חומרים) ולחטא אותו עם povidone יוד פתרון ו- 70% אתנול.
- יבש השטח החשוף מגולח עם ספוגיות כותנה-
- בעדינות למשוך את העור מגולח ולגרום 1.5 ס מ האורך זמן חתך, באמצעות אזמל, ב- midclavicular קו מתחיל באמצע הדרך על בית החזה ולהרחיב עד מתחת לצוואר.
- בקפידה למתוח ביניהם רקמת חיבור עם מלקחיים בהסתכלות מיקרוסקופית (5 X הגדלה) לחשוף את עורק הצוואר.
- להבטיח רווח מספקת מצד הימין, בצד השמאל של ומוחלף על כדי להקל על החדרת המחט 30½ G עבור העירוי של הפתרון FITC-אלבומין.
- להזריק לווריד החיה (נכון ולפגוע) לאט לאט (יותר מ- 3 דקות) עם 100 µL של 10 מ"ל/ק"ג FITC-אלבומין באמצעות המחט 30½ G.
- אחרי 15 דקות, המתת חסד העכבר ע י עריפת ראשו במהירות להסיר במוח הגולגולת כפי שתואר לעיל 13, לטבול אותו למשך 15 דקות לפחות 10 x הנפח של המוח עצמו של איזופנטאן טרום מקורר.
- להזיז את איזופנטאן קפוא המוח לתוך צינור צוננת מראש ולאחסן אותו בפריזר-80 ° C עד חלוקתה היסטולוגית.
4. היסטולוגית חלוקתה של המוח רווי FITC-אלבומין
- Embed קפוא המוח בטמפרטורה האופטימלית חיתוך (אוקטובר) במתחם קודם (ראה טבלה של חומרים) חלוקתה cryostat.
- באופן סדרתי לחתוך את המוח למקטעים 20 מיקרומטר עבה, עם cryostat (ראה טבלה של חומרים), והר אותם על גבי שקופיות זכוכית מיקרוסקופ.
- לבצע FITC-אלבומין/laminin משותפת ההכתמה על-ידי שימוש ספציפי של נוגדן anti-laminin כאמור (ראה טבלה של חומרים) תיאר 6.
- בקצרה, דגירה מקטעים עם ראשי נוגדן האנטי-laminin (pAb 1:1000) במשך הלילה ולהמשיך עם נוגדן המשני המתאים מצומדת כדי Cy3.
- Coverslip שקופיות עם הרכבה בינונית המכיל 4 ', 6-diamidino-2-phenylindole (דאפי) (שיא ספיגת = 360 ננומטר; פליטת שיא = 460 nm (ראה טבלה של חומרים).
- להשאיר את השקופית לילה יבש ב 4 ° C בחושך.
- להתבונן על קרינה פלואורסצנטית מכתים תחת מיקרוסקופ קרינה פלואורסצנטית (ראה טבלה של חומרים) בהגדלה X 20 מצויד בשני FITC (שיא ספיגת = 495 ננומטר; פליטת שיא = 525 ננומטר) ומסננים Cy3 (שיא ספיגת = 550 ננומטר; פליטה שיא = 570 ננומטר).
- כדי להציג את הדגימות מיד לאחר ההכתמה, לאבטח את coverslip בפינות באמצעות לק ולבחון אותם תחת המיקרוסקופ כמו לעיל (4.3.3).
5. הגדרת את המיקרוסקופ פלורסצנטיות, רכישה של תמונות
- להגדיר את המיקרוסקופ פלורסצנטיות כדלקמן.
- הפעל המנורה פלורסצנטיות כ- 10 דקות לפני השימוש. הפעל את המיקרוסקופ, המחשב מחובר למצלמה דיגיטלית. להפעיל את תוכנת ניתוח התמונה (ראה טבלה של חומרים).
- המטרה המתאים לשימוש אופטימלי איתות אוסף והרזולוציה המרחבית, ובחר את המסננים המתאימים.
- רכישה של תמונות
- בחר בפקודה [חי] על תוכנת ניתוח התמונה (ראה טבלה של חומרים), הגדר את פרמטרי תאורה אופטימלית עבור כל מסנן.
- בחר בפקודה [להקפיא] לקחת את תמונת צבע של ערוץ אחד, להוסיף את סרגל קנה מידה (' לערוך > סולם לצרוב ')
- שמור כל תמונה ב- ' .tiff ' תבנית.
