פותחה שיטה להמחשת אקסטרוואזציה של צבע עקב פירוק מחסום דם-מוח (BBB) על ידי מתן שני צבעים פלואורסצנטיים לעכברים בנקודות זמן שונות. השימוש בגליצרול כחומר קריאופרוטקטנט הקל על אימונוהיסטוכימיה באותה דגימה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פותחה שיטה להמחשת אקסטרוואזציה של צבע עקב פירוק מחסום דם-מוח (BBB) על ידי מתן שני צבעים פלואורסצנטיים לעכברים בנקודות זמן שונות. השימוש בגליצרול כחומר קריאופרוטקטנט הקל על אימונוהיסטוכימיה באותה דגימה.
צבעים פלואורסצנטיים משמשים לקביעת מידת הוצאת הצבע המתרחשת עקב פירוק מחסום הדם-מוח (BBB). תיוג עם צבעים אלה הוא תהליך מורכב המושפע ממספר גורמים, כגון ריכוז הצבעים בדם, חדירות כלי המוח, משך הוצאת הצבע והפחתת ריכוז הצבע ברקמה עקב פירוק ודיפוזיה. במודל פגיעה מוחית טראומטית קלה, חשיפה לגלי הלם הנגרמים על ידי פיצוץ (BSWs) גורמת להתמוטטות BBB בחלון זמן מוגבל. כדי לקבוע את הרצף המדויק של פירוק BBB, אוונס כחול ופלואורסצאין איזותיוציאנט-דקסטרן הוזרקו תוך וסקולרית ותוך קרדיאלית לעכברים בנקודות זמן שונות ביחס לחשיפה ל-BSW. לאחר מכן נרשמה התפלגות הקרינה של הצבע בפרוסות המוח. הבדלים בפיזור ובעוצמה בין שני הצבעים חשפו את הרצף המרחבי-זמני של התמוטטות ה-BBB. צביעה חיסונית של פרוסות המוח הראתה שתגובות אסטרוציטיות ומיקרוגליאליות היו בקורלציה עם אתרי התמוטטות BBB. לפרוטוקול זה יש פוטנציאל רחב ליישום במחקרים הכוללים מודלים שונים של פירוק BBB.
התמוטטות מחסום דם-מוח (BBB) ותפקוד לקוי נגרמים על ידי דלקת מערכתית, זיהומים, מחלות אוטואימוניות, פציעות ומחלות ניווניות1. בפגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) הנובעת מחשיפה לגלי הלם הנגרמים על ידי פיצוץ (BSWs), נצפה מתאם מובהק בין עוצמת BSWs לכמות דליפת הצבע הפלואורסצנטי עקב התמוטטות BBB 2,3,4. מאפיין בולט אחד של פירוק BBB ב-mTBI הוא שהוא מתחיל מיד או תוך מספר שעות לאחר החשיפה ל-BSWs ובדרך כלל הוא תהליך חולף שנמשך כשבוע לפני הופעת הפרעות נוירולוגיות כרוניות מעוכבות 3,5,6,7. למרות שהפרטים נותרו לא ברורים, התמוטטות BBB היא חלק מהמפל הפתולוגי ארוך הטווח ועשויה לשמש גם כגורם פרוגנוסטי ב-mTBI6. לכן, הבנת ההתפלגות המרחבית והזמנית של פירוק BBB במוח חשובה.
צבעים פלואורסצנטיים משמשים לקביעת היקף פירוק ה-BBB 3,8. מכיוון שריכוז הצבעים בדם וגודל והיקף פירוק ה-BBB משתנים עם הזמן, נדרשת זהירות בעת פירוש תמונות של אקסטרוואזציה של צבעים. לדוגמה, היעדר אקסטרוואזציה של צבע אינו מעיד בהכרח על היעדר פירוק BBB. לא ניתן לזהות פירוק BBB לפני או אחרי עלייה בריכוז הצבע בדם. גם אם הצבע הצטבר בהצלחה במקום בו התרחשה התמוטטות BBB, ייתכן שהוא אבד עם הזמן לאחר הפסקת הפירוק. באופן כללי, חומרים מסיסים במים ואינרטיים ביולוגית מופרשים במהירות בשתן9. לכן, כדי לקבוע אם פירוק BBB מתרחש בזמן מסוים, מתקבלות התוצאות האמינות ביותר כאשר צבע פלואורסצנטי מוזרק לזרם הדם לתקופה קצרה מיד לפני תיקון החיה. יש להשתמש באופן זה בפלואורסצאין איזותיוציאנט (FITC)-דקסטרן בעל משקל מולקולרי ספציפי.
