Astrocyty w OUN zmieniają swoje właściwości funkcjonalne i strukturalne w odpowiedzi na szkodliwe bodźce. W artykule przedstawiono protokół oceny trójwymiarowej morfologii astrocytów w stanach chorobowych lub po interwencjach terapeutycznych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Astrocyty w OUN zmieniają swoje właściwości funkcjonalne i strukturalne w odpowiedzi na szkodliwe bodźce. W artykule przedstawiono protokół oceny trójwymiarowej morfologii astrocytów w stanach chorobowych lub po interwencjach terapeutycznych.
Jako komórki glejowe w mózgu, astrocyty pełnią różne funkcjonalne role w ośrodkowym układzie nerwowym. W obecności szkodliwych bodźców astrocyty modyfikują swoje właściwości funkcjonalne i strukturalne, co nazywa się astroglejozą reaktywną. W niniejszej pracy przedstawiono protokół oceny właściwości morfologicznych astrocytów. Protokół ten obejmuje kwantyfikację 12 różnych parametrów, tj. powierzchni i objętości tkanki pokrytej przez astrocyt (terytorium astrocytów), całego astrocytu, w tym gałęzi, ciała komórki i jądra, a także całkowitej długości i liczby gałęzi, intensywności immunoreaktywności fluorescencyjnej przeciwciał stosowanych do wykrywania astrocytów oraz gęstości astrocytów (liczba/1 000 μm2). W tym celu stworzono trójwymiarowe (3D) konfokalne obrazy mikroskopowe, a do pomiarów wykorzystano oprogramowanie do analizy obrazu 3D, takie jak Volocity 6.3. Do przedstawienia metody wykorzystano tkankę mózgową szczura wystawioną na działanie amyloidu beta1-40 (Aβ1-40) z interwencją terapeutyczną lub bez niej. Protokół ten może być również stosowany do analizy morfometrycznej 3D innych komórek w warunkach in vivo lub in vitro.
W zdrowym ośrodkowym układzie nerwowym (OUN), astrocyty odgrywają ważną rolę w regulacji przepływu krwi, metabolizmu energetycznego, funkcji synaptycznych i plastyczności oraz homeostazy zewnątrzkomórkowych jonów i neuroprzekaźników1-3. Ponadto astrocyty reagują na różne szkodliwe bodźce i nieprawidłowe stany, takie jak uraz, infekcja, niedokrwienie lub neurodegeneracja poprzez astroglejozę reaktywną, która charakteryzuje się hipertrofią, proliferacją i funkcjonalną przebudową astrocytów4,5.
Astroglejoza reaktywna może zainstruować reakcję zapalną i proces naprawy w tkance, a tym samym może wpływać na kliniczne wyniki interwencji terapeutycznych. W związku z tym astrocyty zyskały uwagę neurobiologów w ciągu ostatnich dziesięcioleci jako potencjalne cele interwencji terapeutycznych w przypadku różnych chorób wpływających na OUN.
Astrocyty zazwyczaj mają gwiaździsty kształt z dobrze zaznaczonymi gałęziami, które rozprzestrzeniają się wokół somy6. W chorobie mózgu gałęzie astrocytów stają się pofałdowane i wykazują spuchnięte końce7, na przykład w obecności beta-amyloidu (Aβ).
Ten artykuł przedstawia protokół analizy obrazów 3D astrocytów uzyskanych za pomocą mikroskopii konfokalnej. Zmierzono dwanaście różnych parametrów ilościowych dla każdego astrocytu: powierzchnie i objętości terytorium astrocytów (tkanka pokryta astrocytem), cała komórka (w tym gałęzie), ciało komórki i jądro; całkowita długość i liczba odgałęzień; intensywność fluorescencji przeciwciał stosowanych do wykrywania astrocytów; i gęstość astrocytów (liczba/1 000 μm2). W tym celu wykorzystaliśmy skrawki mózgu szczurów narażonych na wstrzyknięcie do hipokampa Aβ1-40 z leczeniem genisteiną lub bez niej jako substancji przeciwzapalnej. Opisany protokół może być stosowany do analizy morfometrycznej różnych typów komórek in vitro lub in vivo w różnych warunkach.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
To badanie zostało przeprowadzone zgodnie z zasadami określonymi w Przewodniku po opiece i użytkowaniu zwierząt laboratoryjnych (NIH) zatwierdzonym przez Komitet Etyki Irańskiego Uniwersytetu Nauk Medycznych (Teheran, Iran).
