방법 논문

파킨슨 병에서 감수성 메커니즘을 마스크를 해제하는 유전자 환경 상호 작용 모델

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DOI:

10.3791/50960

2014년 1월 7일

이 논문에서

요약

Lipoxygenase (LOX) isozymes 증가 또는 증가 시킬 수 있는 제품을 생성할 수 있습니다 또는 신경 염증 및 신경 변성. 유전자 환경 상호 작용 연구 LOX isozyme 특이적 효과 식별할 수 있습니다. 두 개의 LOX isozyme-결핍 형 형질 라인에서 니그로스트리아탈 손상의 1-메틸-4-페닐-1,2,3,6,6-테트라하이드로피리딘(MPTP) 모델을 사용하면 도파미너기크 및 염증에 대한 LOX 이소지메의 기여도를 비교할 수 있습니다.

초록

Lipoxygenase (LOX) 활동은 알츠하이머 병과 같은 신경 퇴행성 질환에 연루되었지만 파킨슨 병 (PD) 병기 발생에 미치는 영향은 덜 이해됩니다. 유전자 환경 상호 작용 모델은 단독으로 유전 적 또는 독성 질병 모델을 사용하여 관찰되지 않을 수 있는 독성에 있는 특정 세포 통로의 충격을 마스킹해제에 있는 유틸리티가 있습니다. 뚜렷한 LOX 이소지메스가 PD 관련 신경변성에 선택적으로 기여하는지 평가하기 위해,형질전환(즉, 5-LOX 및 12/15-LOX 결핍) 마우스는 장애에서 세포 손상과 사망을 모방한 독소로 도전할 수 있다. 여기서 우리는 PD와 관련된 신경 변성에 LOX isozymes의 뚜렷한 기여를 해명하기 위해 nigrostriatal 병변을 생성하는 신경 독소, 1-메틸-4-페닐-1,2,3,6 테트라 하이드로피리딘 (MPTP)의 사용을 설명합니다. 마우스에 MPTP의 사용, 비 인간 영장류, PD의 nigrostriatal 손상을 재현하기 위해 잘 설립된다. MPTP 유도 병변의 정도는 도파민의 HPLC 분석과 대사산물 및 티로신 하이드록실라제(TH)에 대한 스트리에이텀의 반정성 서양 얼룩 분석에 의해 측정되며, 도파민합성을 위한 속도 제한 효소이다. LOX 이소지메 선택적 감도를 입증할 수 있는 염증성 마커를 평가하기 위해, 글리아 세동 산성 단백질(GFAP) 및 이바-1 면역조직화학은 실질적인 니그라를 함유하는 뇌 단면에서 수행되며, GFAP 웨스턴 블롯 분석은 현저균질상에서 수행된다. 이 실험적인 접근은 nigrostriatal 변성 및 PD의 근본적인 유전자 환경 상호 작용에 새로운 통찰력을 제공할 수 있습니다.

서론

유전자 환경 상호 작용 모델의 사용은 특발성 파킨슨 병 (PD)에 영향을 미칠 가능성이 있는 위험 요소를 모방하는 접근법을 제공하고 유전적 또는 독성 시스템만1,2를사용하여 해명될 가능성이 없는 기계론적 통찰력을 분별할 수 있는 기회를 제공한다. 여기서 우리는 이 점을 설명하고 신경염증 및독성에대한 립산소증(LOX)의 선택성을 더 잘 이해하기 위해 니그로스트리아탈 변성3의 1-메틸-4-페닐-1,2,3,6-테트라하이드로피리딘(MPTP) 마우스 모델의 적용을 설명한다. LOX isozymes에 대한 역할은 뇌졸중7 및 알츠하이머 병8,9를포함한 CNS 질환뿐만 아니라 말초 장애5,6에서 널리 평가되었지만, PD와 관련된 니그로스 트리아탈 기능 및 변성에서 이소지메의 가족의 역할은 잘 이해되지 않고 연구를 보증한다. MPTP 신경독소는 니그로스트리아탈 통로의 우대변성을 입증하고 PD환자(10)의운동장애를 뒷받침하는 스트루아탈 도파민 고갈 및 니그랄 도파민 세포 손실을 재구성한다. 이 모델은 비운동 및 모터 PD 행동과 솔직한 α-synuclein 양성 Lewy 신체 병리학의 전체 간부를 재현하지는 않지만, 111에 의해 안정적으로 nigral cell death....

