В настоящем протоколе описан способ интраназального введения агрегатов α-синуклеина. Этот метод дает представление о распространении α-синуклеина от обонятельной слизистой оболочки к обонятельной луковице при болезни Паркинсона.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В настоящем протоколе описан способ интраназального введения агрегатов α-синуклеина. Этот метод дает представление о распространении α-синуклеина от обонятельной слизистой оболочки к обонятельной луковице при болезни Паркинсона.
Болезнь Паркинсона (БП) — нейродегенеративное заболевание, характеризующееся наличием телец Леви, которые представляют собой агрегаты α-синуклеина (α-Syn). Недавно было высказано предположение, что болезнь развивается и прогрессирует за счет прионоподобного размножения агрегатов α-Syn из обонятельной луковицы (OB) или дорсального ядра блуждающего нерва. Хотя происхождение агрегатов α-Syn в OB остается неясным, недавно было высказано предположение об их распространении из обонятельной слизистой оболочки. Ранее мы показали, что интраназальное введение агрегатов α-Syn на мышиной модели индуцировало патологию α-Syn в OB мышей. В данном исследовании мы представляем способ интраназального введения агрегатов α-Syn, индуцировавших патологию α-Syn в ОВС мышей. Интраназальное введение агрегатов α-Syn является очень простым и понятным методом, и мы считаем, что он будет полезным инструментом в исследованиях для выяснения происхождения патологии α-Syn в OB и пути распространения α-Syn через обонятельную систему.
Болезнь Паркинсона (БП), которая характеризуется двигательными симптомами, такими как брадикинезия, тремор в покое и ригидность мышц, является вторым по распространенности нейродегенеративным расстройством1. БП также проявляется немоторными симптомами, включая обонятельную дисфункцию, когнитивные нарушения, депрессию, галлюцинации, запоры и ортостатическую гипотензию. Его патологическими признаками являются гибель дофаминергических клеток в черной субстанции и наличие агрегатов α-синуклеина (α-Syn), называемых тельцами Леви2.
Следует отметить, что α-Syn представляет собой белок из 140 аминокислот, который существует в форме растворимого мономера (или тетрамера) в нормальных условиях. Однако в аномальных условиях растворимый мономер превращается в нерастворимые высокомолекулярные агрегаты, включая олигомеры и фибриллы. Сообщается, что переход α-Syn в олигомеры и фибриллы связан с клеточнойтоксичностью3.
Недавние исследования показали прионоподобное распространение агрегатов α-Syn между нейронами. Основываясь на многочисленных посмертных исследованиях, Braak et al. в 2003 году выдвинули гипотезу о том, что патология тельца Леви постепенно распространяется в мозге несколько стереотипным образом (гипотеза Браака)4,5. В 2008 году патологоанатомическое исследование пациентов с БП, перенесших трансплантацию среднего мозга плода, выявило тельца Леви в дофаминергических нейронах, полученных из тканей плода 6,7. Эти исследования показали, что агрегаты α-Syn могут распространяться от больного мозга к трансплантатам, что подтверждает гипотезу Браака.
После этих наблюдений эксперименты с использованием первичных нейронных культур и внутримозговой инъекции агрегатов α-Syn у мышей воспроизвели распространение агрегатов, подобных тельцу Леви, что является еще одним доказательством распространения α-Syn прионоподобным образом 8,9.
Braak et al. показали, что патология тельца Леви при БП начинается в обонятельной луковице (OB) и/или дорсальном ядре блуждающего нерва (dmX)4. Основываясь на гипотезе Браака, в нескольких исследованиях сообщалось о введении агрегатов α-Syn или экстрактов телец Леви из мозга пациентов с болезнью Паркинсона в OB и желудочно-кишечный тракт экспериментальных животных 10,11,12. В 2018 году исследование показало, что введение агрегатов α-Syn в OB мышей дикого типа индуцировало распространение патологии α-Syn по обонятельному пути, что приводило к обонятельной дисфункции13. Ранее мы инокулировали агрегаты α-Syn в OB трансгенных мышей α-Syn и обнаружили, что это приводит к атрофии гиппокампа и ухудшениюпамяти.
В 2022 году мы инокулировали агрегаты α-Syn в OB мартышек, небольшого нечеловекообразного примата; это приводило к распространению патологии α-Syn по обонятельному пути, атрофии OB и распространенному гипометаболизму глюкозы в головноммозге10.
Однако, если распространение агрегатов α-Syn происходит из OB, то возникает критический вопрос: по какому механизму первоначально появляются агрегаты α-Syn? Saito et al. ранее сообщали о наличии телец Леви в слизистой оболочке носа15. Наличие агрегатов α-Syn было обнаружено в слизистой оболочке носа пациентов с БП и множественной системной атрофией (МСА) с помощью анализа конверсии, индуцированной дрожанием в реальном времени (RT-QUIC)16. Примечательно, что анализ образцов слизистой оболочки носа у пациентов с расстройством поведения во сне с быстрым движением глаз (RBD), которое считается продромальной стадией БП, выявил повышение уровня α-Syn17. Это исследование показало, что патология α-Syn может существовать в слизистой оболочке носа даже в продромальной фазе БП.