- למזג ערוצי תמונה בודדת על-ידי בחירה ' קובץ > מיזוג ערוץ ' ולשמור אותו ב
- tiff ' תבנית.
- ברכישת מינימום של ארבע 24 bit צבע תמונות (2200 מיקרומטר x 3400 מיקרומטר) לחתיכה המוח (6 סעיפים לכל שקופית).
6. הערכה של FITC-אלבומין Extravasation
- לנתח את עוצמת קרינה פלואורסצנטית לכל ערוץ יחיד באמצעות ה 14 , זמינה בחופשיות ImageJ 15-
- לנרמל את עוצמת אות ניאון הכולל FITC-אלבומין באינטנסיביות סה כ CY3-Laminin פלורסנט לכל כל תמונה ולדווח על אלבומין extravasated בחוץ בכלי הדם כמו עוצמת קרינה פלואורסצנטית ירוק.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
העירוי הנכון של FITC-אלבומין לתוך בתוצאות ולפגוע extravasation של רכיב המעקב פלורסצנטיות ירוק מזרם הדם לתוך parenchymawhen מוח ש-BBB היא נפגעת6. בתנאים פיזיולוגיים, הפצה של אלבומין פלורסנט חדורים הוא מוגבל הפנימי של כלי הדם במוח והוא אין קליטה שמסביב perivascular באזור ו/או המוח parenchyma לזיהוי (איור 1A, micrographs- למעלה). לעומת זאת, כאשר BBB זה נפגע בנסיבות נוירו-פתולוגיים, FITC-אלבומין מציג תבנית פלורסצנטיות מפוזר לאורך perivascu...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
נתאר כאן את הטכניקה שימושית בעיקר לגילוי BBB זליגת בתנאים מחלת מוח. תפקוד לקוי של BBB הוא צובר תשומת לב כמו תכונה נפוצה של הפרעות רגשיות ונוירולוגיות שונות4. בעבר השתמשנו בגישה זו כדי לתאר את בלבול מוקדם של BBB שלמות במודל של עכברים של מחלה נדירה ניווניות כמו HD6.
בשיטה זו לוקח היתרון היחסי הפשטות והיעילות של ההליך, אשר מספק תוצאות מדויקות ואמינות. זה מייצג כלי מחקר פרה רגישה מאוד, שימושי עבור המהירות ואת המיידיות שהוא מציע בהערכת איכותית BBB הפר...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
המחברים יש שאין ניגודי אינטרסים לחשוף
תודות
העבודה הזאת הייתה הנתמך על-ידי "דל'אנג'לו Neuromed", במימון משרד הבריאות "החיפוש אחר Corrente" כדי V.M. איטלקית
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אלבומין-פלואורסצין איזותיוציאנט conjiugate | SIGMA | A9771-100MG | |
| pAb אנטי למינין | נובוס ביולוגי | NB300-144 | |
| CY3 אנטי ארנב תוצרת עז | MILLIPORE | AP132 | |
| SUPERFROST PLUS | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
| כיסוי תלושי 24 X 50 מ"מ | תרמו סיינטיפיק (DIAPATH) | 61050 | |
| Kilik תרכובת טמפרטורת חיתוך אופטימלית (OCT) | Bio Optica | 05-9801 | |
| VECTASHIELD מדיית הרכבה | VECTOR | H-1500 | מדיית הרכבה עם DAPI |
| iNSu/אור אינסולין מזרק חד פעמי | RAYS בריאות & בטיחות | INS1ML26G13 | |
| 30G 1/2 אינץ' | BD Microlance | 304000 | מחט למזרק חד פעמי |
| ידית אזמל | FST91003-12 | ||
| #22 אזמל חד פעמי | FST | 10022-00 | |
| מספריים איריס עדין 10.5 ס"מ | FST | 14094-11 | |
| מלקחיים דומונט #5745 45° 0.10 x 0.06 מ"מ | FST | 11251-35 | |
| מלקחיים 10 ס"מ | F.S.T. | 11051-10 | |
| מלקחיים דומונט #5 0.1 X 0.06 מ"מ | FST | 11251-20 | |
| תיקון רפואי | Medicalis | 34788 | |
| וילון מגבת חד פעמי סטרילי | Dispotech | TVO50VE | |
| מיקרוסקופ סטריאוסקופי | NIKON | SMZ 745 T | |
| תאורה אופטית אור LED (C-FLED2) | NIKON | 1003167 | תאורה אופטית למיקרוסקופ סטריאוסקופי |
| ליקוי Ni-U מיקרוסקופ | ניקון | 932162 | מיקרוסקופ אפיפלואורסצנטי |
| מיקרוסקופ מצלמה דיגיטלית | ניקון | DS-Ri2 | מיקרוסקופ |
| מצלמה Intenslight | ניקון | C-HGFI | מיקרוסקופ מנורת |
| NIS-Elements 64 סיביות | ניקון | AR 4.40.00 | תוכנת ניתוח |
| סכין גילוח חשמלי | Gemei | GM-3007 |
מקורות
- Obermeier, B., Verma, A., Ransohoff, R. M. The blood-brain barrier. Handb Clin Neurol. 133, 39-59 (2016).
