Imaging tridimensionale di fibre nervose nocicettive intraepidermiche in biopsie cutanee umane
Summary
Per studiare i cambiamenti di fibre nervose nocicettive intraepidermiche (IENFs) nelle neuropatie dolorose (PN), abbiamo sviluppato protocolli che potrebbe esaminare direttamente le variazioni morfologiche tridimensionali osservati in IENFs nocicettivi. Analisi tridimensionale IENFs ha il potenziale di valutare le variazioni morfologiche del IENF in PN.
Abstract
Una biopsia della pelle è comunemente utilizzato per quantificare intraepidermiche densità delle fibre nervose (IENFD) per la diagnosi di polineuropatia 1,2 periferico. Attualmente, è pratica comune per raccogliere 3 millimetri biopsie dalla gamba distale (DL) e la coscia prossimale (PT) per la valutazione di polyneuropathies lunghezza-dipendenti 3. Tuttavia, a causa della natura di IENFs multidirezionale, è impegnativo per esaminare sovrapposizione strutture nervose attraverso l'analisi di formazione immagine bidimensionale (2D). Alternativamente, l'imaging tridimensionale (3D) potrebbe fornire una soluzione migliore per questo dilemma.
Nella presente relazione, presentiamo i metodi per applicare l'imaging 3D per lo studio neuropatia dolorosa (PN). Per identificare IENFs, campioni di pelle vengono elaborati per l'analisi di immunofluorescenza di proteine prodotto genico 9.5 (PGP), un marcatore neuronale padella. Al momento, si tratta di una pratica standard per la diagnosi di piccole neuropatie in fibra con IENFD scoraggiareminato da PGP immunoistochimica utilizzando campo chiaro microscopia 4. In questo studio, abbiamo applicato all'analisi doppia immunofluorescenza per identificare IENFD totale, utilizzando PGP, e IENF nocicettiva, attraverso l'uso di anticorpi che riconoscono tropomiosina-recettore-chinasi A (Trk A), il recettore ad alta affinità per il fattore di crescita nervosa 5. I vantaggi di co-colorazione IENF con anticorpi A PGP e Trk avvantaggia lo studio del PN dalla colorazione chiaramente PGP-positivi, le fibre nocicettive. Questi segnali fluorescenti possono essere quantificati per determinare nocicettivi cambiamenti IENFD e morfologiche IENF associate a PN. Le immagini fluorescenti sono acquisite da microscopia confocale ed elaborati per l'analisi 3D. 3D Imaging fornisce capacità di rotazione per analizzare ulteriormente i cambiamenti morfologici associati a PN. Nel loro insieme, fluorescente co-colorazione, confocale e analisi 3D chiaramente beneficiare studio della PN.
Introduction
Allo stato attuale, è pratica comune per i medici di quantificare intraepidermiche densità delle fibre nervose, (IENFD) da biopsie cutanee, che possono essere utilizzati per diagnosticare piccole neuropatie fibra 3, 6-8. Le biopsie sono presi dalla gamba distale (DL), 10 cm sopra il malleolo laterale, e la coscia prossimale (PT), 20 cm al di sotto della spina iliaca anteriore 9. Tutto IENF vengono etichettati utilizzando prodotto gene della proteina 9.5 (PGP), un marker neuronale padella 10-12. Al momento, si tratta di una pratica standard per la diagnosi di piccole neuropatie in fibra con IENFD determinata colorando PGP con campo chiaro microscopia 6. Inoltre, diversi gruppi di ricerca hanno utilizzato protocolli di immunofluorescenza per PGP immunoistochimica 7-9. Neuropatia Piccolo fibra è comunemente associato con dolore neuropatico. Per comprendere ulteriormente il ruolo di IENF essenziale per l'elaborazione del dolore, abbiamo sviluppato una tecnica di co-label IENF totale con fibre che generano dolore. Nociceptiva IENF, specificamente Aδ e fibre C, possono essere studiati attraverso la co-etichettatura dei IENF con PGP e il marcatore nocicettivo, tropomiosina-recettore-chinasi A (Trk A) 5. Trk A è il recettore ad alta