$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Как уже упоминалось выше, почти половина полушария головного мозга заморожена и доступна для молекулярных исследований с использованием ДНК, РНК или белка. Исторически сложилось так, что исследования с использованием посмертных тканей мозга, как было показано, влияют на предсмертные условия, возраст, пол, рН ткани, целостность мРНК (RIN), посмертный интервал (PMI), диагностическая определенность, использование сопутствующих веществ, а также предварительное лечение лекарства статус23. На основе исследований с использованием тканей мозга, ДНК и белок, как представляется, зависит от меньшей степени по сравнению с РНК. Основываясь на нашем опыте, РНК изоляции и вниз по течению анализа, однако, было установлено, что в наибольшей степени страдают от предсмертных условиях и посмертного интервала ткани мозга. Поэтому мы обсуждаем некоторые условия, которым следует следовать для проведения анализа на основе РНК с использованием посмертных тканей MS.
Для всех наших исследований, после того, как мозг собирается при вскрытии, он нарезается (1 см толщиной), а затем либо фиксируется в 4% параформальдегида для морфологических исследований или быстро заморожены для биохимического анализа. Все блоки ткани охарактеризованы для демиелинизмирования иммуноспоминаемством используя PLP как описано выше. Схема репрезентативного анализа показана на рисунке 1. Ткань разделы рассматриваются на наличие белого вещества поражений(рисунок 1A). Выбранные области окрашены для иммунной активности(рисунок 1B) и демиелинизм (рисунок1C). Замороженная ткань устанавливается на криостат(рисунок 1D)и замороженные 30 мкм разделы вырезать. За этим следует сбор 3-4 последующих разделов, отделение от прилегающих тканей и хранение для ДНК, РНК или белковой изоляции. Используя этот протокол, мы успешно изолировали ДНК24,25,РНК5,6,7,8,9, а также белки26. Хотя основные выводы из некоторых исследований, анализирующих РНК из мозга MS обсуждаются, вот некоторые из вопросов, связанных с анализом РНК посмертного мозга MS.

Рисунок 1: Сбор образцов для анализа мРНК. (A) Ткань вскрытия выбрана для анализа. Выбираются участки ткани и иссена часть ткани. Все разделы окрашены (B) MHC-II (Основной комплекс гистосовместимости (MHC) класса II HLA-DR CR3/43) антитела для обнаружения воспалительной активности и с (C) протеолипидбелка (PLP) для определения состояния миелина с помощью опубликованных протоколов. Исходя из состояния миелина, блок забиваетсяскальпелем (D ). Разделы (60 мкм)вырезаются (E) и области, которые были ранее забил удаляются, разделены в трубках, и помечены (F). ПЛП и MHC-II пятна повторяются после каждых 5 разделов для обеспечения надлежащего сбора тканей. Отмечается нормальное появление белого вещества (NAWM), а поражения белого вещества (WML) очерчены красным цветом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Аксональная трансекция при поражениях MS10. Первоначальная научная направленность этой программы была посвящена характеристике клеточных компонентов демиелинизированных поражений белой материи. Среди локализованных антигенов были нефосфорилированные нейрофиламенты (NFs). Большинство NFs фосфорилированы в миелинированных аксонов. При демиелинации аксоны дефосфорилируются. Мы обнаружили ожидаемое выражение нефосфорилированных NFs в демиелинизированных аксонах. В острых поражений MS, многие из этих демиелинированных аксонов закончился как аксональные лампы опрокидкления (Рисунок 2A), которые отражают проксимальные концы трансэктированных аксонов. Трансцектонные аксоны превышают 11000 мм3 в острых поражений по сравнению с соседними нормальными регионами10. Эти наблюдения помогли катализировать сдвиг парадигмы в исследованиях MS, которые переехали области к характеристике нейродегенерации в качестве основной причины постоянной неврологической инвалидности у людей с MS.

