Цереброспинальная жидкость (CSF), прозрачная и бесцветная жидкость, окружающая мозг и спинной мозг, имеет большое клиническое и фундаментанное научное значение. CSF сохраняет электролитическую среду центральной нервной системы (ЦНС), уравновешивает системный кислотно-базовый статус, поставляет питательные вещества в нейрональные и глиальные клетки, функционирует как лимфатическая система для ЦНС, и транспортирует гормоны, нейротрансмиттеры, цитокины и другие нейропептиды по всей ЦНС1. Таким образом, поскольку состав CSF отражает активность ЦНС, эта жидкость предлагает ценный, хотя и косвенный, доступ к характеристике физиологического и патологического состояния ЦНС.
CSF был использован для диагностики заболеваний, которые влияют на ЦНС на протяжении более ста лет, и на протяжении большей части этого времени, он был в первую очередь изучался врачами в качестве диагностического инструмента. Однако в последние годы нейробиологи признали потенциал CSF для изучения патофизиологии ЦНС. В частности, несколько высокопроизводительных инструментов анализа белка были введены в области нейронауки, что позволяет детально изучить состав белка CSF, с расчетом на то, что этот анализ может помочь дать представление о динамических изменениях происходящих в ЦНС.
Технологические разработки в мультиплексных методах иммуноанализа, таких как Luminex и Simoa технологий2,3, предоставить исследователям сегодня возможность обнаружить сотни белков в очень низких концентрациях. Кроме того, эти же технологии позволяют использовать небольшие объемы выборки, тем самым способствуя исследованиям на мелких животных, в том числе мышах, в которых ограниченные объемы образцов CSF до недавнего времени исключали подробные характеристики жидкости.
Тем не менее, одно предостережение заключается в том, что белки, измеренные в CSF, могут вытекать из внутритебного синтеза и/или трансудаляции из сыворотки из-за поврежденного интерфейса кровеносного мозга (BBI). К сожалению, анализ белка CSF только может определить сумму этих двух компонентов. Чтобы различать трансудатии и интратеколли, измерения белка CSF с использованием любого доступного инструмента анализа белка должны быть скорректированы с учетом индивидуальной изменчивости концентраций в сыворотке крови, а также барьерной целостности. Однако, хотя эта корректировка широко используется в клинической практике, например, индекс CSF IgG, который имеет высокую чувствительность для обнаружения внутритекового синтеза IgG4,5,6, на сегодняшний день очень немногие исследования исправили концентрации белка CSF для концентрации сыворотки и барьерцелостности7,8.
В настоящее время подход Рейберграм является лучшим способом определения барьерной функции и внутритекового синтеза белков. Это графическая оценка в CSF / сыворотки фактор диаграммы, которая анализирует, в комплексном порядке, как барьер (дис) функции и синтез внутритебного белка, ссылаясь на исключительно кровеоток протеина9,10. Высоко обильный протеиновый альбумин обычно выбирается в качестве эталонного белка, потому что он производится только в печени и потому, что его размер, приблизительно 70 kDa, является промежуточным между малыми и большими белками11. Диаграмма анализа была впервые определена Рейбером и Фельгенгауэр в 1987 году для основных классов иммуноглобулинов (Igs)11, будучи эмпирически основана на результатах, полученных в результате анализа тысяч образцов человека9. Подход был впоследствии подтвержден применением двух законов Fick диффузии в теории молекулярной диффузии / скорости потока12. Такая теория демонстрирует диффузию белка через барьер имеет гиперболическое распределение и может количественно объяснить динамику белков в ЦНС9,13. В целом, преимущество использования Рейберграма для демонстрации синтеза внутритекового белка заключается в том, что он одновременно определяет белковую фракцию, которая попадает в CSF из сыворотки, а также количество белка, найденного в CSF из-за местного производства.
В настоящей статье и соответствующем протоколе описывается вся процедура, от CSF и сбора крови до окончательных расчетов коррекции уровней белка CSF, для количественного измерения синтеза внутритебного белка в моделях мыши неврологических Расстройств. Эта процедура обеспечивает базовый уклад, на основе которого для оценки (1) патофизиологического происхождения любого белка CSF и (2) стабильности и функциональной значимости барьерной целостности. Эта процедура и протокол не только полезны для оценки образцов мышь CSF, но также полезны в анализе CSF в множестве животных моделей неврологических заболеваний и человеческих пациентов.