Tutaj prezentujemy protokół opisujący lokalizację receptorów angiotensyny II typu 1 w mózgu szczura za pomocą ilościowej, densytometrycznej autoradiografii receptorów in vitro przy użyciu analogu angiotensyny II, znakowanego jodem-125.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół opisujący lokalizację receptorów angiotensyny II typu 1 w mózgu szczura za pomocą ilościowej, densytometrycznej autoradiografii receptorów in vitro przy użyciu analogu angiotensyny II, znakowanego jodem-125.
Ten protokół opisuje wzorce wiązania receptora dla angiotensyny II (Ang II) w mózgu szczura za pomocą radioligandu specyficznego dla receptorów Ang II do przeprowadzenia autoradiograficznego mapowania receptorów.
Próbki tkanek są pobierane i przechowywane w temperaturze -80 °C. Kriostat służy do koronalnego cięcia tkanki (mózgu) i rozmrażania skrawków na naładowanych szkiełkach. Skrawki tkanek montowane na szkiełku są inkubowane w 125I-SI-Ang II w celu znakowania radioizotopem receptorów Ang II. Sąsiednie szkiełka rozdziela się na dwa zestawy: "niespecyficzne wiązanie" (NSP) w obecności stężenia nasycającego receptor nieznakowanego radioaktywnie Ang II lub selektywnego antagonisty receptora Ang II podtypu AT1 Ang II (AT1R) oraz "całkowite wiązanie" bez antagonisty AT1R. W buforze inkubacyjnym występuje również stężenie nasycające antagonisty podtypu AT2 Ang II (AT2R) (PD123319, 10 μM) w celu ograniczenia wiązania 125I-SI-Ang II z podtypem AT1R. Podczas 30-minutowej inkubacji wstępnej w temperaturze ~22 °C, szkiełka NSP są poddawane działaniu 10 μM PD123319 i losartanu, podczas gdy szkiełka "całkowitego wiązania" są poddawane działaniu 10 μM PD123319. Szkiełka są następnie inkubowane z 125I-SI-Ang II w obecności PD123319 w celu "całkowitego wiązania" oraz PD123319 i losartanu dla NSP w buforze testowym, a następnie kilka "płukań" w buforze i wodzie w celu usunięcia soli i niespecyficznie związanego radioligandu. Szkiełka są suszone za pomocą suszarek, a następnie poddawane działaniu filmu autoradiograficznego za pomocą specjalistycznej folii i kasety. Film jest wywoływany, a obrazy są skanowane do komputera w celu densytometrii wizualnej i ilościowej przy użyciu zastrzeżonego systemu obrazowania i arkusza kalkulacyjnego. Dodatkowy zestaw szkiełek jest barwionowany tioniną w celu porównań histologicznych.
Zaletą korzystania z autoradiografii receptorowej jest możliwość wizualizacji receptorów Ang II in situ, w obrębie przekroju próbki tkanki, oraz anatomicznej identyfikacji obszaru tkanki poprzez porównanie go z sąsiednim histologicznym odcinkiem referencyjnym.
Choroby układu krążenia nadal są główną przyczyną zgonów i niepełnosprawności w Stanach Zjednoczonych, powodując ponad 30% zgonów w USA w 2011 roku1. Najnowsze statystyki American Heart Association wskazują, że więcej niż jedna osoba na trzy cierpi na jeden lub więcej rodzajów chorób sercowo-naczyniowych. Badania sercowo-naczyniowe nadal czynią postępy w kierunku zrozumienia tej choroby, ale ponieważ pokolenia zaczynają się starzeć, konieczne jest kontynuowanie tych wysiłków. Układ renina-angiotensyna (RAS) odgrywa kluczową rolę w regulacji układu sercowo-naczyniowego, głównie poprzez promowanie miażdżycy, stanu zapalnego, ogólnoustrojowego zwężenia naczyń krwionośnych i aktywacji współczulnego układu nerwowego (ryc. 1)2-8.
