Name: Obrazowanie metali w tkance mózgowej metodą ablacji laserowej - Plazma sprzężona indukcyjnie - Spektrometria mas (LA-ICP-MS) (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 5 s
Description: Poznaj metodę LA-ICP-MS do ilościowego mapowania metali w tkance mózgowej myszy. Technika ta pozwala zachować informacje przestrzenne o rozmieszczeniu żelaza i cynku, wspierając badania nad chorobami neurodegeneracyjnymi.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

DJH i PAD są wspierane przez Australian Research Council Linkage Project (LP120200081) z Agilent Technologies i ESI Ltd. Wkład BK został wsparty przez Szkołę Badawczą Uniwersytetu Ruhry PLUS, finansowaną przez niemiecką Inicjatywę Doskonałości [DFG GSC 98/3]. DJH był częściowo wspierany przez Fundację Ramaciottiego. KK jest wspierany przez Fundację Sigrid Juselius.

<ol><li>Barnham, K. J., Bush, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+metals+and+metal-targeting+compounds+in+major+neurodegenerative+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Biological metals and metal-targeting compounds in major neurodegenerative diseases.</a> Chem Soc Rev. 43 (19), 6727-6749 (2014).</li>
<li>Hare, D. J., Double, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+and+dopamine%3A+a+toxic+couple%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Iron and dopamine: a toxic couple.</a> Brain. 139 (4), 1026-1035 (2016).</li>
<li>Savory, J., Herman, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+instrumental+methods+for+the+measurement+and+speciation+of+trace+metals%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Clin+Lab+Sci%22%5BJournal%5D)">Advances in instrumental methods for the measurement and speciation of trace metals.</a> Ann Clin Lab Sci. 29 (2), 118-126 (1999).</li>
<li>New, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tools+to+study+distinct+metal+pools+in+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Trans%22%5BJournal%5D)">Tools to study distinct metal pools in biology.</a> Dalton Trans. 42 (9), 3210-3219 (2013).</li>
<li>Hare, D. J., New, E. J., de Jonge, M. D., McColl, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+metals+in+biology%3A+balancing+sensitivity%2C+selectivity+and+spatial+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Imaging metals in biology: balancing sensitivity, selectivity and spatial resolution.</a> Chem Soc Rev. 44 (17), 5941-5958 (2015).</li>
<li>Pozebon, D., Scheffler, G. L., Dressler, V. L., Nunes, M. A. G. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ja/c4ja00250d">Review of the applications of laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) to the analysis of biological samples.</a> J Anal At Spectrom. 29 (12), 2204-2228 (2014).</li>
<li>Becker, J. S., Zoriy, M. V., Dehnhardt, M., Pickhardt, C., Zilles, K. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2005/JA/b504978b">Copper, zinc, phosphorus and sulfur distribution in thin section of rat brain tissues measured by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry: possibility for small-size tumor analysis.</a> J Anal At Spectrom. 20 (9), 912(2005).</li>
<li>Hare, D. J., Austin, C., Doble, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+strategies+for+elemental+imaging+of+biological+samples+using+laser+ablation-inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Analyst%22%5BJournal%5D)">Quantification strategies for elemental imaging of biological samples using laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry.</a> The Analyst. 137 (7), 1527-1537 (2012).</li>
<li>Hare, D. J., Lear, J., Bishop, D., Beavis, A., Doble, P. A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ay/c3ay26248k">Protocol for production of matrix-matched brain tissue standards for imaging by laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry.</a> Anal Meth. 5 (8), 1915-1921 (2013).</li>
<li>Hare, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2009/MT/b816188g">Quantitative elemental bio-imaging of Mn, Fe, Cu and Zn in 6-hydroxydopamine induced Parkinsonism mouse models.</a> Metallomics. 1 (1), 53(2009).</li>
<li>Potter, D. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2008/JA/b717322a">A commercial perspective on the growth and development of the quadrupole ICP-MS market.</a> J Anal At Spectrom. 23 (5), 690(2008).</li>
<li>Lear, J., Hare, D. J., Adlard, P., Finkelstein, D., Doble, P. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/ja/c1ja10301f/">Improving acquisition times of elemental bio-imaging for quadrupole-based LA-ICP-MS.</a> J Anal At Spectrom. 27 (1), 159(2012).</li>
<li>Matusch, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+bioimaging+of+Cu%2C+Fe%2C+Zn%2C+and+Mn+in+the+MPTP+mouse+model+of+Parkinson%27s+disease+using+laser+ablation+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry+%28LA-ICP-MS%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+MAss+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Cerebral bioimaging of Cu, Fe, Zn, and Mn in the MPTP mouse model of Parkinson's disease using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS).</a> J Am Soc MAss Spectrom. 21 (1), 161-171 (2010).</li>
<li>Hare, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2014/SC/c3sc53461h">An iron-dopamine index predicts risk of parkinsonian neurodegeneration in the substantia nigra pars compacta.</a> Chem Sci. 5 (6), 2160-2169 (2014).</li>
<li>Portbury, S. D., Hare, D. J., Sgambelloni, C., Finkelstein, D. I., Adlard, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+time-course+analysis+of+changes+in+cerebral+metal+levels+following+a+controlled+cortical+impact%5BTitle%5D)+AND+%22Metallomics%22%5BJournal%5D)">A time-course analysis of changes in cerebral metal levels following a controlled cortical impact.</a> Metallomics. 8 (2), 193-200 (2016).</li>
<li>Theiner, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((LA-ICP-MS+imaging+in+multicellular+tumor+spheroids+-+a+novel+tool+in+the+preclinical+development+of+metal-based+anticancer+drugs%5BTitle%5D)+AND+%22Metallomics%22%5BJournal%5D)">LA-ICP-MS imaging in multicellular tumor spheroids - a novel tool in the preclinical development of metal-based anticancer drugs.</a> Metallomics. 8, 398-402 (2016).</li>
<li>Niedzwiecki, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+multimodal+imaging+workflow+to+visualize+metal+mixtures+in+the+human+placenta+and+explore+colocalization+with+biological+response+markers%5BTitle%5D)+AND+%22Metallomics%22%5BJournal%5D)">A multimodal imaging workflow to visualize metal mixtures in the human placenta and explore colocalization with biological response markers.</a> Metallomics. 8, 444-452 (2016).</li>
<li>Austin, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Barium+distributions+in+teeth+reveal+early-life+dietary+transitions+in+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Barium distributions in teeth reveal early-life dietary transitions in primates.</a> Nature. 498 (7453), 216-219 (2013).</li>
<li>Hare, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ja/c3ja50281c">The effect of paraformaldehyde fixation and sucrose cryoprotection on metal concentration in murine neurological tissue.</a> J Anal At Spectrom. 29, 565-570 (2014).</li>
<li>Dodt, H. -U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultramicroscopy%3A+three-dimensional+visualization+of+neuronal+networks+in+the+whole+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Meth%22%5BJournal%5D)">Ultramicroscopy: three-dimensional visualization of neuronal networks in the whole mouse brain.</a> Nat Meth. 4 (4), 331-336 (2007).</li>
<li>Hare, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+ablation-inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry+imaging+of+white+and+gray+matter+iron+distribution+in+Alzheimer%27s+disease+frontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry imaging of white and gray matter iron distribution in Alzheimer's disease frontal cortex.</a> NeuroImage. 137, 124-131 (2016).</li>
<li>Günther, D., Heinrich, C. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/1999/JA/a901648a">Enhanced sensitivity in laser ablation-ICP mass spectrometry using helium-argon mixtures as aerosol carrier.</a> J Anal At Spectrom. 14 (9), 1363-1368 (1999).</li>
<li>Austin, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/ja/c0ja00267d">Factors affecting internal standard selection for quantitative elemental bio-imaging of soft tissues by LA-ICP-MS.</a> J Anal At Spectrom. 26 (7), 1494-1501 (2011).</li>
<li>Hare, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+elemental+bio-imaging+of+Fe%2C+Zn%2C+Cu%2C+Mn+and+P+in+a+6-hydroxydopamine+lesioned+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Metallomics%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional elemental bio-imaging of Fe, Zn, Cu, Mn and P in a 6-hydroxydopamine lesioned mouse brain.</a> Metallomics. 2 (11), 745-753 (2010).</li>
<li>Osterholt, T., Salber, D., Matusch, A., Becker, J. S., Palm, C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380611001230">IMAGENA: Image Generation and Analysis - An interactive software tool handling LA-ICP-MS data.</a> Int J Mass Spectrom. 307 (1-3), 232-239 (2011).</li>
<li>Uerlings, R., Matusch, A., Weiskirchen, R. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387380615004029">Reconstruction of Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) Spatial Distribution Images in Microsoft Excel 2007.</a> Int J Mass Spectrom. 395, 27-35 (2015).</li>
<li>Paul, B., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/sc/2015/c5sc02231b">Visualising mouse neuroanatomy and function by metal distribution using laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry imaging.</a> Chem Sci. 6 (10), 5383-5393 (2015).</li>
<li>Paton, C., Hellstrom, J., Paul, B., Woodhead, J., Hergt, J. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2011/JA/c1ja10172b">Iolite: Freeware for the visualisation and processing of mass spectrometric data.</a> J Anal At Spectrom. 26 (12), 2508(2011).</li>
<li>Lein, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome-wide+atlas+of+gene+expression+in+the+adult+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Genome-wide atlas of gene expression in the adult mouse brain.</a> Nature. 445 (7124), 168-176 (2007).</li>
<li>Hare, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+atlas+of+iron%2C+copper%2C+and+zinc+in+the+mouse+cerebrum+and+brainstem%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional atlas of iron, copper, and zinc in the mouse cerebrum and brainstem.</a> Anal Chem. 84 (9), 3990-3997 (2012).</li>
<li>Hjornevik, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+atlas+system+for+mouse+and+rat+brain+imaging+data%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+Neuroinform%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional atlas system for mouse and rat brain imaging data.</a> Frontiers Neuroinform. 1, 4(2007).</li>
<li>Bishop, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/JA/C5JA00293A">Elemental bio-imaging using laser ablation-triple quadrupole-ICP-MS.</a> J Anal At Spectrom. 31 (1), 197-202 (2016).</li>
<li>Balcaen, L., Bolea-Fernandez, E., Resano, M., Vanhaecke, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inductively+coupled+plasma+-+tandem+mass+spectrometry+%28ICP-MS%2FMS%29%3A+a+powerful+and+universal+tool+for+the+interference-free+determination+of+%28ultra%29trace+elements+-+a+tutorial+review%5BTitle%5D)+AND+%22Analytica+Chimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Inductively coupled plasma - tandem mass spectrometry (ICP-MS/MS): a powerful and universal tool for the interference-free determination of (ultra)trace elements - a tutorial review.</a> Analytica Chimica Acta. 894, 7-19 (2015).</li>
<li>Van Malderen, S. J. M., Managh, A. J., Sharp, B. L., Vanhaecke, F. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ja/c5ja00430f">Recent developments in the design of rapid response cells for laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry and their impact on bioimaging applications.</a> J Anal At Spectrom. 31, 423-439 (2016).</li>
</ol>

RWH i COC są opłacanymi pracownikami ESI Ltd., FF i TPH są opłacanymi pracownikami Agilent Technologies Australia.