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프로토콜

참고: 모든 동물 절차 및 동물 관리 방법은 기관의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(IACUC)의 승인을 받아야 합니다. 여기에서 기술된 연구는 SRI 인터내셔널의 IACUC에 의해 수립된 지침에 따라 수행되었습니다.

1. LOX 결핍 마우스의 획득 및 유지 보수

  1. 5-LOX 결핍 또는 12/15-LOX-결핍 마우스와 7-8 주에 각각의 변형 및 성일치 제어를 구입하고 도착 후 시설에 적응하기 위해 며칠을 허용하십시오.
  2. 12-h 밝은 어두운 주기에 그룹 하우징에서 마우스를 유지하고 음식과 식수 광고 리비툼을제공합니다.

2. MPTP 예방 조치, 저장, 준비, 오염 제거 및 폐기

참고: 인간에 있는 정맥 노출에서 MPTP 중독은 파킨슨증을 일으키는 원인이 되기 위하여 보였습니다10; MPTP는 매우 지평성이며 혈액 뇌 장벽(26)을쉽게 교차 할 수 있습니다. 안전한 취급, 해독 및 폐기를 보장하기 위해 예방 조치를 취해야 합니다. 그것의 물질 대사는 효....

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결과

이 독소 노출 패러다임은 MPTP- 대 식염수 주입 동물에서 중요하고 검출 가능한 20% 현저도 도파민 고갈을 생성할 수 있습니다. MPTP의 다른 제비는 약간 더 많거나 적은 병변을 얻을 수 있다는 것을 주의하는 것이 중요합니다; 따라서, 더 나은 정밀도를 위해, 신경 독소의 새로운 제비가 이용될 때 형질전환에서 사용하기 전에 야생형 마우스에 있는 예비 실험은 추천됩니다. 온화한 병변의 사용은 간질이 관찰될 수 있는 질유전자의 충격을 허용합니다; 심한 병변은 해로운 유전 적 변화의 효과를 가리기 위해 감쇠 또는 너무 손상에 너무 강력한 부상으로 '바닥 효과'를 생성 할 수 있습니다. TTP가 현저도 도파민에 미치는 영향은 5-LOX 이소지메 결핍 마우스에서 크게 달랐지만, 12/15-LOX 이소지메-결핍마우스(도 1)는아니었다. 더욱이, 이러한 방법으로, 우리는 식염수 처리 마우스의 5-LOX 결핍으로 인해 도파민 수준에 상당한 차이를 분별 할 수 있었다(도 1).<.......

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토론

이 유전자 환경 상호 작용 연구의 디자인은 우리가 nigrostriatal 통로에 있는 5-LOX isozyme의 이중 본질에 관하여 새로운 정보를 얻기 위하여 허용했습니다. 5-LOX 이소지메와 그들의 야생형 쓰레기메이트가 결핍된 형질 성 전환기에서 식염수 또는 MPTP 처리 후에 striatal monoamines를 측정하기 위하여 HPLC를 수행해서, 우리는 그것의 결핍이 독성 조건하에서 보호되는 것처럼 보인다는 것을 주의할 수 있었습니다(그림 1),그러나 일반적인 조건하에서, 효소의 부족은 striatal 도파민 수준을 감소시키고 삭제될 수 있습니다. 따라서, 우리는 5-LOX isozyme정상 조건하에서 striatal dopaminergic 음색에 기여한다는 것을 증명할 수 있습니다, 그러나 독성 도전4다음손상에 기여할 수 있습니다.

추가 평가는 NIGrostriatal 독성에서 LOX isozymes의 역할에 새로운 .......