Рисунок 2: Аксональная транесекция во время воспалительной демиелинации. Аксональная трансекция возникаетво время воспалительной демиелинации (A, наконечники стрел) и индуцирует образование терминальных аксональных (А, стрел). При количественной оценке (B), трансected аксоны в изобилии в MS поражений и, как представляется, коррелируют с воспалительной активностью поражения. Панель A воспроизведена из Trapp et al.10 с разрешения. Красный: протеолипный белок, зеленый: Антинефосфорилированный нейрофиламент. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Ремиелинизм в хронических мозгах MS3. Ремиелинизм может быть надежным на ранних стадиях MS. Многие хронические поражения MS, однако, не remyelinated. Мы исследовали ли наличие клеток-прародителей олигодендроцитов (ОПК) или генерации новых олигодендроцитов ограничивает ремиелинизацию хронически демиелинизированных поражений белой материи. Хотя плотность OPC часто снижалась, они присутствовали во всех хронически-демиелинизированных поражениях3. Новоисжинные олигодендроциты также присутствовали во многих хронических поражениях РАССЕЯНного синдрома. Олигодендроцитные процессы, связанные с, но не миелинат демиелинированных аксонов(рисунок 3). Эти исследования показывают, что ОЗК и их способность производить новые олигодендроциты не ограничивают ремиелинизм хронических поражений белой материи. Мы предположили, что хронически демиелинизированные аксоны, которые часто казались дистрофическими, не были восприимчивы к ремиелинации вновь произведенными олигодендроцитами.

Рисунок 3: Процессы предварительноми миелинизирующих олигодендроцитов, связанных с аксоном. Показаны конфокальные микрографы поражений MS, окрашенные антителами PLP (красные в группах A, B)и антителами нейрофиламента (зеленые в группах A, B). Предварительно миелинизирующая олигодендроцит (красный цвет в панели А) в субвентрикулярной зоне (СВЗ) расширенные процессы в область демиелинизированных аксонов (зеленый в панели А) при хроническом поражении рассеянного склерозом. Многие из этих процессов (стрелки в панели А) вращались вокруг аксонов, как показано при более высоком увеличении (Панель B). Шкала баров представляют 20 мкм (A) и 5 мкм (B). Воспроизводится из Чанг и др.3 с разрешения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Митохондриальная дисфункция у MS6. Мы провели объективный поиск нейрональных изменений генов в быстро замороженной моторной коре, полученной от хронических пациентов с рассеянным склерозом(рисунок 4A). Непредвзятый поиск этого набора данных выявил значительное сокращение в 23 ядерных кодированных митохондриальных мРНК в MS(рисунок 4B). Credentialing исследования с использованием иммуноцитохимии и на месте гибридизации показали, что эти гены были высоко обогащены в корковых нейронов проекции(Рисунок 4C) и что митохондрии изолированы от проекции аксонов дисплей снижение гликолиза ( Рисунок 4D). Эта статья катализировала акцент на митохондриальной дисфункции и сокращение производства АТС в качестве основного вклада в аксональной дегенерации в MS.

Рисунок 4: Данные Microarray и методы проверки ниже по течению, выполняемые в моторной коре MS. (A) Иерархическая кластеризация значительно измененных транскриптов из контрольного (C1-C6) и SPMS (MS1-MS6) образцов моторной коры, отдельно поддерживающих связанные с болезнью модели экспрессии генов. Среди уменьшенных транскриптов в коре двигателя MS, 26 принадлежали к цепи перехода электрона (B). Митохондриальный комплекс I (NDUFA6) мРНК был уменьшен в нейронах (n No 55-130) в мышечной коре(CII) по сравнению с контролем (CI ), в то время как плотность PLP mRNA были похожи между контролем (CIII ) и MS(CIV ) коры головного мозга. Активность электронных транспортных комплексов I и III была снижена в митохондриальных обогащенныхфракциях из моторной коры пациентов с рассеянным склетом (n No 3) (D). Перепечатано из Dutta et al.6 с разрешения. Бары ошибок представляют SEM; Шкала бар в CI-IV являются 25 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Патогенез когнитивной дисфункции в MS8. Сорок до 60% пациентов с рассеянным склепом имеют когнитивное снижение и снижение исполнительной функции. Мы определили гиппокамп, который является функциональным сайтом памяти / обучения, как общий сайт для демиелинации в MS. Затем мы сравнили экспрессию нейронов генов в миелинизированных и демиелинизированных гиппокампах и обнаружили значительное снижение нейронных мРНК, кодирующих белки, участвующие в памяти/обучении. Мы расширили эти данные, продемонстрировав, что некоторые микроРНК увеличиваются в демиелинизированном гиппокампе и что эти микроРНК могут уменьшить экспрессию глутамата рецепторов. Мы воспроизвели и расширили эти наблюдения в моделях грызунов. Затем мы сравнили экспрессию нейронов генов в миелинизированных и демиелинизированных гиппокампах и обнаружили значительное сокращение нейрональных белков, кодирующих мРНК, участвующих в памяти/обучении.