RAS to system hormonalny, który jest aktywowany, gdy komórki przykłębuszkowe nerki wydzielają reninę do krwiobiegu w odpowiedzi na obniżone ciśnienie krwi, zwiększoną stymulację układu współczulnego lub zmniejszony przepływ sodu przez plamkę gęstą. Renina metabolizuje angiotensynogen (syntetyzowany w wątrobie) do powstania angiotensyny I (Ang I). Ang I jest następnie metabolizowany przez enzym konwertujący angiotensynę (ACE), ektoenzym po stronie światła komórek śródbłonka naczyń krwionośnych, głównie w płucach i nerkach, tworząc angiotensynę II (Ang II), główny peptyd efektorowy RAS. Ang II jest zdolny do aktywacji dwóch podtypów receptorów; receptor typu 1 (AT1R) i receptor typu 2 (AT2R), które regulują pracę układu sercowo-naczyniowego, utrzymują homeostazę płynów i elektrolitów i są obecnie uważane za wpływające na funkcje poznawcze i procesy chorób neurodegeneracyjnych8,9. Doniesiono, że lokalny, specyficzny dla mózgu RAS niezależnie syntetyzuje Ang II. W mózgu białko prekursorowe angiotensynogen jest syntetyzowane w astrogleju10 przekształcane w Ang I przez enzym podobny do reniny3, prawdopodobnie proreninę związaną z receptorem proreniny11, a następnie przekształcane w Ang II przez enzym konwertujący angiotensynę, który ulega obfitej ekspresji na zewnątrzkomórkowej powierzchni neuronów w mózgu12. Ten wytwarzany wewnątrz mózgu Ang II jest agonistą receptorów mózgu AT1 i AT2, które są izolowane z przenoszonego przez krew Ang II.
Chociaż AT1R odgrywa ważną rolę fizjologiczną, jest lepiej znany ze swoich patofizjologicznych efektów w całym ciele, głównie wpływając na układ sercowo-naczyniowy i nerki (Rysunek 2). Kiedy Ang II wiąże się z AT1R, powoduje zwężenie naczyń krwionośnych; zwiększenie oporu przepływu krwi i podniesienie ciśnienia krwi. Wspomaga również syntezę i wydzielanie aldosteronu i wazopresyny, co prowadzi do zwiększonej retencji sodu i wody. Efekty te mogą również wywoływać niedokrwienne uszkodzenie mózgu i upośledzenie funkcji poznawczych i są związane z chorobą Parkinsona, chorobą Alzheimera i cukrzycą, a także niedawno zidentyfikowano wpływ na uczenie się i pamięć13-15. W RAS występuje pętla sprzężenia zwrotnego, w której AT1R na komórkach przykłębuszkowy w nerce hamuje wydzielanie reniny. Co ciekawe, AT2R ogólnie przeciwreguluje działanie AT1R, powodując między innymi rozszerzenie naczyń krwionośnych, rozrost neurytów, regenerację aksonów, antyproliferację i ochronę mózgu16-20. AT2R został również zidentyfikowany jako cel dla leków przeciwnadciśnieniowych, a ostatnio także przeciwnowotworowych21. Określenie lokalizacji i gęstości receptorów Ang II w różnych tkankach oraz wpływu różnych metod leczenia i stanów chorobowych za pomocą ilościowej densytometrycznej autoradiografii receptorów pomoże odkryć rolę, jaką RAS odgrywa w określonych chorobach.
