פרוטוקול זה מציג שיטות להערכת התפלגות וכמות שקיעת הברזל ברקמות, במיוחד במוח. הפרוטוקול מפרט את הנהלים להכנת דגימה, צביעת Perls/DAB, לכידת תמונה וניתוח נתונים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מציג שיטות להערכת התפלגות וכמות שקיעת הברזל ברקמות, במיוחד במוח. הפרוטוקול מפרט את הנהלים להכנת דגימה, צביעת Perls/DAB, לכידת תמונה וניתוח נתונים.
מחלת אלצהיימר (AD), מחלה ניוונית נפוצה, היא הגורם המוביל לדמנציה בקרב קשישים. שקיעת ברזל קשורה קשר הדוק לפתוגנזה של אלצהיימר. במוח אלצהיימר, רמות ברזל גבוהות קשורות מאוד לפתולוגיות אופייניות של אלצהיימר, כולל פלאק β-עמילואיד, סבכים נוירו-פיברילריים של טאו ואפופטוזיס. עדויות הולכות וגדלות מצביעות על כך שמתח חמצוני, עקב חילוף חומרים לא מווסת של ברזל, ממלא תפקיד חשוב בפתופיזיולוגיה של אלצהיימר. הבנת תפקידה של הצטברות ברזל בפתולוגיה של אלצהיימר היא, אם כן, קריטית לטיפול במחלת אלצהיימר. פרוטוקול צביעת ברזל מקיף חיוני לאיתור ביטוי ופיזור ברזל במוח. פרוטוקול זה נועד לתאר שיטה להערכת הכמות וההתפלגות של שקיעת ברזל במוח. אנו מתארים את התהליכים שמעורבים בהכנת ריאגנטים, טיפול בעכברים והכנת חתכים במוח. בנוסף, אנו מציגים פרוטוקול מפורט שלב אחר שלב לזיהוי ברזל היסטוכימי בקטעי רקמת מוח, מלווה במסגרת אנליטית שיטתית המשלבת הן הערכה כמותית והן הערכה מורפולוגית כדי להבטיח פרשנות מקיפה של תוצאות הצביעה. פרוטוקול ניסיוני זה יעזור לחוקרים להבין את שקיעות הברזל במוח ולתמוך במחקר אלצהיימר.
מחלת אלצהיימר (AD) היא המחלה הנוירודגנרטיבית הנפוצה ביותר והפכה לבעיה רצינית עבור החברה. השכיחות של אלצהיימר עולה באופן דרמטי עם גיל 1,2,3,4. סימני ההיכר הפתולוגיים העיקריים של מחלת אלצהיימר (AD) כוללים שקיעה של פלאק β-עמילואיד (Aβ) וסבכים נוירו-פיברילריים (NFTs) עקב זרחון חריג של חלבוני טאו. Aβ נוצר באמצעות פיצול רציף של חלבון מבשר עמילואיד (APP) על ידי אנזימי β-secretase ו-γ-secretase. חוסר ויסות בייצור או בפינוי Aβ מוביל להצטברותו במוח, ויוצר פלאק עמילואיד, המוכר כאחד הסמנים הפתולוגיים המוקדמים ביותר של אלצהיימר. הפלאק הזה לא רק גורם לנזק ישיר לתאי העצב, אלא גם גורם לשרשרת של השפעות מזיקות, כולל דלקת עצבית, עקה חמצונית והפרעות בתפקוד הסינפטי. באופן קולקטיבי, תהליכים אלה תורמים למוות עצבי ולירידה הקוגניטיבית המתקדמת שנצפתהב-AD5. למרות עשרות שנים של מחקר המתמקד בעיקר בסימני ההיכר הפתולוגיים של מחלת אלצהיימר (AD), כולל שקיעת פלאק β עמילואיד וצבירת חלבון טאו היפר-זרחני, פריצות דרך טיפוליות משמעותיות מבחינה קלינית נותרו חמקמקות, כאשר התערבויות קיימות מוכיחות יעילות מוגבלת בשינוי התקדמות המחלה6.