Obrazowanie metali w tkance neurologicznej to tylko jeden z przykładów tego, jak ten protokół może dostarczyć użytecznych informacji na temat rozmieszczenia i ilości metali w dowolnej matrycy biologicznej. Chociaż przygotowanie standardowych materiałów referencyjnych może być żmudne, jest to eksperyment, który można przeprowadzić jednorazowo i zarchiwizować do późniejszego wykorzystania.
LA-ICP-MS ma pewne zalety w porównaniu z alternatywnymi metodami, takimi jak synchrotronowa mikroskopia fluorescencyjna rentgenowska, głównie pod względem dostępności i czułości. Istnieją jednak pewne wady, które należy wziąć pod uwagę podczas przygotowywania eksperymentu z użyciem LA-ICP-MS, i jako taka jest często przydatną techniką uzupełniającą do obrazowania chemicznego, która obejmuje alternatywne techniki analizy metali, a także histochemię porównawczą5.
Zgodność ze znanymi cechami anatomicznymi mózgu myszy może dostarczyć użytecznych informacji na temat możliwego związku funkcjonalnego między poziomami metalu a rozmieszczeniem przestrzennym. Wcześniej korzystaliśmy z internetowego zasobu Allen Brain Atlas, który jest ogólnodostępnym repozytorium danych anatomicznych i ekspresji genów w mózgu myszy C57BL/6 w celu zbadania korelacji przestrzennej zarówno ekspresji enzymów zależnych odmetalu14, jak i neuroanatomii27,30. Dostępne są również inne zasoby, takie jak Rodent Brain WorkBench31, które pomagają w rejestracji i ustawianiu obrazów metali, aby pomóc w prawidłowej identyfikacji rozmieszczenia metalu w często małych obszarach anatomicznych.
Zastosowania tej techniki są przydatne w ocenie, jak zmieniają się poziomy i dystrybucja metali w mikroskali zarówno podczas normalnych zdarzeń życiowych (np. starzenie się), jak i w stanach chorobowych; a także badanie wpływu zarówno związków zawierających metale, jak i leków zaprojektowanych do celowania w metabolizm metali. Obecnie głównymi ograniczeniami LA-ICP-MS jako techniki obrazowania do przestrzennej oceny rozkładu metali są przepustowość i czułość. Istnieje kompromis między szybkością analizy a rozdzielczością przestrzenną 5,12, przy czym obrazy o wyższej rozdzielczości wymagają dłuższego czasu analizy. Technika ta jest dobrze dostosowana do pierwiastków biologicznych w wyższych stężeniach, chociaż pierwiastki takie jak mangan, kobalt i selen są ograniczone ze względu na ich niską obfitość w normalnych tkankach i/lub ograniczenia w ich wykrywaniu przez konwencjonalny ICP-MS. Nowe osiągnięcia w technologii ICP-MS, takie jak wprowadzenie analizatorów masy z potrójnym kwadrupolem, pozwalają na ukierunkowane wykrywanie trudnych analitów, takich jak selen32 przy wyższych czułościach33. Postęp zarówno w projektowaniu spektrometrii laserowej, jak i spektrometrii mas będzie polegał na dalszym rozwoju tej techniki obrazowania, zwiększając szybkość analizy i czułość34.

Unikalna chemia redoks metali ułatwia szereg funkcji neurologicznych, w tym transdukcję sygnału, produkcję energii i syntezę neuroprzekaźników. W wielu głównych chorobach neurodegeneracyjnych dyshomeostaza tych metali została zarówno zaangażowana w patogenezę choroby, jak i zidentyfikowana jako potencjalne nowe cele interwencji terapeutycznej1. Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób metale są zaangażowane w stany takie jak choroba Alzheimera i Parkinsona (odpowiednio AD i PD), konieczne jest zmierzenie, jak zmienia się rozmieszczenie i poziomy metali w regionach, na które niekorzystnie wpływa proces chorobowy. Zmiany te często wskazują na subtelne zmiany w reakcjach biochemicznych, które mogą być ściśle związane z procesami inicjującymi śmierć komórki, takimi jak nasz niedawno zaproponowany mechanizm neurotoksyczności żelaza i dopaminy w PD2.
Tradycyjnie, poziomy metali w określonych obszarach anatomicznych zostały osiągnięte poprzez staranne wycięcie, trawienie i analizę przy użyciu szeregu technik analitycznych3. Jednak takie podejście powoduje utratę informacji przestrzennej, która może mieć kluczowe znaczenie, gdy badane stany chorobowe obejmują małe, dobrze zdefiniowane regiony lub określone typy komórek. Dostępnych jest wiele metod analitycznych do wizualizacji metali w układach biologicznych, od nienaruszonych próbek po skrawki tkanek oraz w dwóch i trzech wymiarach, przy użyciu spektroskopii emisyjnej, sond fluorescencyjnych i spektrometrii mas4. Każda technika ma zalety i wady dotyczące czułości, selektywności związków chemicznych i rozdzielczości przestrzennej, którą można osiągnąć. Aby uzyskać pełny przegląd zakresu dostępnych technik, zobacz przegląd autorstwa Hare i wsp.5.
Metody oparte na spektrometrii mas (MS) są najbardziej czułą z tych technik, zdolną do pomiaru najbardziej istotnych biologicznie metali w ich natywnym stężeniu6. Obrazowanie ablacji laserowej - plazma sprzężona indukcyjnie - spektrometria mas (LA-ICP-MS) wykorzystuje skupioną wiązkę lasera ultrafioletowego o średnicy od 1 do >100 μm (lub szerokości, gdy używany jest kształt wiązki czworobocznej), pod którą przechodzi próbka7. Informacje ilościowe można uzyskać poprzez reprezentatywną ablację standardowych materiałów referencyjnych, które mogą być wytwarzane przy użyciu różnych podejść8, z których każde ma inny stopień trudności technicznej i praktyczności analitycznej. Najpowszechniejsze podejście wykorzystuje dopasowywanie matrycy, w którym wzorzec o dominującym składzie chemicznym porównywalnym do składu próbki jest przygotowywany przez wzbogacanie docelowym analitem i dokładnie oceniany pod kątem jednorodności i bezwzględnego stężenia metalu za pomocą niezależnych metod analitycznych9,10. Ablacja przygotowanych wzorców może być następnie wykorzystana do celów kalibracji zewnętrznej, co pozwala na wyodrębnienie danych o stężeniu z wynikowego obrazu próbki na piksel.
Rozdzielczość obrazu zależy zarówno od wielkości wiązki, jak i prędkości, z jaką próbka jest skanowana. Standardowy ICP-MS o konstrukcji kwadrupolowej (który stanowi ponad 90% wszystkich zainstalowanych systemów ICP-MS na całym świecie11) jest sekwencyjnym analizatorem masy, w którym detektor masy przechodzi przez wszystkie wybrane proporcje masy do ładunku (m/z), zamiast zbierać dane jednocześnie. W związku z tym czas akwizycji dla każdego cyklu mas musi być równy czasowi potrzebnemu na pokonanie przez próbkę jednej szerokości wiązki laserowej, aby zapewnić uzyskanie piksela reprezentatywnego dla pożądanej rozdzielczości12. Wybór wielkości wiązki laserowej jest kluczowym parametrem, który ma znaczący wpływ zarówno na czułość, jak i całkowity czas analizy. Ponieważ ablacja laserowa fizycznie usuwa materiał, który jest zmiatany do ICP-MS przez gaz nośny argonu, ilość materii, która może być fizycznie wykryta przez analizator masy, jest zgodna z prawem odwrotności kwadratu. Na przykład zmniejszenie średnicy wiązki laserowej z 50 - 25 μm powoduje czterokrotne zmniejszenie ablowanego materiału. Dodatkowo, jako metoda skanowania, mniejsze średnice wiązki wydłużają całkowity czas potrzebny na ablację wybranego obszaru. W związku z tym projekt eksperymentalny jest niezbędny, aby zrównoważyć niezbędną rozdzielczość przestrzenną z potrzebami w zakresie czułości i ograniczeniami czasowymi.
Obrazowanie za pomocą LA-ICP-MS zostało zastosowane do szeregu próbek, matryc i stanów chorobowych, w tym do zwierzęcych modeli zaburzeń neurologicznych13,14, urazowe uszkodzenie mózgu15, dystrybucja leków przeciwnowotworowych zawierających metale16, narażenie na toksyny w łożysku<klasa sup="xref">17 i rozkład metali w zębach jako biomarker diety we wczesnym okresie życia Przejścia. 18 W tym protokole opisujemy ogólną metodę obrazowania żelaza, miedzi i w mózgu myszy WT w rozdzielczości 30 μm, choć można ją łatwo dostosować do różnych typów próbek i wyników eksperymentów, w zależności od potrzeb analityka.