Autoradiografia receptorów jest stosowana od ponad 30 lat jako skuteczna metoda oznaczania obecności receptorów angiotensyny II i innych składników RAS w mózgu i innych tkankach szczura, myszy, świnki morskiej, psa i człowieka w różnych warunkach eksperymentalnych22-34. Znaczenie lokalizacji receptorów Ang II w mózgu polega na tym, że można zastosować neuroanatomię funkcjonalną do działania Ang II w mózgu, np. obecność AT1R w jądrze przykomorowym podwzgórza (PVN) sugeruje funkcję Ang II w mózgu w celu stymulowania uwalniania wazopresyny, oksytocyny lub hormonu uwalniającego kortykotropinę (CRH), lub aktywacja współczulnego układu nerwowego. Tak więc leki, które blokują AT1R, mogą zmniejszać niektóre z tych efektów za pośrednictwem PVN związanych z nadmierną aktywnością RAS w mózgu. Trwające prace sugerują, że stosowanie antagonistów AT1R może zmniejszać uwalnianie CRH wywołane zespołem stresu pourazowego (PTSD) i łagodzić objawy PTSD (Hurt i wsp., przedłożone do publikacji). PVN, narząd podogonowy (SFO) i ciało migdałowate są znane z regulacji homeostazy, apetytu/pragnienia, snu, pamięci, reakcji emocjonalnych i są obszarami docelowymi tego badania demonstracyjnego. Obszary te badano poprzez pobieranie wycinków koronalnych mózgu na szkiełkach mikroskopowych i traktowanie tych skrawków specyficznymi inhibitorami wraz ze specyficznym radioligandem dla receptorów Ang II. W tym badaniu wymieniono wszystkie materiały i odczynniki wraz z sugerowanymi dostawcami, Jod-125 użyto do znakowania radioaktywnego antagonisty receptora Ang II, sarkozyny1, izoleucyny8 Ang II (SI Ang II), która następnie została oczyszczona jako mono125 I-SI Ang II przy użyciu metod HPLC, jak opisano wcześniej35. Zastosowanie tego radioligandu o wysokiej aktywności specyficznej pozwala na wizualizację obszarów o niskiej, umiarkowanej i wysokiej gęstości receptorów po ekspozycji znakowanych radioaktywnie skrawków na kliszę rentgenowską. Kalibrując film za pomocą wzorców pasty mózgowej zawierających znane ilości jodu-125, można określić ilościowo określoną ilość wiązania receptora Ang II w danym obszarze. W badaniach eksperymentalnych wiązanie receptora Ang II w mózgach osób eksperymentalnych można porównać do tego w mózgach osób z grupy kontrolnej. Może to wskazywać, czy działanie Ang II jest zmienione w odpowiedzi na chorobę genetyczną, nieprawidłowość fenotypową, stan chorobowy lub leczenie farmakologiczne. Wiedza ta może być następnie wykorzystana do opracowania terapii w leczeniu chorób związanych z rozregulowaniem RAS. Alternatywnymi technikami, które identyfikują miejsca wiązania receptorów, ale o zmniejszonej rozdzielczości anatomicznej, są testy wiązania, które wykorzystują preparaty błon tkankowych pochodzące z homogenatów tkankowych, które są inkubowane z radioligandem w zakresie stężeń w celu oceny powinowactwa wiązania radioligandu jako stałej dysocjacji (KD) i maksymalnej zdolności wiązania (Bmax) tkanki będącej przedmiotem zainteresowania.
Opisany tutaj protokół można podzielić na 5 głównych elementów: Przygotowanie skrawków tkanek do autoradiografii receptorów; Autoradiografia receptorów; Ekspozycja i wywołanie filmu; Histologia; i densytometryczna analiza obrazu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury na zwierzętach przeprowadzone w tym badaniu zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt Nova Southeastern University zgodnie z Przewodnikiem po opiece i użytkowaniu zwierząt laboratoryjnych, wydanie 8 (The National Academies Press, Waszyngton, DC, 2011).
1. Przygotowanie skrawków tkanek do autoradiografii receptorowej
2. Autoradiografia receptorowa
UWAGA: Radioaktywność. Używaj odzieży ochronnej do radzenia sobie z radioaktywnością. Utylizacja zależy od zakładu, i musi być zgodna z wytycznymi, aby prawidłowo rozkładać się (okres półtrwania 60 dni) lub być odebrany przez certyfikowaną firmę.