Рисунок 5: Сбор тканей, гистологический анализ и исследования экспрессии генов в ГИПпокампе MS. Мозг ломтики, содержащие гиппокампа выбираются во время вскрытия (A) и гиппокампа и прилегающих области удаляется (красная коробка) для дальнейшего анализа. Иммуносохранение для PLP показали сохранение миелина во всех контроля (B) и 40% MS гиппокампа (C). Обширная демиелинизнация была обнаружена в 60%ms гиппокампа (D ). По сравнению с контролем гиппокампа (E, G, I), значительные потери нейронов не было обнаружено в CA1, CA3, или CA4 регионах демиелинизированных MS гиппокампа (F, H, J), как показано на иммуногистохимии HuR. Двойная маркировка иммунофлуоресценции для миелина (миелин основной белок (MBP), зеленый) и аксоны (SMI32, красный) показали потерю миелина (L) с относительной сохранением аксонов (N) в MS демиелинированный гиппокамп по сравнению с контролем гиппокампа ( MBP, K; SMI32, M). Двойная кластеризация уровней экспрессии мРНК организовала образцы в дискретные кластеры на основе статуса миелина (миелинированный и демиелинированный) и местоположения (гиппокамп против моторной коры) (O). Высокие уровни мРНК обозначены красным и синим цветами, что означает низкий уровень экспрессии. Панели C-O адаптированы из Dutta и др.8 с разрешения. B-D: 2 мм, E-J: 100 мкм, K-N: 50 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Патологические корреляты МРТ изменяются12. Хотя МРТ является ценным показателем диагностики MS и ответ на лечение, а также предиктором прогрессирования болезни MS, патологические корреляты изменений МРТ плохо изучены. Наши посмертные МРТ-исследования были сосредоточены на двух МРТ-роуис. Церебральная белая материя ROIs, которые были только T2 гиперинтенсивных (T2 только) и ROIs, которые имели сочетание T1 гипоинтенсивность, T2 гиперинтенсивность, и снижение коэффициента передачи намагничиваемкости (MTR) (T2T1MTR). Приблизительно 45% церебрального белого вещества T2 только ROIs были миелинированы, подтверждающие их неспецифический характер. В отличие от этого, 83% T2T1MTR ROIs были хронически демиелинированы и появились как черные дыры. Значения T1 и MTR являются полуколичественными, и их значения сильно различаются в ROIs T2T1MTR. Если потеря миелина является единственным фактором, способствующим этим изменениям МРТ, то значения должны быть постоянными. Опухшие демиелинированные аксоны коррелируют со значениями T1 и MTR.