<table><tbody><tr><td>Szkiełka mikroskopowe ze szkła sodowego</td><td>nie</td><td></td> dotyczy <td>Typowe szkiełka są odpowiednie do wszystkich eksperymentów</td></tr><tr><td>Ostrza mikrotomowe pokryte PTFE</td><td>C.L. Stuckey</td><td>DT315R50</td><td>Rozmiar ostrza zależy od uchwytu ostrza kriostatu. Sprawdź przed złożeniem zamówienia.</td></tr><tr><td>Parafomaldehyd (PFA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>16005</td><td>Dowolny dostawca odpowiedni</td></tr><tr><td>Sacharoza</td><td>nie</td><td>dotyczy</td><td>Nie dotyczy Odpowiedni jest biały cukier klasy handlowej</td></tr><tr><td>Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P5368</td><td>Wymienione wstępnie zmieszane saszetki, które można przygotować zgodnie z normalnymi protokołami laboratoryjnymi</td></tr><tr><td>Ksylen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>247624</td><td>Dowolny dostawca odpowiedni</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E7023</td><td>Dowolny dostawca odpowiedni</td></tr><tr><td>Mózg jagnięcy</td><td>nie</td><td>dotyczy</td><td>Dostępny u większości lokalnych rzeźników</td></tr><tr><td>Sole metali</td><td>nie</td><td>dotyczy</td><td>dotyczy Używaj rozpuszczalnych w wodzie soli metali zawierających pożądane anality</td></tr><tr><td>Homogenizator tkankowy Omni TH</td><td>Omni Inc</td><td>THP115</td><td>Odpowiednie są alternatywne homogenizatory</td></tr><tr><td>Sondy homgenizatora z poliwęglanu</td><td>Omni Inc</td><td>TH115-PCRH</td><td></td></tr><tr><td>Mikrofalowe urządzenie do wytrawiania</td><td>nie dotyczy</td><td></td><td>Opcjonalnie. Patrz rozdział 2</td></tr><tr><td>Probówki do mikrofuge o pojemności 1,5 ml</td><td>TechnoPlas</td><td>P4010</td><td>Rurki polipropylenowe bez metalu. Odpowiednie są również probówki myte kwasem</td></tr><tr><td>65% kwas azotowy</td><td>Merk Millipore</td><td>100441</td><td>Klasa do analizy śladowej</td></tr><tr><td>30% nadtlenek wodoru</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>95321</td> Jednorazowe krioformy do <td>analizy śladowej</td></tr><tr><td>10 x 10 mm</td><td>Ted Pella</td><td>27181</td><td></td></tr><tr><td>Izopentan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>76871</td><td></td></tr><tr><td>Ciekły azot</td><td>nie dotyczy</td><td>nie dotyczy</td><td>Zastosowanie lokalny dostawca</td></tr><tr><td>NWR213 System ablacji laserowej</td><td>ESI Ltd</td><td>n/a</td><td>Używany w tych eksperymentach. Inni producenci odpowiedni, mogą wymagać modyfikacji protokołu</td></tr><tr><td>Agilent 8800 Series ICP-MS</td><td>Agilent Technologies</td><td>n/a</td><td>Używany w tych eksperymentach. Inni producenci odpowiedni, mogą wymagać modyfikacji protokołu</td></tr><tr><td>Iolite</td><td>Iolite Software</td><td>n/a</td><td>Dostępne od http://iolite-software.com/. Dostępne są inne metody, patrz protokół</td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>IGOR Pro</td><td>Wave Metrics</td><td>n/a</td><td>Dostępne od https://www.wavemetrics.com/products/igorpro/igorpro.htm</td></tr></tbody></table>

obrazowanie metali w tkance mózgowej metodą ablacji laserowej - plazma sprzężona indukcyjnie - spektrometria mas (la-icp-ms)