ברזל הוא מתכת חשובה לשמירה על תפקוד המוח ומעורב בהובלת חמצן, סינתזת DNA, נשימה מיטוכונדריאלית, סינתזת מיאלין, סינתזת מוליכים עצביים וחילוף חומרים. עם זאת, ברזל הופך למזיק כאשר הריכוזים חורגים מיכולת הקיבוע התאית 6,7,8. שקיעת ברזל מוגברת, בדרך כלל במקביל לפלאק Aβ, נצפתה הן בקליפת המוח והן בהיפוקמפוס בחולים עם AD 9,10. באמצעות תגובת פנטון11, ברזל חופשי תוך-תאי יכול לייצר רדיקלים הידרוקסיליים (•OH) כמו גם מיני חמצן תגובתיים. חומרים מזיקים אלה לא רק גורמים לדלקת עצבית על ידי הפעלת תאי גליה, אלא גם תוקפים את הביו-מולקולות של התא באמצעות עקה חמצונית, משבשים את תפקוד התאים התקין ומובילים לתפקוד סינפטילקוי. יתר על כן, עלייה בברזל מעורבת ישירות בהתפתחות סימנים פתולוגיים של אלצהיימר: ברזל תורם לייצור Aβ12 וגם מגביר את תפקוד חלבון הטאו, מה שמוביל לסבכים נוירו-פיברילריים13.
פותחו מספר טכניקות להערכת תכולת הברזל במוח, כולל הדמיית תהודה מגנטית (MRI), כמו גם שיטות כימיות והיסטוכימיות14. כימות in vivo של רמות הברזל התוך מוחי באמצעות MRI חשוב מבחינה קלינית לחולי הזדקנות וניוון עצבי15. ל-MRI יש יתרון בכך שהוא לא פולשני ורגיש מאוד: הוא יכול לזהות שקיעת ברזל בשלבים המוקדמים של המחלה. בפרט, טכניקת הגדלת R2 תלוית שדה (FDRI) יכולה להבחין בין צורות שונות של ברזל, כגון ברזל פריטין וברזל הם16. עם זאת, MRI אינו יכול לזהות הצטברות ברזל ברמה התאית, והוא יקר, ולכן הוא משמש בעיקר במחקרים קליניים17.
מדידה קולורימטרית היא שיטה כימית הקובעת את ריכוז החומר (כגון ברזל) על ידי מדידת עוצמת הצבע המופק מתגובת החומר בתמיסה עם חומר כרומוגני18. שיטה זו קלה לביצוע ומשתמשת בריאגנטים ומכשור בעלות נמוכה, מה שהופך אותה למתאימה למעבדות עם תקציבים מוגבלים18. עם זאת, הדיוק והרגישות של שיטה זו מוגבלים מאוד, שכן התוצאות נתונות להשפעה של גורמים סביבתיים, זמן התפתחות הצבע והשיפוט הסובייקטיבי של המפעיל. ספקטרומטריית ספיגה אטומית להבה (FAAS) היא שיטה נוספת שניתן להשתמש בה כדי להעריך את רמות הברזל19. בשיטה זו מתקבלת תמיסת דגימה מובהרת על ידי שריפת הרקמה המעניינת בתנור בטמפרטורה גבוהה. לאחר מכן הדגימה מומסת באמצעות חומצה הידרוכלורית, וריכוז הברזל בתמיסה נקבע באמצעות ספקטרומטריית ספיגה אטומית. שיטה זו רגישה ביותר ומתאימה לכל סוגי הדגימות הביולוגיות19. עם זאת, התהליך גוזל זמן ודורש ציוד יקר, ולכן השימוש בו מוגבל.
צביעת Perls/DAB לזיהוי ברזל ברזל שאינו הם היא שיטת זיהוי הברזל הנפוצה ביותר בגלל הספציפיות הגבוהה וקלות היישום שלה בהשוואה לשיטות היסטוכימיות אחרות14. בניגוד לניתוח קולורימטרי, הצביעה של פרלס היא שיטת צביעה היסטוכימית איכותית המסתמכת על התגובה בין יוני ברזל לאשלגן פרוציאניד ליצירת משקעים כחולים. הוא משמש להמחשה מיקרוסקופית של נוכחות והפצה של ברזל ברקמות. יתר על כן, שיטה זו מאפשרת לנו להבחין בשקיעת ברזל בסוגי תאים שונים ולצפות בהתפלגות התת-תאית של שקיעת ברזל, ומספקת שיטה לחקר AD20. הכתם של פרלס מזהה בעיקר ברזל ברזל שאינו הם ותלוי בהיווצרות הקומפלקס הכחול הפרוסי:

(כחול פרוסי)
עם זאת, כתם פרלס המסורתי אינו יעיל לזיהוי לוקליזציה של ברזל ברמות ברזל נמוכות. כאשר מוסיפים diaminobenzidine (DAB), הוא מגיב עם ברזל hexacyanoferrate ליצירת תרכובת חומה, מה שמגדיל את הספציפיות של הבדיקה21.