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공개 사항

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감사의 글

이 작품은 건강 NIGMS 056062의 국가 학회에 의해 투자되었다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
1-메틸-4-페닐-1,2,3,6-테트라-하이드로피리딘 하이드로클로라이드(MPTP-HCL)PD 모델링용시그마-알드리치M0896
4% 포름알데히드(파라포름알데히드) 용액, 인산염 완충(PFA)침지 고정을 위한American MasterTech ScientificBUP0157
과염소산 ACS 시약, 70%(PCA)HPLC 산 추출
을 위한 시그마-알드리치 244252조직균질화를 위한시그마-알드리치T1503
에틸렌디아미노테트라아세트산이나트륨염 이수화물(EDTA)조직 균질화를 위한시그마-알드리치E1644
프로테아제 억제제 칵테일균질화를 위한시그마-알드리치P8340
인산가수분해효소 억제제 칵테일시그마-알드리치P5726균질화를 위한
수산화나트륨(NaOH)Sigma-AldrichS5881Lowry 단백질 분석용
자당, 분자 생물학, ≥ 99.5%(GC) Sigma-AldrichS0389동결 보호
인산염 완충 식염수, 분말, pH 7.4 (0.01 M PBS의 경우)Sigma-AldrichP3813IHC
BCA 단백질 분석 키트Pierce/Thermo23225단백질 측정용
Novex 12% Tris-Glycine Mini Gels 1.0 mm, 12-wellInvitrogen/Life TechnologiesEC60052BOXSDS-PAGE
NuPAGE LDS 시료 SDS-PAGEInvitrogen/Life TechnologiesNP0007
 Invitrogen/Life TechnologiesLC5800단백질 사다리
글리신시그마-알드리치G7126SDS-PAGE
소듐 도데실 설페이트, 전기영동, 98.5% (SDS)Sigma-AldrichL3771SDS-PAGE
메틸 알코올, 무수, 시약 American MasterTech ScientificSPM1057C전달용 메탄올
, ACS 시약Sigma-AldrichS9888식염수 및 완충액
무지방 분유 분말Carnationn/a면역 블로팅
Ponceau S 용액 5% 아세트산 블로팅을 위한Sigma-AldrichP7170
Anti-Tyrosine Hydroxylase (TH), 양 polyclonalChemicon/MilliporeAB1542를 위한 면역형광 
안티-티로신 하이드록실라제(TH), 토끼 다클론Pel-Freez BiologicalsP40101-0면역 블로팅
항-&베타; Actin, 면역블로팅Sigma-AldrichA2066
토끼 다클론Chemicon/MilliporeAB5804
, 마우스 단클론Covance Inc.SMI-22R
Tween-20Sigma-AldrichP1379를 면역 블로팅하는
염소 Anti-Rabbit IgG (H+L), Peroxidase Conjugated를Fisher Scientific31462
염소 항양, 과산화효소 접합Pierce/Thermo31480면역
염소 항마우스, 과산화효소 접합Pierce/Thermo31430형광
SuperSignal West Pico 화학발광 기판Pierce/Thermo34078블로팅
CL-XPosure 필름 7 인치 x 9.5 인치 면역 블로팅을 위한Pierce/Thermo34089
복원 웨스턴 블롯 스트리핑 버퍼 블로팅을 위한Pierce/Thermo21059
구연산 일수화물, ACS 시약, ≥ 99.0% 그마-알드리치C1909IHC
노멀 당나귀 혈청밀리포어S30-100ML
IHC 폴리비닐피롤리돈(PVP)시그마-알드리치P5288IHC
소 혈청 알부민(BSA), 동결건조시그마-알드리치A3294IHC
트리톤 X-100피셔 사이언티픽BP151-01IHC
당나귀 안티-래빗 IgG, 알렉사 플루오르 568-라벨;Invitrogen/Life TechnologiesA10042IHC
당나귀 안티-양 IgG (H+L), FITC Jackson ImmunoResearch713-095-147for IHC
VECTASHIELD 하드-세트 마운팅 미디엄 DAPIVector LaboratoriesH-1500for IHC