Imaging Metals in Brain Tissue by Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry (LA-ICP-MS)

Metale są powszechnie spotykane w organizmie, a ich biologiczna rola jest podyktowana zarówno ich reaktywnością chemiczną, jak i obfitością w określonym regionie anatomicznym. W mózgu metale mają wysoce podzieloną dystrybucję, w zależności od podstawowej funkcji, jaką pełnią w ośrodkowym układzie nerwowym. Obrazowanie przestrzennego rozmieszczenia metali dostarczyło unikalnego wglądu w architekturę biochemiczną mózgu, umożliwiając bezpośrednią korelację między regionami neuroanatomicznymi a ich znaną funkcją w odniesieniu do procesów zależnych od metali. Ponadto kilka zaburzeń neurologicznych związanych z wiekiem charakteryzuje się zaburzoną homeostazą metali, która często ogranicza się do małych obszarów mózgu, które w przeciwnym razie są trudne do analizy. W tym miejscu opisujemy kompleksową metodę ilościowego obrazowania metali w mózgu myszy, wykorzystującą ablację laserową - plazmę sprzężoną indukcyjnie - spektrometrię mas (LA-ICP-MS) oraz specjalnie zaprojektowane oprogramowanie do przetwarzania obrazu. Koncentrując się na żelazie, miedzi i, które są trzema najliczniejszymi i najważniejszymi metalami istotnymi dla chorób w mózgu, opisujemy podstawowe etapy przygotowania próbek, analizy, pomiarów ilościowych i przetwarzania obrazu w celu stworzenia map rozmieszczenia metali w zakresie rozdzielczości o niskiej rozdzielczości mikrometrowej. Technika ta, mająca zastosowanie do każdego przekroju tkanki, jest w stanie wykazać bardzo zmienny rozkład metali w narządzie lub układzie i może być wykorzystana do identyfikacji zmian w homeostazie metali i poziomach bezwzględnych w drobnych strukturach anatomicznych.

Aby zademonstrować możliwości tej metody obrazowania LA-ICP-MS, przedstawiono prosty eksperyment z wykorzystaniem pojedynczego przekroju mózgu myszy WT C57BL/6, przedzielonego w miejscu ciała modzelowatego i pociętego w płaszczyźnie czołowej. Opisano również schemat analizy danych przy użyciu programu Biolite (Rysunek 1), zgodnie z opisem w sekcjach 6 i 7, a także sposób uzyskania reprezentatywnego obrazu rozkładu metali w analizowanym przekroju (Rysunek 2).
Jak widać, rozkład metali w mózgu myszy jest zróżnicowany w zależności od regionu anatomicznego. Można to przypisać różnym rolom, jakie metale, a dokładniej białka, z którymi są one związane, pełnią w każdym obszarze mózgu27. Na przykład żelazo wykazuje tendencję do wyższych stężeń w śródmózgowiu oraz wzdłuż zakrętu zębatego, podczas gdy cynk występuje najobficiej w obszarach korowych. Węgiel, który jest powszechnie stosowanym standardem wewnętrznym8, jest rozłożony homogenicznie. Mapy pierwiastkowe (Rycina 2) mogą być szczególnie użyteczne w połączeniu z istniejącymi atlasami anatomicznymi i funkcjonalnymi29, gdzie informacje o kolokalizacji metali oraz ekspresji specyficznych białek wiążących metale mogą dostarczyć wglądu w funkcje metali w danym regionie mózgu lub zmiany w poziomach metali powiązane z zidentyfikowaną biomolekułą związaną z chorobą. Zastosowanie opisanego podejścia, które jest zoptymalizowane dla szerszego zakresu analitów, wyklucza wysoką czułość w przypadku pierwiastków występujących w niskich ilościach, takich jak mangan; metody te można jednak dostosować, aby skupić się głównie na tym analitycie poprzez zwiększenie czasu przebywania (dwell time) kosztem innych mierzonych mas.
Główną zaletą wykorzystania obrazowania za pomocą LA-ICP-MS jest możliwość obserwacji względnych różnic w stężeniu i rozkładzie metali pomiędzy grupami eksperymentalnymi. Wcześniej wykorzystaliśmy tę technikę do wykazania zwiększonego poziomu żelaza po działaniu neurotoksyny imitującej PD2,10, a także zmian poziomu żelaza w korze mózgowej w tkankach ludzkich z chorobą Alzheimera21. Protokół opisany w niniejszym opracowaniu można łatwo dostosować do dowolnego innego rodzaju tkanki, wprowadzając minimalne poprawki do wymienionych metod.
<img alt="Wieloetapowy schemat analizy danych, wykresy i obrazowanie w badaniach naukowych." src="/files/ftp_upload/55042/55042fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Schemat przetwarzania obrazów. Schemat uzupełniający sekcje 6 i 7, przedstawiający konwersję surowych danych rozdzielczych w czasie z ICP-MS na ilościowe obrazy rozkładu metali w mózgu myszy. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55042/55042fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Analiza rozkładu pierwiastków; obrazy jonowe Mn55, Cu63, Fe56, Zn66 w eksperymencie spektroskopowym." src="/files/ftp_upload/55042/55042fig2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: Typowy rozkład pierwiastków biometali w mózgu myszy. Reprezentatywne mapy pierwiastków z koronalnego przekroju o grubości 30 µm pojedynczej półkuli mózgu myszy analizowanego metodą LA-ICP-MS. Obrazy dla węgla-13 (C13), magnezu-24 (Mg24) i fosforu-31 (P31) przedstawione w złotych skalach kolorystycznych (liczba zliczeń na sekundę; CPS) (górny rząd). Obrazy ilościowe (dolny rząd) dla manganu-55 (Mn55), miedzi-63 (Cu63), żelaza-56 (Fe56) i cynku-66 (Zn66) przedstawione w odpowiadających im skalach kolorystycznych BlueHot (µg g-1). Całkowity czas analizy przekroju mózgu wyniósł około 5 h. Pasek skali = 2 mm. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55042/55042fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Uzupełniający plik kodu 1. Kod Python o otwartym kodzie źródłowym opisany w punkcie 6.1, który można modyfikować za pomocą odpowiedniego edytora Python zgodnie z metodą eksportu danych producenta ICP-MS. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55042/CopyFilesFromSubDirs_3.txt" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Ilościowe mapowanie metali w tkance za pomocą ablacji laserowej - plazma sprzężona indukcyjnie - spektrometria mas (LA-ICP-MS) to czuła technika analityczna, która może dostarczyć nowego wglądu w to, jak metale uczestniczą w normalnych funkcjach i procesach chorobowych. W tym miejscu opisujemy protokół ilościowego obrazowania metali w cienkich odcinkach tkanki neurologicznej myszy.