Рисунок 6: Коэффициенты переноса намагничивания (MTR) и коэффициентыконтрастности T1 линейно коррелируют с процентом Na q /K, аксонов ATPase-положительных при хронических поражениях MS. Хронически-демиелинированные поражения, окрашенные для Naq/K, АТПас (зеленый) варьировались от почти 100% (A) до нуля (B) в нейрофиламенте (красный). Многие аксоны без Naq/Kq ATPase имели увеличенные диаметры (B). Сравнение процентного соотношения naq/K- ATPase-положительных аксонов в хронически-демиелинизированных поражениях MS, коррелированных с количественными посмертными MTR (p qlt; 0.0001, C) и T1 контрастными коэффициентами (p q lt; 0.0006, D). Каждая точка данных происходит от одного поражения, и каждая уникальная цветово-символьная комбинация обозначает один из изученных мозгов. Весы баров 5 мкм. Воспроизводится из молодых и др.12 с разрешения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Нейродегенерация не зависит от демиелинации11. Исторически, нейродегенерации в MS было полагают, в результате демиелинации. Исследования изображений мозга, однако, подняли возможность того, что нейродегенерации и демиелинации могут быть независимыми событиями. Недавно мы определили субпопуляцию пациентов с рассеянным склеистой инфекцией, которые имеют демиелинизацию спинного мозга и коры головного мозга, но не из белого вещества головного мозга. Мы придумали этот подтип MS как миелокортикальный MS (MCMS). Случаи MCMS предоставили платформу для исследования взаимосвязи между церебральным белым веществом демиелинации и корковой потери нейронов. По сравнению с контролем кортиков, корковые потери нейронов был значительно больше в КОРТики MCMS, чем в типичных кортиков MS. Контрольная ткань мозга была получена из патологического отделения клиники Кливленда. Это исследование предоставляет первые патологические доказательства нейродегенерации при отсутствии демиелинации.

Рисунок 7: Потеря нейронов при отсутствии демиелинации белого вещества. Кресил фиолетовый-окрашенные корональной полушарии раздел от отдельных классифицируется как имеющие типичные MS (A). Плотность нейронов сравнивалась в корковых слоях III, V и VI в каждой из пяти обозначенных областей. Нейроны с площадью более 60 мкм2 (желтый) показаны на репрезентативном изображении из верхней височной коры (B ). Маркировка для PLP и распределение демиелинизированных поражений (бело-материальная демиелинизнация выделена синим цветом; субпиальная демиелинизнациявыделена розовым цветом) в секциях полушария от лиц с типичным MS ( C) и миелокоркическим MS (D ) показаны. Значительная корреляция между снижением плотности корковых нейронов и увеличение мегенного белого вещества поражения был обнаружен в типичных MS, но не в миелокортикных MS (E); разбитые линии указывают 95% доверительный интервал (CI). IFG - нижняя лобная извилина. STG - превосходная височная извилина. ИНИ и низшие инсула. ИНН и превосходная инсула. CG и cingulate извилина. Воспроизведено из Траппа и др.11 с разрешения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
| Продолжительность последовательности | Описание последовательности | Использование последовательности |
| 0:09 | Локализатор | Локализация для последующих последовательностей |
| 9:14 | 3D-намагнижение подготовило быстрое градиентное эхо (MPRAGE) | Структурная томная оценка структуры мозга |
| 5:14 | 3D-жидкость сослабленной инверсии восстановления (FLAIR) | Оценка резионного сегмента резконизации резкона резкона |
| 2:35 2035 | 2D T2 взвешенный | Оценка резионного сегмента резконизации резкона резкона |
| 5:12 17.04.2018 | 3D градиент-напомнил эхо с намагничиваемой передачи предварительного импульса , (MT-ON) | Предполагаемая мера содержания миелина в нормальном появлении и поражении тканей |
| 5:12 17.04.2018 | 3D градиент-напомнил эхо без намагничиваемого передачи передачи предварительного импульса , (MT-OFF) | |
| 0:27 | Диффузионное тензорное изображение (DTI) полекартирование | Измерение диффузии воды в тканях мозга, как считается, отражает целостность тканей мозга. |
| 10:27 20.04.2017 Источник: | Диффузионная тензорная визуализация (DTI) мультиоболочка |
| 13:18 | Диффузионная тензорная визуализация (DTI) мультиоболочка |
| 39:48:00 | СУБTOTAL: ЯДРО | |
Таблица 1: Протокол посмертной визуализации.