כחול אוונס הוא צבע אזו כחול מוכר עם זיקה חזקה לאלבומין בסרום. הצבע מציג פלואורסצנטיות אדומה כאשר הוא נרגש על ידי אור ירוק במערכות ביולוגיות2. בשל אופיו האינרטי, קומפלקס האלבומין הכחול של אוונס נשאר בדם עד שעתיים, מה שהופך אותו לעוקב שימושי של 69 kDa לתיוג אזורים עם BBB שנפגע למשך זמן זה לפחות 10,11. לכן, חשוב לקחת בחשבון אי ודאות פוטנציאלית סביב הפרמקוקינטיקה והרעילות של אוונס כחול9. עם זאת, מחקר שנערך לאחרונה הראה כי כחול אוונס ממשיך להצטבר באזורים שבהם ה-BBB נעדר או מופרע7. תכונה זו אפשרה לאוונס בלו לתעד את ההיסטוריה של התמוטטות ה-BBB, בעוד ש-FITC-dextran שימש לתיעוד התמוטטות ה-BBB בנקודת זמן מסוימת לאחר החשיפה ל-BSW. למרות שניתן לתת אוונס כחול תוך ורידי או תוך צפקי10, מתן תוך ורידי מועדף לניסויים רגישים לזמן. מחקר זה נועד להדגים את השימוש בכחול אוונס ו-FITC-dextan כדי לזהות את ההתפלגות המרחבית-זמנית של פירוק BBB בעקבות חשיפה ל-BSW.
שנית, המחקר הציג טכניקה להקפאת פרוסות מוח לאחר התבוננות בפלואורסצנטיות של פירוק BBB והכנת פרוסות דקות יותר המתאימות להליכים אימונוהיסטוכימיים. השימוש בגליצרול כמדיום הרכבה וכחומר הקפאה מפשט את תהליך האימונוהיסטוכימיה. על ידי השוואת תמונות של התמוטטות BBB עם אלה מאימונוהיסטוכימיה, ניתן לתאם את ההתפלגות המרחבית-זמנית של פירוק BBB עם תגובת הרקמה של אותה דגימה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הניסויים נערכו בהתאם להנחיות האתיות לניסויים בבעלי חיים שנקבעו על ידי המכללה הרפואית להגנה לאומית (טוקורוזאווה, יפן). פרוטוקול המחקר אושר על ידי הוועדה לחקר בעלי חיים במכללה הרפואית להגנה לאומית (אישור מס' 23011-1). במחקר זה נעשה שימוש בעכברים זכרים C57BL/6J בני 8 שבועות ובמשקל 19-23 גרם. כפי שמוצג באיור 1, הזרקה בודדת של אוונס כחול וזלוף FITC-dextran בוצעו בנקודות זמן שונות ביחס לחשיפה בודדת ל-BSW. פרטים על הריאגנטים והציוד המשמשים מפורטים בטבלת החומרים.
1. הרדמה
הערה: זהו פרוטוקול מותאם שמגדיל את כמות המדטומידין פי 2.5 בהשוואה לפרוטוקול המקוריפי 12. המינונים של מדטומידין הידרוכלוריד, מידזולם ובוטאורפנול היו 0.75 מ"ג/ק"ג, 4 מ"ג/ק"ג ו-5 מ"ג/ק"ג, בהתאמה.
2. חשיפה ל-BSW
הערה: במחקר זה נעשה שימוש בצינור הלם פנימי14.
3. הזרקה כחולה של אוונס לווריד הזנב
הערה: יש לתת את התמיסה הכחולה של אוונס דרך הווריד ללא הרדמה. בנוכחות הרדמה, הצבע לרוב אינו חודר לגוף מספיק, ככל הנראה עקב ירידה בלחץ הדם וטמפרטורת הגוף13. אוונס בלו ניתן במינון של 100 מ"ג/ק"ג.
4. זלוף טרנסקרדיאלי עם תמיסת FITC-dextran וקיבוע
5. עיבוד רקמות מוח
הערה: גם אם קיבוע הזלוף הושלם, כחול אוונס ו-FITC-dextán עלולים להתפזר לתוך המאגר. לכן, יש להשלים את ההליכים המובילים לשלב 6.8 תוך שבוע לאחר קיבוע הזלוף. בנוסף, הימנע מחשיפת הדגימה לאור.