Obrazowanie metali w tkance mózgowej metodą ablacji laserowej - Plazma sprzężona indukcyjnie - Spektrometria mas (LA-ICP-MS)

Metals are found ubiquitously throughout an organism, with their biological role dictated by both their chemical reactivity and abundance within a ...

Ogólnym celem tej metody jest ilościowe określenie rozkładu przestrzennego metali w przekrojach tkanek przy użyciu spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie po ablacji laserowej. Metoda ta pozwala odpowiedzieć na kluczowe pytania zarówno z zakresu biologii podstawowej, jak i badań nad chorobami, szczególnie w przypadku schorzeń, w których biochemia metali bierze udział w patologii choroby. Główną zaletą tej techniki jest zachowanie informacji przestrzennej o metalach, która jest tradycyjnie tracona podczas stosowania standardowych technik analizy metali.Implikacje tej techniki rozciągają się na terapię i diagnostykę chorób neurodegeneracyjnych, ponieważ pozwala ona monitorować zmiany poziomu metali w obszarach mózgu wykazujących obumieranie komórek. Zazwyczaj osoby rozpoczynające pracę z tą metodą mogą napotykać trudności podczas przygotowywania tych długich i złożonych eksperymentów. Wizualna demonstracja tej metody jest kluczowa, ponieważ projektowanie eksperymentu i analiza danych mogą być wymagające, gdyż każdy etap musi zostać wykonany w określonej kolejności.W pierwszej kolejności umieść próbkę tkanki mózgowej oraz wszystkie standardy tkankowe dopasowane macierzyście w komorze ablacji laserowej. Upewnij się, że próbki znajdują się w głębi ostrości kamery LACCD. Zamknij drzwi komory i dokręć śruby palcami.Następnie w oprogramowaniu ICPMS otwórz zawór gazu nośnego i ustaw natężenie przepływu na 1,2 liters per minute. W oprogramowaniu LA przeprowadź 30-minutowe płukanie komory ablacji gazem nośnym. W przypadku komory ablacji o objętości dwóch jednostek, co dziesięć minut przesuń stolik z próbką w każdy narożnik komory, aby zmniejszyć ilość pozostałego w niej powietrza.Włącz urządzenie ICPMS i pozostaw je do rozgrzania przez dwie godziny. Podczas rozgrzewania instrumentu, w oprogramowaniu do ablacji laserowej wyznacz linię ablacji o długości około trzech milimetrów na powierzchni pierwszego standardu tkankowego. Kliknij linię ablacji i ustaw domyślną średnicę wiązki, prędkość skanowania oraz fluencję promieniowania.Powtórz linię sześć razy, zachowując odstępy między liniami równe średnicy wiązki. Powtórz ten proces dla każdego wzorca. Następnie, używając narzędzia do rysowania linii, wyznacz obszar ablacji na próbce, zaczynając od górnego lewego rogu i przechodząc przez najszerszy punkt próbki, stosując te same parametry, co w przypadku wzorców.Powtórz linię w razie potrzeby, aby zapewnić pełne pokrycie próbki, zachowując te same odstępy, co w przypadku standardów. Następnie wyznacz zestaw linii do okresowego skanowania standardów, nie później niż po 20 godzinach skanowania próbki lub pomiędzy każdą próbką. Dodaj skan standardów na koniec eksperymentu.Na podstawie długości linii i prędkości skanowania określ czas analizy dla linii próbki i standardu. Następnie utwórz nową partię w oprogramowaniu ICPMS i wybierz analizę rozdzieloną w czasie. Wybierz interesujące wartości stosunku masy do ładunku i ustaw czasy całkowania dla każdego stosunku tak, aby całkowity czas całkowania dla jednego cyklu wynosił 0,25 s.Zapisz partię. W przypadku standardowej partii wprowadź czas analizy dla każdej linii, dodając 15 sekund buforu w celu uwzględnienia czasu rozgrzewania lasera i czasu płukania. Ustaw listę przebiegów próbek z akwizycją dla każdej linii standardu.W przypadku partii próbek należy powielić partię standardów i odpowiednio dostosować czasy oraz liczbę akwizycji do wzoru ablacji próbek. Po rozgrzaniu spektrometru ICPMS należy dodać pierwszą partię do kolejki i upewnić się, że oprogramowanie oczekuje na sygnał wyzwalający z urządzenia LA. Następnie w oprogramowaniu LA należy włączyć zasilacz lasera oraz ustawić czasy rozgrzewania i płukania lasera.Uruchom sekwencję lasera i sprawdź, czy ICPMS prawidłowo rozpoczyna zbieranie danych po ablacji. Po zebraniu danych wyodrębnij wartości dla wzorców z plików CSV. Wykonaj korektę linii bazowej i wyeliminuj sygnał tła.Zidentyfikuj spadki sygnału spowodowane dziurami w standardach tkankowych. Zamaskuj te obszary o niskim sygnale, a następnie wyeksportuj dane do arkusza kalkulacyjnego. Oblicz współczynnik konwersji z CPS na PPM dla każdego zidentyfikowanego pierwiastka.Powtórz ten