Normal Goat SerumMilliporeS26-100MLfor IHC
VECTASTAIN ABC Kit (Rabbit IgG ) IHC용 Vector LaboratoriesPK-4001; 10 &마이크로; l 1ml PBS 당 용액 A 및 B (지침 당)
DAB Peroxidase Substrate Kit, IHC 용 3,3'-diaminobenzidineVector LaboratoriesSK-4100; 5ml 콜드 ddH2O 당 2 방울 버퍼 스톡 용액, 2 방울 DAB 및 1 드롭 H2O2 (H2 O2 사용 직전에 바로 추가)
과산화수소, 30%Sigma-Aldrich216763IHC
Rabbit anti-Iba1Biocare MedicalsCP290A에서
Cresyl Violet Solution, Regular Strength FD NeurotechnologiesPS102-01Iba1 IHC
95% 에탄올, 시약 알코올Sigma-AldrichR8382IHC
100% 절대 에탄올Mallinckrodt7019-10IHC
아세트산Sigma-AldrichA6283탈수 IHC
XyleneSigma-Aldrich534056투명화 IHC
DPX 마운트Sigma-Aldrich06522마운팅 매체, DAB IHC
O.C.T. 컴파운드 - 냉동 섹션 임베딩 매체용 American MasterTech ScientificEMOCTCS저온 유지 절단 용 EMOCTCS embeddium 배지
과망간산 칼륨 과망간산 칼그마-알드리치223468DAB 용액
도파민 염산염시그마 알드리치H8502HPLC
3,4-디하이드록시페닐아세트산(DOPAC)시그마-알드리치850217
HPLC 호모바닐산(HVA)용 시그마-알드리치HPLCH1252
- 70%HPLC
나트륨 인산이수소 일수화물시그마-알드리치 244252 HPLC71504
HPLC용시그마-알드리치C1909
1-옥탄술폰산 나트륨 염(OSA)HPLC용시그마-알드리치O8380
EDTA시그마-알드리치E1644
HPLC 아세토니트릴EMDAX0145-1HPLC
등급 탈이온수(ddH2O)HPLC 0.22밀리포어
; m GSTF 멤브레인Millipore여과용
Corning NetwellsSigma-Aldrich CLS3477폴리스티렌 인서트와 폴리에스터 메시 바닥, IHC
초음파 세포 파괴자용 (Soniprep 150)MSEMSE.41371.274
마이크로 원심분리기Eppendorf5414R
ESA MD-150 역상 컬럼 ESA
HPLC 펌프(Ultimate 3000)DionexISO-3100BM
HPLC 자동시료주입기(Ultimate 3000)DionexWPS-3000TSL
전기화학 검출기ESACoulochem III
Guard CellESA5020
Analytical Cell, ESA5011A,
Chromeleon 소프트웨어Dionex
Eclipse E400NikonE400광/형광 현미경
일회용 마우스 케이지AncareN10HT
마이크로 필터 상단AncareN10MBT
5-LOX 결핍 마우스The Jackson Laboratory004155
12/15-LOX 결핍 마우스The Jackson Laboratory002778
트리스 베이스 조직 조직 Novex Sharp Prestained Protein Standard용 버퍼 (4x) 염화나트륨 (NaCl) 면역 , Anti-Glial Fibrillary Acidic Protein(GFAP)용 토끼 , 면역형광 Anti-Glial Fibrillary Acidic Protein(GFAP)은 위한 것입니다. 면역광 형광 면역 면역면역 시용 담금질 단계를 위한 IHC 탈수 륨 오염 제거 시용 과염소산(PCA)용 시그마-알드리치 용 구연산 일수화물용 시그마-알드리치 µ용 ,

참고문헌

  1. Manning-Bog, A. B., Langston, J. W. Model fusion, the next phase in developing animal models for Parkinson's disease. Neurotox. Res. 11, 219-240 (2007).
  2. Vance, J. M., Ali, S., Bradley, W. G., Singer, C., Di Monte, D. A. Gene-environment intera....

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