1. Zwierzęta, chirurgia i preparaty próbek
UWAGA: Przygotuj tkankę mózgową do konfokalnej analizy mikroskopowej 3D.
2. Immunohistochemia
3. Mikroskopia konfokalna
UWAGA: Do oceny ilościowej (patrz poniżej), wybierz astrocyt z wyraźnie widocznym jądrem wybarwionym DAPI z minimalną liczbą nakładających się na siebie gałęzi, aby zmniejszyć ryzyko błędów. Tworzenie obrazów Z-Stack jest czasochłonne. Uzbrój się w cierpliwość i nie zatrzymuj się podczas przetwarzania. Pionowy konfokalny laserowy mikroskop skaningowy służy do tworzenia obrazów 3D z astrocytów.
4. Gęstość astrocytów i intensywność fluorescencji GFAP+
5. Gałęzie astrocytów
6. Objętość i powierzchnia
UWAGA: Ręczne oznaczanie konstrukcji w oprogramowaniu do analizy obrazów 3D wymaga skupienia i treningu. Poćwicz kilka razy przed rozpoczęciem eksperymentu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tej sekcji przedstawiono przykłady obserwacji jakościowych i ilościowych uzyskanych w drodze analizy morfometrycznej 3D. Pełne wyniki dla wszystkich 12 wspomnianych wcześniej parametrów znajdują się w naszej poprzedniej publikacji10.
Obserwacje jakościowe
Astrocytom towarzyszyły cienkie lub grube wypustki, które zazwyczaj były długie u szczurów po wstrzyknięciu Aβ1-40 (Rysunek 1). W korze mózgu zaobserwowano nieliczne małe as...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W obecnym protokole zastosowaliśmy morfometrię konfokalną 3D do oceny 12 różnych parametrów związanych z morfologią astrocytów. W tym celu wykorzystano tkankę hipokampa szczurów z astroglejozą wywołaną Aβ1-40\u2012, z lub bez wstępnego leczenia genisteiny jako środka przeciwzapalnego. Korzystając z obrazów 3D i oprogramowania morfometrycznego, byliśmy w stanie pokazać wpływ genisteiny na astroglejozę, czyli morfologię astrocytów.
Zmiany w wewnątrz- i zewnątrzkomó...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Prace te były wspierane przez granty Rady Hrabstwa Östergötland (Szwecja) oraz Centrum Badań Komórkowych i Molekularnych na Irańskim Uniwersytecie Nauk Medycznych (Teheran, Iran).
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Amyloid beta 1-40 | Sigma Aldrich | 79793 | Trzymaj w -70 ° C |
| Genistein | Sigma Aldrich | 446-72-0 | trzymaj się -20 ° C |
| wielokolkolnicze przeciwciała królicze przeciwko fibrylarnemu białku kwasowemu glejowemu | DAKO | Z0334 | |
| alkaliczne przeciwciała anty-króliczą IgG świń sprzężone z fosforanami | DAKO | ||
| Płynny chromogen trwały | DAKO | K0640 | |
| Płynny trwały bufor do czerwonego podłoża | DAKO | K0640 | |
| Cremophor EL | Sigma Aldrich | 27963 | Polietylenotleniowany olej rycynowy - Krok 1.1 |
| LSM 700 Konfokalna laserowa mikroskopia skaningowa | Carl Zeiss | ||
| Volocity 6.3 | Perkin Elmer Inc., | ||
| Analiza obrazu 2000 | Aparat streotaksyjny Tekno Optic | ||
| Tablet Stoelting | |||
| Graph pad Prism 5 | Graph pad software Inc. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.