proces dla każdego standardu. Następnie uruchom oprogramowanie do ilościowej analizy obrazu i zaimportuj dane próbek z plików CSV. Wybierz kilka obszarów tła, aby zastosować korekcję tła.Wybierz narzędzie do edycji wykresów, kliknij prawym przyciskiem myszy na obraz i wybierz opcję modyfikacji wyglądu obrazu (modify image appearance). Zmień pierwszy kolor przy Z na dużą wartość ujemną i kliknij „gotowe” (done), aby wzmocnić sygnał tła. Następnie w karcie standardów (standards tab) wprowadź współczynniki korekcji CPS PPM dla każdego standardu i kliknij „start” (go).Otwórz przeglądarkę danych w karcie danych, kliknij prawym przyciskiem myszy na poprawiony plik obrazu i wybierz opcję nowego obrazu. Otwórz okno modyfikacji wyglądu obrazu i ustaw tabelę kolorów oraz skalę. Użyj narzędzia dodawania adnotacji, aby umieścić skalę kolorów na obrazie.Dostosuj skalę kolorów w oknie skali kolorów. Po pokolorowaniu i opisaniu obrazu skopiuj i wklej go do innego programu lub wyeksportuj go z oprogramowania do tworzenia obrazów. Aby aktywować narzędzia ROI, wybierz przetwarzanie obrazu z pakietów analizy i wybierz obraz.W karcie obrazu kliknij ROI i rozpocznij rysowanie ROI. Wybierz obszar zainteresowania, a następnie kliknij finish ROI. W karcie obrazu kliknij stats, aby uzyskać dane ROI.Skopiuj i wklej dane do arkusza kalkulacyjnego, pamiętając o zapisywaniu zmian po dodaniu każdego ROI. Powtarzaj ten proces w razie potrzeby. Przy użyciu tej techniki zbadano zawartość i rozkład metali w mózgu myszy typu dzikiego.Poniżej przedstawiono rozkłady węgla, magnezu i fosforu w przeliczeniu na liczbę zliczeń na sekundę. Przedstawiono obrazy ilościowe dla manganu, miedzi, żelaza i cynku. Rozkład węgla posłużył jako standard wewnętrzny.Żelazo występowało w największym stężeniu w śródmózgowiu oraz w zakręcie zębatym. Cynk występował w największym stężeniu w obszarach korowych. Informacje z tych obrazów mogą następnie służyć do śledzenia ekspresji i funkcjonalności białek wiążących metale. Po opanowaniu techniki, prawidłowo przygotowany eksperyment trwający kilka dni można zestawić w ciągu godziny.Podczas wykonywania tej procedury ważne jest zsynchronizowanie linii ablacji oraz plików danych z ICPMS. Po zastosowaniu tej procedury można przeprowadzić dodatkowe metody, takie jak barwienie histologiczne sąsiednich przekrojów, aby uzyskać dodatkowe informacje, np. o kolokalizacji metali z określonymi białkami. Pomysł na tę metodę pojawił się u nas podczas chęci zbadania, w jaki sposób zmieniają się poziomy metali w modelach laboratoryjnych choroby Parkinsona.Choć metodę tę można wykorzystać do uzyskania wglądu w procesy neurodegeneracji, może ona być również stosowana dla różnych typów tkanek i stanów chorobowych, w tym dla tkanek ludzkich oraz szerokiego zakresu matryc biologicznych. Po opracowaniu ta technika utorowała drogę badaczom z dziedziny neuronauki do badania zmian poziomów metali zarówno w próbkach ludzkich, jak i w zwierzęcych modelach chorób. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dokładne wyobrażenie o tym, jak przygotować eksperyment z wykorzystaniem ablacji laserowej ICPMS.Należy pamiętać, że praca z materiałem biologicznym może być niezwykle niebezpieczna, dlatego podczas wykonywania tej procedury zawsze należy przestrzegać środków ostrożności, takich jak stosowanie odpowiedniego sprzętu ochrony osobistej.

imaging-metals-brain-tissue-laser-ablation-inductively-coupled-plasma

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Laserowa ablacja z jonizacją elektrosprayową (LAESI) jest źródłem jonów dla spektrometrii mas pracującym pod ciśnieniem atmosferycznym. W trybie obrazowania laser średniofalowy w podczerwieni bada rozkład cząsteczek w przekroju tkanki lub biofilmie. Technika ta stanowi nowe podejście do różnorodnych badań bioanalitycznych prowadzonych w natywnych warunkach doświadczalnych.

Obrazowanie molekularne tkanek biologicznych i biofilmów w ciśnieniu atmosferycznym przy użyciu spektrometrii mas LAESI

Źródło: Hare, D. J., et.al.  Obrazowanie metali w tkance mózgowej metodą ablacji laserowej - plazma sprzężona indukcyjnie - spektrometria mas (LA-ICP-MS). J. Vis. Exp. (2017)Ten film demonstruje zastosowanie spektrometrii mas plazmy sprzężonej indukcyjnie z ablacją laserową (LA-ICP-MS) do wizualizacji i ilościowego określenia rozkładu metali w tkance mózgowej myszy. Protokół obejmuje ablację laserową w celu wytworzenia aerozolu cząstek próbki, jonizację cząstek w plazmie wysokotemperaturowej...