3. Ekspozycja i wywołanie filmu
4. Histologia
5. Densytometryczna analiza obrazu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przegląd szlaku metabolicznego układu renina-angiotensyna przedstawiono na Rysunku 1, a bezpośredni opis podtypów receptorów angiotensyny II (AT1R i AT2R) znajduje się na Rysunku 2. Rysunek 3 obrazuje przenoszenie koronarnych przekrojów mózgu na szkiełka przedmiotowe, które następnie poddaje się procedurze autoradiografii receptorowej z użyciem określonego stężenia 125I-SIAng II, co pokazano na Rys...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisany protokół identyfikuje wizualizację "całkowitego" i "niespecyficznego" wiązania radioligandu w sąsiednich odcinkach koronalnych mózgu gryzonia, uprzednio pobranego i przechowywanego w temperaturze -80 °C i może być łatwo stosowany do praktycznie każdej tkanki, która ma anatomicznie rozwiązane podstruktury, które wykazują zróżnicowane ilości receptorów lub miejsc wiązania radioligandu. Procedury opisane w protokole są proste, a analiza ma kluczowe znaczenie dla prawidłowej interpretacji wyników. Grubość 20 μm uznan...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Robert Speth udzielił komercyjnemu sprzedawcy licencji na stosowanie przeciwciał przeciwko receptorom angiotensyny II i otrzymuje tantiemy ze sprzedaży tych przeciwciał. Pozostali autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez NIH Grant HL-113905
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 500 ml Zlewki plastikowe | Fisher | 02-591-30 | |
| 24 mm x 60 mm Szkiełka nakrywkowe | Fisher | 22-050-25 | |
| Folia do obrazowania autoradiograficznego 24 mm x 30 cm | Carestream-Biomax MR Film | 891-2560 | |
| Bacytracyna (z Bacillus licheniformis) | Sigma | B-0125 | |
| Arkusz tektury 8 x 11 | Tablica ilustracji półksiężyca #201 | 201 | |
| Słoiki Coplin | Fisher Scientific | E94 | |
| Komercyjne suszarki do włosów | Conair | Model SD6X | |
| Jednorazowe probówki hodowlane | Fisher | 14-961-26 | |
| EDTA (sól disodowa, dihydrat) | USB Corporation | 15-699 | |
| Etanol | Fisher | 16-100-210 | |
| Substytut receptury dla D-19 Developer | Photographers Formulary, Inc. | 01-0036 | |
| Lodowaty kwas octowy | Fisher | A38 SI-212 | |
| Histoprep/OCT | Fisher | SH75-125D | |
| Film Fixer | Kodak | 5160320 | |
| Photo flo | Kodak | 1464502 | |
| Losartan | Fisher/Tocris | 37-985-0 | |
| MCID™ Core 7.0 | MCID | N/A | |
| NaCl | Fisher | S271 | |
| Uchwyty ślizgowe Peel-A-Way | VWR | 48440-003 | |
| Permount | Fisher | SP15-100 | |
| PD123319 | Fisher | 13-615-0 | |
| Premium Charged Slides, drobno szlifowane | Prowadnice mikroskopowe Premiere | 9308W | |
| 125I Ligands | Perkin Elmer | NEX- 248 | |
| 125SI-Ang II | George Washington University | Radiojodowany przez Dr. Speth | |
| Slide Mailers | Fisher Scientific | HS15986 | |
| Bezwodny fosforan dwuzasadowy sodu (Na2PO4) | Fisher | RDCS0750500 | |
| Octan sodu (bezwodny) | Fisher | BP333-500 | |
| Tionina | Kaseta | T409-25 | |
| (10 x 12) | Spectronics Corporation | Cztery kwadratowe | |
| ksyleny | Fisher | X3P-1GAL |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie