$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Tworzenie się blaszek amyloidowych Aβ jest główną cechą neuropatologiczną choroby Alzheimera (AD). Jednak coraz więcej dowodów wskazuje na ważną rolę układu odpornościowego w postępie choroby1,2. W szczególności nowe dane z badań przedklinicznych i klinicznych ustaliły, że dysfunkcja immunologiczna jest głównym czynnikiem napędzającym i przyczyniającym się do patologii choroby Alzheimera. Dzięki tym odkryciom centralne i obwodowe komórki odpornościowe stały się obiecującymi celami terapeutycznymi dla AD3. Poniższy protokół łączy mikroskopię świetlną i elektronową (EM) w celu uzyskania nowych informacji na temat związku między osadzaniem się blaszki Aβ a zmianami fenotypowymi mikrogleju w chorobie Alzheimera. Protokół ten umożliwia znakowanie blaszek Aβ w mysich modelach AD przy użyciu iniekcji in vivo barwnika fluorescencyjnego methoxy-X04. Methoxy-X04 to pochodna czerwieni kongijskiej, która może łatwo przekroczyć barierę krew-mózg, aby dostać się do miąższu mózgu i wiązać β-plisowane arkusze o wysokim powinowactwie. Ponieważ barwnik jest fluorescencyjny, może być stosowany do wykrywania in vivo osadzania się płytki Aβ za pomocą mikroskopii dwufotonowej4. Po związaniu z Aβ metoksy-X04 nie dysocjuje ani nie redystrybuuje się z dala od blaszek miażdżycowych i zachowuje swoją fluorescencję w czasie. Na ogół podaje się go obwodowo, aby umożliwić nieinwazyjne obrazowanie dynamiki mózgu5. Fluorescencja utrzymuje się również po utrwaleniu aldehydu, co pozwala na korelacyjne analizy pośmiertne, w tym badanie śmierci neuronów w pobliżu blaszek Aβ6.
Ten protokół wykorzystuje właściwości metoksy-X04 do selekcji sekcji mózgu myszy APPSWE/PS1A246E (APP-PS1; koekspresja podwójnej mutacji w genie APP Lys670Asn/Met671Leu, oraz ludzki wariant preseniliny PS1-A264E)7, które wykazują blaszki Aβ w określonych regionach zainteresowania (hipokamp CA1, warstwy promieniste i lacunosum-moleculare) przed wstępnym wprowadzeniem barwienia immunologicznego przeciwko markerowi mikrogleju zjonizowanemu wiązaniu wapnia cząsteczka adaptera 1 (IBA1) do wizualizacji ciał i procesów komórek mikrogleju za pomocą EM. Myszom podaje się dootrzewnowe wstrzyknięcie roztworu metoksy-X04 na 24 godziny przed ustabilizowaniem mózgu poprzez perfuzję przezsercową. Koronalne skrawki mózgu uzyskuje się za pomocą wibratomu. Skrawki zawierające hipokamp CA1 są badane pod mikroskopem fluorescencyjnym pod kątem obecności blaszek Aβ w warstwach promieniowych i lacunosum-moleculare. Barwienie immunologiczne w kierunku IBA1, tetratlenek osmu po utrwaleniu i zatopienie w żywicy z tworzywa sztucznego są następnie wykonywane na wybranych odcinkach mózgu. Po zakończeniu tego protokołu skrawki mogą zostać zarchiwizowane bez dalszej degradacji ultrastrukturalnej, gotowe do ultracienkiego przekroju i badania ultrastrukturalnego. Co ważne, blaszki są nadal fluorescencyjne po barwieniu immunologicznym różnymi przeciwciałami, na przykład IBA1, jak w niniejszym protokole. Stają się ciemniejsze niż otaczający je neuropil po utrwaleniu tetratlenku osmu, niezależnie od barwienia metoksy-X04, co pomaga dokładnie zidentyfikować obszary zainteresowania, zwykle do kilku milimetrów kwadratowych, które mają być zbadane za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego.
To podejście korelacyjne oferuje skuteczny sposób identyfikacji konkretnych sekcji mózgu do zbadania na poziomie ultrastrukturalnym. Jest to szczególnie pomocne podczas badania wczesnej patologii choroby Alzheimera, w określonych regionach lub warstwach mózgu, które mogą zawierać tylko kilka blaszek Aβ, obecnych tylko w niewielkiej części odcinków tkanki. Szczególnie w tych czasach nieefektywne byłoby stosowanie barwienia immunologicznego dla Aβ (i podwójnego znakowania dla innych markerów komórkowych, takich jak IBA1) na kilku odcinkach mózgu tylko po to, aby uzyskać niewielką frakcję zawierającą blaszki Aβ we właściwym miejscu. Ponadto wstrzyknięcie żywym myszom metoksy-X04 przed uśmierceniem i przetwarzaniem tkanek nie zagraża zachowaniu ultrastrukturalnemu. Alternatywne metody, takie jak barwienie pośmiertne czerwienią Kongo, tioflawiną S, tioflawiną T lub metoksy-X04 na utrwalonych skrawkach tkanek, wymagają barwienia różnicowania w etanolu,8-11, co powoduje stres osmotyczny i zaburza ultrastrukturę. Czerwień kongijska jest również znanym czynnikiem rakotwórczymdla ludzi 12.