Хотя эти результаты предполагают потенциальный путь от слизистой оболочки носа к акушерскому отделению, существуют ограниченные экспериментальные данные, подтверждающие этот сценарий. Чтобы восполнить этот пробел, мы вводили агрегаты α-Syn в носовую полость мышей и исследовали распространение патологии α-Syn от слизистой оболочки носа к акушерскому отделению. Наш экспериментальный подход показал, что однократное интраназальное введение агрегатов α-Syn мышам дикого типа индуцировало патологию α-Syn в OB, что дало экспериментальные доказательства пути распространения от слизистой оболочки носа к OB.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для исследования были использованы мыши-самцы C57BL/6J в возрасте 2 месяцев. Все экспериментальные процедуры проводились в соответствии с национальными рекомендациями. Комитет по исследованиям на животных Киотского университета предоставил этическое одобрение и разрешение на проведение этого исследования (MedKyo 23,544).
1. Интраназальное введение преформированных фибрилл α-Syn
2. Подготовка образцов
3. Иммуногистохимическое окрашивание OB
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
На рисунке 3 показано несколько примеров агрегатов α-Syn в OB. В настоящем исследовании мы вводили агрегаты α-Syn в одностороннюю ноздрю. Две носовые полости разделены носовой перегородкой, и каждый акушер проецирует обонятельные сенсорные нейроны в каждую носовую полость отдельно. Поэтому ОБ на контралатеральной стороне можно использовать в качестве контрольного.
Патология P-α-Syn не наблюдалась у акушера на стороне лечения через 1 и 3 месяца (
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В предыдущем исследовании введение агрегатов α-Syn в носовую полость макак вызывало гибель дофаминергических клеток и отложение железа в черной субстанции, хотя агрегатов α-Syn не наблюдалось21. Сообщалось, что ежедневное введение агрегатов A53T человеческого α-Syn в носовую полость трансгенных мышей с промотором прионов α-Syn (мышами M83) в течение 28 дней вызывало патологию α-Syn в мозге и двигательные симптомы у мышей19,22
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.
Все эксперименты проводились при поддержке Риэ Хикавы. Мы выражаем нашу благодарность Ясуко Мацудзаве за оформление документов. Это исследование было поддержано JSPS KAKENHI (M.S., No. JP19K23779, JP20K16493 и JP20H00663).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Флуоресцентный микроскоп "все в одном" BZ-X710 | KEYENCE | N/A | Универсальный микроскоп |
| Ампициллин Натриевая соль | Nacalai tesque | 02739-32 | |
| Bioruptor II | Sonicbio | BR2006A | Ультразвуковой аппарат водяной бани. |
| Тартрат буторфанола | Meiji Seika Pharma | WAK-52850 | |
| Целлюлозная трубка | MISUMI | UC20-32-100 | |
| DeepWellMaximizer | TAITEC | MBR-022UP | Шейкер |
| DynaCompetent Cells Zip BL21(DE3) | BioDynamics Laboratory Inc. | DS255 | Компетентная клетка |
| Entellan | Sigma-Aldrich | 107961 | Быстросъемный монтажный материал для микроскопии |
| Graefe Extra Fine Щипцы изогнутые зубчатые | FST | 11152-10 | щипцы |
| Закаленные тонкие ножницы | FST | 14090-09 | ножницы |
| Histofine Простое окрашивание мыши MAX-PO (R) | Nichirei Bioscience | 414341 | Универсальный полимер иммунопероксидазы, анти-кролик |
| ImageJ ver 1.52p | NA | NA | https://imagej.net/ |
| innova4200 | Нью-Брансуик научный | 9105085 | Шейкер инкубатора |
| Изопропил-&бета;- D-тиогалактопиранозид | Nacalai tesque | 19742-94 | |
| LB бульон, Lennox | Nacalai tesque | 20066-24 | |
| Leica EG 1150 H | Leica | 14 0388 86 108 | Модульный центр встраивания тканей |
| Leica TP 1020 | Leica | 14 0422 85108 | Автоматический обработчик тканей |
| Медетомидин | Fuji Film | 135-17473 | |
| Microm HM325 Rotary Microtome | Thermo Scientific | 902100 | |
| Midazolam | Maruishi Seiyaku | 4987-211-76210-0 | |
| Новый гематоксилин тип G | Muto | 65-9197-38 | Раствор гематоксилина |
| Обычная крылатая игла для вен типа D, 25G | TERUMO | NN2332R | игла 25G |
| Ультрацентрифуга Optima TLX | Beckman Couler | 8043-30-1197 | Ультрацентрифуга |
| P10 пипетка | Gilson | FA10002P | |
| парафином | Leica | 39601095 | |
| параформальдегидом | Nacalai tesque | 30525-89-4 | |
| Пероксидаза Stain DAB Kit | Nacalai tesque | 25985-50 | |
| Pirece BCA Protein Straits Наборы для анализа белка | Thermo Scientific | 23225 | Анализ BCA |
| pRK172 | Addgene | #134504 | Плазмида |
| Q-сефароза Fast Flow. | Цитива | 17051001 | Ионообменная смола |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.