מטרת הפרוטוקול הזה היא לתאר כיצד להעריך את הכמות וההתפלגות של שקיעת ברזל במוח של מודל עכבר אלצהיימר. בפרוטוקול זה, עכברים טרנסגניים בני 8 חודשים 5×FAD (C57BL/6J) שימשו כמודל עכברי AD והושוו לעכברים מסוג בר באותו גיל. פרטים על ההליכים להכנת המגיב הכימי, חתך המוח, ביצוע צביעת Perls/DAB וניתוח תמונות שצולמו לאחר הצביעה מוצגים כאן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בוצעו בהתאם להנחיות הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של האוניברסיטה הרפואית שוג'ואו והתקנות הממשלתיות הסיניות לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.
1. זלוף של בעלי חיים
2. הקפאת מוח
3. צביעה של Perls/DAB
4. הדמיה
5. ניתוח תמונות
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי לחקור את התפלגות והצטברות הברזל במודל עכבר של אלצהיימר, ביצענו צביעה של Perls/DAB בפרוסות סגיטליות של עכברי 5xFAD בני 8 חודשים. כפי שמוצג באיור 3, אותות הצביעה של Perls/DAB נצפו בעכברים בני 8 חודשים 5xFAD ובעכברים מסוג פרא ובעכברים בני חודשיים. בעכברי 5xFAD נצפו אותות צביעה גבוהים של Perls/DAB בהיפוקמפוס ובקליפת המוח, במיוחד בתת-ההיפוקמפוס. עכברים מסוג בר שימשו כבקרות שליליות מאומתות; שתי הקבוצות בנות 2 ו-8 חודשים הראו אותות שקיעת ברזל מוחלשים באופן משמעותי (איור 3A<...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שקיעת ברזל קשורה קשר הדוק למחלת אלצהיימר. מצד אחד, זה יכול להוביל לייצור Aβ באמצעות מנגנונים מרובים, כולל ביטוי מוגבר של חלבון מבשר עמילואיד{הערה:20}23, וגם פעילות מוגברת של γ-secretase, מה שיכול להוביל לייצור Aβ מואץ24; מצד שני, חמצון שומנים המושרה על ידי ברזל מוגבר יכול לקדם פילמור טאו, מה שיכול גם להוביל לזרחון חריג מוגבר של חלבון טאו בתאי עצב25. הצביעה הכחולה הפרוסית של פרלס היא טכניקה היסטוכימית מבוססת היטב להדמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה נתמך על ידי פרויקט כללי של הקרן למדעי הטבע של סין (מספר מענק: 32271010).
במהלך הכנת עבודה זו המחברים השתמשו ב-DeepSeek על מנת לשפר את השפה והקריאות. לאחר השימוש בכלי/שירות זה, המחברים בדקו וערכו את התוכן לפי הצורך ולוקחים אחריות מלאה על תוכן הפרסום.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.1 M PBS | biosharp | BL601A | הוסף מים נטולי יונים ליצירת תמיסה |
| 4% PFA | שחזור Beyotime | P0099 | ב-4 מעלות; C לשימוש |
| 20X תמיסת DAB | Bioss | C-0003 | Mix 10 μ l פתרון A, 10 ו-mu; l פתרון B ו-180 μ l אלכוהול PBS |
| Supelco | 107017 | ||
| HCL | Sigma | 7647-01-0 | הוסף מים מזוקקים ל 50 מ"ל |
| קטמין | תרופות לאומיות | בסין H20193336 | 100 מ"ג/ק"ג להרדמה |
| מיקרוסקופ | אולימפוס | CX43 | |
| תרכובת טמפרטורת חיתוך אופטימלית (OCT) | Sakura Finetek | 4583 | |
| תמיסת אשלגן פרוציניד | סיגמא | 14038-43-8 | הוסף מים מזוקקים ל-50 מ"ל |
| סוכרוז | סיגמא | 57-50-1 | |
| קסילזין& נ.ב.פ; | Y-S ביוטכנולוגיה | YS-(BC)-2842 | 15 מ"ג/ק"ג להרדמת |
| קסילנים | סיגמא | 1330-20-7 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.