6. מדידת פלואורסצנטיות של אקסטרוואזציה של צבע
הערה: יעילות תיוג הקרינה משתנה מעכבר לעכבר. לכן, יש לנרמל את עוצמת הקרינה. ערכי הקרינה באים לידי ביטוי ביחס לאלו שבתוך גרעין הרשתית הענק (GRN) מכיוון שאזור זה מושפע באופן מינימלי מטיפול BSW.
7. קריוסקציה ואימונוהיסטוכימיה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1A מציג את מהלך הזמן של הזרקת הצבע ביחס להופעת BSW, עם לחץ יתר שיא של 25 kPa. בפרוטוקול 'פוסט', התמיסה הכחולה של אוונס ניתנה תוך וסקולרית שעתיים לפני זלוף FITC-dextran, שנערך 6 שעות, יום אחד, 3 ימים ו-7 ימים לאחר חשיפה ל-BSW. בפרוטוקול 'Pre', התמיסה הכחולה של אוונס הוזרקה מיד לפני החשיפה ל-BSW. בפרוטוקול 'פוסט', ריכוז הכחול של אוונס צפוי להגיע למקסימום שלו כשעתיים לפני קיבוע הזלוף, בעוד שבפרוטוקול 'Pre', הוא צפוי להגיע למקסימום בסביבות זמן החשיפה ל-BSW (איור 1B
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טכניקת תיוג כפולה חדשה באמצעות כחול אוונס ו-FITC-dextn שימשה כדי להמחיש במדויק את ההתפלגות המרחבית-זמנית המדויקת של פירוק BBB במוח יחיד. במודל BSW בעצימות נמוכה, נצפו שינויים ניכרים בהיקף, במיקום ובדרגת הוצאת הצבע במוחות שנבדקו (איור 2 ואיור 3). אי התאמות בין צבעים גילו כי פירוק ה-BBB החל כ-3 שעות לאחר החשיפה ל-BSW, כאשר שיפוץ משמעותי התרחש ביום הראשון ונמשך עד היום השביעי (איור 4). במקרים חמורים, מ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
אנו מודים למאיומי וואטאנאבה על טכניקת ההקפאה. עבודה זו נתמכה על ידי מענק מחקר מתקדם ברפואה צבאית ממשרד ההגנה ביפן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 10% תמיסת חיץ ניטרלית פורמלין | FUJIFILM Wako Chemicals | 062-01661 | |
| אנטי GFAP, ארנב | DAKO-Agilent | IR524 | |
| אנטי IBA1, ארנב | FUJIFILM Wako Chemicals | 019-19741 | |
| עוף נגד עכבר IgG (H+L) נוגדן משני נספג צולב, Alexa Fluor 488 | Thermo Fisher Scientific | A-21200 | |
| Cryo Mount | Muto Pure Chemicals | 33351 | מדיום הקפאת רקמות |
| Domitor | Orion Corporation | medetomidine | |
| Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L) נוגדן משני בעל ספיחה צולבת גבוהה, Alexa Fluor 546 | Thermo Fisher Scientific | A10040 | |
| Evans Blue | Sigma-Aldrich | E2129 | |
| Falcon 24 בארות פוליסטירן שקוף תחתית שטוחה לא מטופלת צלחת תרבית תאים, עם מכסה, עטוף בנפרד, סטרילי, 50/מארז | CORNING | 351147 | |
| פלואורסצאין איזותיוציאנט – דקסטרן ממוצע מול משקל 40,000 | סיגמא-אולדריץ' | FD40S | FITC-dextran |
| צלחת בסיס זכוכית 27 מ"מ (זכוכית מס' 1) | AGC TECHNO GLASS | 3910-035 | צלחת תחתית זכוכית 35 מ"מ |
| IX83 מיקרוסקופ הפוך | OLYMPUS | ||
| MAS שקופיות מיקרוסקופ הידרופילי הידרופילי | זכוכית מטסונאמי | MAS-04 | |
| Matsunami זכוכית כיסוי (מס' 1) 18 x 18 מ"מ | זכוכית מטסונאמי | C018181 | |
| הזרקת מידזולם 10 מ"ג [SANDOZ] | Sandoz | ||
| Paraformaldehyde EMPROVE ESSENTIAL DAC | Merck Millipore | 1.04005.1000 | |
| משאבה פריסטלטית | ATTO | SJ-1211 II-H | |
| RODENT BRAIN MATRIX עכבר למבוגרים, 30 גרם, Coronal | ASI INSTRUMENTS | RBM-2000C | פורס מוח |
| Vetorphale | Meiji בריאות בעלי חיים | VETLI5 | butorphanol |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.