affinità per il fattore di crescita nervoso che è essenziale per lo sviluppo della nocicezione. Le fibre nervose nocicettive A-positivi Trk sono fibre peptidergici che esprimono la sostanza P (SP) e la calcitonina peptide correlato al gene (CGRP). In precedenza, Lauria e colleghi hanno applicato la tecnica della doppia etichettatura per studiare PN, co-etichettatura IENF PGP-positivo con un pennarello nocicettivo 10. Nel nostro precedente studio, abbiamo dimostrato che Trk IENF A-positivo, ma non Trk IENF A-negativo, sono stati sovraregolati in un modello animale di neuropatia diabetica dolorosa 5. Questa tecnica di co-etichettatura offre la possibilità di confrontare la quantificazione di IENFD nocicettivo al totale IENFD e la capacità di studiare i cambiamenti morfologici associati a PN. La capacità di visualizzare nocicettivo IENF e compare quantificazione di IENFD totale a IENFD nocicettivo potrebbe fornire evidenza oggettiva per la presenza di dolore, e possibilmente comprensione della gravità del dolore associato a PN. Questa tecnica è applicabile alla pelle anche di modelli animali. Rispetto agli studi precedenti, l'attuale protocollo descrive i metodi per l'analisi delle immagini 3D, creando l'opportunità di evitare errori che potrebbero verificarsi in analisi di immagini 2D.
Protocol
Representative Results
Discussion
Misurazione di IENFD è stato ampiamente utilizzato per determinare il grado di neuropatie periferiche 13,14. Attualmente, il protocollo più comunemente usato misura solamente le densità di fibre nervose che penetrano la membrana basale dell'epidermide, ma non prende in considerazione ramificazione assonale e / o modifiche morfologiche dei nervi. Inoltre, l'analisi IENFD corrente non ha mostrato di correlare IENFD con la presenza di dolore in PN 15.
Abbiamo pr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health sovvenzioni K08 NS061039-01A2, il Programma per Neurology Research & Discovery, e The A. Alfred Taubman Medical Research Institute presso l'Università del Michigan. Questo lavoro utilizza la Morfologia e Image Analysis Nucleo del Michigan Diabetes Research e centro di formazione, finanziato dal National Institutes of Health di Grant 5P90 DK-20572 presso l'Istituto Nazionale del Diabete e Malattie Digestive e Renali. Gli autori desiderano ringraziare Robinson Singleton e Gordon Smith (University of Utah) per la generosa donazione di campioni di pelle umana per sostenere lo sviluppo iniziale della tecnica immunoistochimica biomarcatore nocicettivo.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| 10X PBS | Fisher Scientific | BP399-4 | To make up 1X PBS |
| Image-IT FX Signal | Invitrogen | I36933 | Image-IT |
| Protein Gene Product 9.5 (Polyclonal rabbit) | AbD Serotec | 7863-0504 | PGP |
| Tropomyosin Related-Kinase A (Polyclonal goat) | R&D Systems | AF1056 | Trk A |
| Alexa Fluor 488 donkey α-rabbit | Invitrogen | A21206 | AF488 donkey α-goat |
| Alexa Fluor 647 donkey α-goat | Invitrogen | A21447 | AF647 donkey α-goat |
| Albumin, from Bovine Serum | Sigma-Aldrich | A7906-100 | BSA |
| Triton X- 100 | Sigma-Aldrich | T9284 | TX-100 |
| Non-calibrated Loop | LeLoop | MP 199025 | inoculating Loop |
| 96-well assay plate | Corning Incorporated | 3603 | Well plate |
| Prolong Gold antifade reagent with DAPI | Invitrogen | P36931 | DAPI |
| Microscope Cover Glass 22×22 mm | Fisher Scientific | 12-541-B | Coverslips |
| Superfrost Plus Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | Microscope Slides |
| Olympus Fluoview Laser Scanning Confocal Microscope | Olympus | FV500 | Confocal Microscope |
| Optimum Cutting Temperature | Sakura | 4583 | OCT |
| Leica cryostat | Leica | CM1850 | Cryostat |
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