- Serlin, Y., Shelef, I., Knyazer, B., Friedman, A. Anatomy and physiology of the blood-brain barrier. Semin Cell Dev Biol. 38, 2-6 (2015).
- Moretti, R., et al. Blood-brain barrier dysfunction in disorders of the developing brain. Front Neurosci. 9, 40(2015).
- Zhao, Z., Nelson, A. R., Betsholtz, C., Zlokovic, B. V. Establishment and Dysfunction of the Blood-Brain Barrier. Cell. 163 (5), 1064-1078 (2015).
- Drouin-Ouellet, J., et al. Cerebrovascular and blood-brain barrier impairments in Huntington's disease: Potential implications for its pathophysiology. Ann Neurol. 78 (2), 160-177 (2015).
- Di Pardo, A., et al. Impairment of blood-brain barrier is an early event in R6/2 mouse model of Huntington Disease. Sci Rep. 7, 41316(2017).
- Lecler, A., Fournier, L., Diard-Detoeuf, C., Balvay, D. Blood-Brain Barrier Leakage in Early Alzheimer Disease. Radiology. 282 (3), 923-925 (2017).
- van de Haar, H. J., et al. Blood-Brain Barrier Leakage in Patients with Early Alzheimer Disease. Radiology. 282 (2), 615(2017).
- Fernandez-Lopez, D., et al. Blood-brain barrier permeability is increased after acute adult stroke but not neonatal stroke in the rat. J Neurosci. 32 (28), 9588-9600 (2012).
- Yang, Y., Rosenberg, G. A. Blood-brain barrier breakdown in acute and chronic cerebrovascular disease. Stroke. 42 (11), 3323-3328 (2011).
- Walantus, W., Castaneda, D., Elias, L., Kriegstein, A. In utero intraventricular injection and electroporation of E15 mouse embryos. J Vis Exp. (6), e239(2007).
- Szot, G. L., Koudria, P., Bluestone, J. A. Transplantation of pancreatic islets into the kidney capsule of diabetic mice. J Vis Exp. (9), e404(2007).
- Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. J Vis Exp. (65), (2012).
- McCloy, R. A., et al. Partial inhibition of Cdk1 in G 2 phase overrides the SAC and decouples mitotic events. Cell Cycle. 13 (9), 1400-1412 (2014).
- Burgess, A., et al. Loss of human Greatwall results in G2 arrest and multiple mitotic defects due to deregulation of the cyclin B-Cdc2/PP2A balance. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (28), 12564-12569 (2010).
- Krueger, M., Hartig, W., Reichenbach, A., Bechmann, I., Michalski, D. Blood-brain barrier breakdown after embolic stroke in rats occurs without ultrastructural evidence for disrupting tight junctions. PLoS One. 8 (2), e56419(2013).
- Hirano, A., Kawanami, T., Llena, J. F. Electron microscopy of the blood-brain barrier in disease. Microsc Res Tech. 27 (6), 543-556 (1994).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
תיקון
Formal Correction: Erratum: Assessment of Blood-brain Barrier Permeability by Intravenous Infusion of FITC-labeled Albumin in a Mouse Model of Neurodegenerative Disease
Posted by JoVE Editors on 11/10/2017. Citeable Link.
An erratum was issued for: Assessment of Blood-brain Barrier Permeability by Intravenous Infusion of FITC-labeled Albumin in a Mouse Model of Neurodegenerative Disease. One of the author's names was corrected from:
Maglione Vittorio
to:
Vittorio Maglione