Spektrometria mas plazmy sprzężonej z ablacją laserową do wizualizacji metali w tkance mózgowej myszy

Dithranol (DT; 1,8-dihydroxy-9,10-dihydroanthracen-9-on) został wcześniej zgłoszony jako matryca MALDI do obrazowania tkanek małych cząsteczek; protokoły użycia DT do obrazowania MALDI endogennych lipidów na powierzchni skrawków tkanek za pomocą dodatniego jonu MALDI-MS na ultrawysokiej rozdzielczości instrument kwadrupol-FTICR są dostępne tutaj.

Dithranol jako matryca do obrazowania desorpcji/jonizacji laserowej wspomaganej matrycą na spektrometrze mas z cyklotronem z transformacją Fouriera

Laserowa spektroskopia rozpadu przeprowadzona na cienkich narządach i tkankach nowotworowych skutecznie wykryła naturalne pierwiastki i sztucznie wstrzyknięty gadolin (Gd), emitowany z nanocząstek opartych na Gd. Obrazy pierwiastków chemicznych osiągnęły rozdzielczość 100 μm i czułość ilościową poniżej mM. Kompatybilność zestawu ze standardową mikroskopią optyczną podkreśla jego potencjał do dostarczania wielu obrazów tej samej tkanki biologicznej.

Spektroskopia rozpadu indukowanego laserem: nowe podejście do mapowania i kwantyfikacji nanocząstek w tkance narządowej

Chromatografia wykluczania wielkości z łącznikiem plazmy sprzężonej indukcyjnie - spektrometria mas (ICP-MS) to potężne narzędzie do pomiaru zmian w obfitości metaloprotein bezpośrednio z próbek biologicznych. W tym miejscu opisujemy zestaw wzorców metaloprotein używanych do szacowania masy cząsteczkowej i ilości metalu związanego z nieznanymi białkami.

Standardy ilościowej analizy metaloproteomicznej z wykorzystaniem wykluczenia wielkości ICP-MS

Źródło obrazowania spektrometrią mas (MSI) działające pod ciśnieniem atmosferycznym zostało opracowane przez sprzężenie desorpcji laserowej w średniej podczerwieni i post-jonizacji elektrorozpylania. Egzogenna matryca lodowa została wykorzystana jako matryca pochłaniająca energię, aby ułatwić rezonansową desorpcję materiału związanego z tkanką. Ten manuskrypt zawiera protokół krok po kroku do wykonywania IR-MALDESI MSI u noworodków całego ciała.

Obrazowanie spektrometrii mas całego ciała za pomocą jonizacji elektronatryskowej z desorpcją laserową wspomaganą matrycą w podczerwieni (IR-MALDESI)

Obrazowanie molekularne z laserową desorpcją/jonizacją wspomaganą matrycą, spektrometria mas (MALDI-IMS) pozwala na jednoczesne mapowanie wielu analitów w próbkach biologicznych. W tym miejscu przedstawiamy protokół wykrywania i wizualizacji białka β amyloidu w tkankach mózgowych choroby Alzheimera i próbkach mózgowej angiopatii amyloidowej za pomocą MALDI-IMS.

Wizualizacja złogów β amyloidu w ludzkim mózgu za pomocą spektrometrii mas z desorpcją/jonizacją laserową wspomaganą matrycą

Ten protokół przedstawia przepływ pracy dla sub-mm wizualizacji 2D wielu labilnych nieorganicznych składników odżywczych i zanieczyszczeń rozpuszczonych za pomocą gradientów dyfuzyjnych w cienkich warstwach (DGT) w połączeniu z obrazowaniem spektrometrii mas. Pobieranie próbek substancji rozpuszczonych i analiza chemiczna o wysokiej rozdzielczości są szczegółowo opisane w celu ilościowego mapowania substancji rozpuszczonych w ryzosferze roślin lądowych.

Dwuwymiarowa wizualizacja i kwantyfikacja labilnych, nieorganicznych składników odżywczych roślin i zanieczyszczeń w glebie

Farmakoterapia polegająca na zastępowaniu dopaminy za pomocą L-DOPA jest najczęściej stosowanym leczeniem objawowym choroby Parkinsona, jednak wiąże się z efektami ubocznymi, w tym z mimowolnymi, nieprawidłowymi ruchami, określanymi mianem dyskinezy 1. W niniejszym materiale przedstawiono protokół obrazowania metodą spektrometrii mas MALDI, który pozwala wykryć zmiany w poziomach neuropeptydów w mózgu szczura związane z dyskinezą.

Obrazowanie spektrometrią mas MALDI neuropeptydów w chorobie Parkinsona

Celem tej techniki jest ocena funkcji neurotransmitera serotoniny (5-HT) u żywego, oddychającego swobodnie zwierzęcia z wykorzystaniem farmakologicznego obrazowania rezonansem magnetycznym (phMRI) oraz dożylnego podania fluoksetyny, będącej selektywnym inhibitorem zwrotnego wychwytu serotoniny (SSRI).

Zastosowanie fMRI z wyzwaniem farmakologicznym w badaniach przedklinicznych: aplikacja do układu 5-HT

Poznaj metodę LA-ICP-MS do ilościowego mapowania metali w tkance mózgowej myszy. Technika ta pozwala zachować informacje przestrzenne o rozmieszczeniu żelaza i cynku, wspierając badania nad chorobami neurodegeneracyjnymi.

Obrazowanie metali w tkance mózgowej metodą ablacji laserowej - Plazma sprzężona indukcyjnie - Spektrometria mas (LA-ICP-MS)

Przeglądaj więcej filmów