Cortisolo (CORT) si accumula nel fusto del pelo crescente di esseri umani e primati non umani. Descriviamo metodi per l'estrazione e l'analisi dei capelli CORT con alta precisione e sensibilità. Misura di capelli CORT è particolarmente adatto per la valutazione dello stress cronico per periodi di settimane o mesi.
Il cortisolo, ormone dello stress (CORT) sta lentamente incorporato nel fusto del capello crescente di esseri umani, primati non umani, e altri mammiferi. Abbiamo sviluppato e validato un metodo per l'estrazione e l'analisi CORT da capelli scimmia rhesus e successivamente adattato questo metodo per l'utilizzo con i capelli del cuoio capelluto umano. In contrasto CORT "campioni point" ottenuti dal plasma o saliva, capelli CORT fornisce una misura integrata di attività del sistema ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA), e quindi lo stress fisiologico, durante il periodo di ormone incorporazione. Perché i capelli del cuoio capelluto umano cresce ad un tasso medio di 1 cm / mese, i livelli di CORT ottenuti dai segmenti di capelli diversi cm di lunghezza possono potenzialmente servire come biomarcatore di stress sperimentato un certo numero di mesi.
Nel nostro metodo, ciascun campione di capelli viene prima lavato due volte in isopropanolo per rimuovere eventuali CORT dall'esterno del fusto del capello che è stato depositato dal sudore o sebo. Dopo l'essiccazione, lacampione viene macinato in polvere finissima per rompere matrice proteica del capello e aumentare la superficie per l'estrazione. CORT dall'interno del fusto del capello è estratto in metanolo, il metanolo viene evaporato, e l'estratto viene ricostituito in tampone di saggio. Estratto CORT, con norme e controlli di qualità, viene poi analizzato mediante un enzima disponibile in commercio immunodosaggio sensibile e specifico (EIA) kit. Lettura della VIA viene convertito in pg CORT per mg peso dei capelli in polvere. Questo metodo è stato utilizzato nel nostro laboratorio per analizzare i capelli CORT negli esseri umani, diverse specie di macachi, uistitì, cani e orsi polari. Molti studi sia dal nostro laboratorio e da altri gruppi di ricerca hanno dimostrato la vasta applicabilità di capelli CORT per la valutazione dell'esposizione stress cronico in naturale così come le impostazioni di laboratorio.
Misurazione di CORT nel plasma, saliva, o occasionalmente in urina o feci è stato usato come indice di stress fisiologico Dalla scoperta di Selye del ruolo dell'asse HPA stress 1. Sebbene numerosi articoli sono stati pubblicati relative attività HPA a situazioni di stress acuto, il campo è stato ostacolato dalla mancanza di un indice semplice e affidabile di stress fisiologico cronico. Questo problema si verifica perché al plasma e saliva sia resa "punto" stime di attività HPA che sono soggette a variazione circadiana e possono essere confusi da disturbi ambientali. Campioni urinari e fecali producono misure di CORT e / o metaboliti che si estendono su un numero di ore fino ad un giorno intero in alcuni casi. Raccolta di campioni multipli utilizzando una delle seguenti matrici possono fornire un indice grezzo composito di livelli CORT nel tempo, tuttavia, nessuno di questi approcci fornisce un indice veramente a lungo termine di attività HPA e la reattività di questa systaminali a fattori di stress cronico.
Misurazione CORT nei capelli ha iniziato ad occupare questa esigenza importante nella letteratura stress. Gli studi iniziali di diversi laboratori hanno dimostrato la presenza di CORT in capelli umani, ma non ha verificato se i livelli di capelli CORT modificate in funzione di stress 2. Come il nostro laboratorio è stato interessato per molti anni nella regolazione dell'asse HPA scimmia rhesus da vari fattori sociali e comportamentali 3, abbiamo deciso di stabilire e convalidare metodi per l'estrazione e l'analisi di scimmia rhesus capelli 4. Basato sulla premessa che CORT ematica viene lentamente e continuamente incorporato in crescita dei capelli, lo scopo di questo nuovo metodo è stato quello di utilizzare livelli di CORT-capelli derivato come indice integrato di attività HPA su periodi di settimane o mesi.
Diverse sfide metodologiche sono state incontrate nello sviluppo del presente protocollo. Primo, studi precedenti avevano dimostrato che piccole quantità of circolante CORT sono escreti nel sudore e sebo e quindi potrebbe rivestire l'esterno del fusto del capello 2. Al fine di eliminare questo potenziale confondere, abbiamo sviluppato un procedimento di lavaggio delicato che appare per rimuovere CORT esterno pur avendo un effetto minimo sulla CORT presente all'interno del fusto del capello crescente. Così, capelli scimmia sottoposti a questa procedura (cioè due 3-min lavaggi con isopropanolo) perso circa il 7-8% del contenuto totale di capelli CORT, ed un terzo lavaggio rimosso meno dell'1% più steroideo del campione 4. Sembra che ci sia più CORT esterno in capelli umani, dal momento che la stessa procedura rimossa una media di contenuti CORT totale il 27% dei campioni (K. Rosenberg e J. Meyer, non pubblicati). Come capelli scimmia, tuttavia, un lavaggio supplementare conteneva molto meno CORT (circa 7%) rispetto ai primi due lavaggi. Pertanto, i risultati di entrambi scimmia e capelli umani supportano la tesi che la maggior parte (se non tutti) CORT esterno può essere rimosso, pur mantenendo una grande frazionezione CORT all'interno della matrice interna del capello. In secondo luogo, i nostri studi pilota hanno inoltre dimostrato che la macinazione capelli prima dell'estrazione significativamente maggiore recupero CORT dal campione, presumibilmente rompendo aperto matrice proteica complessa del fusto del capello oltre ad aumentare la superficie disponibile per la penetrazione del solvente. Sono stati sviluppati due diversi metodi di rettifica, ognuna con vantaggi e svantaggi. Metodo 1, che utilizza un mulino a sfere, ha il vantaggio di produrre la polvere più fine. Tuttavia, un mulino a sfere è un elemento dell'impianto relativamente costoso e, se utilizzato con giare standard e palle, è in grado di macinare solo due campioni per volta. Piccoli campioni sono anche difficili da trattare utilizzando un mulino a palle con giare standard. Metodo 2, che utilizza un beadbeater, è meno efficace nella sua capacità di macinazione. Come risultato, recupero medio CORT inferiore di circa il 10% utilizzando questo metodo rispetto al mulino a sfere (dati non pubblicati). D'altra parte, un beadbeaterè considerevolmente meno costoso di un mulino a palle, 16-24 campioni possono essere macinati contemporaneamente a seconda del modello, e il metodo è adatto per piccoli campioni. A causa del recupero differenziale suddetto, è consigliabile utilizzare lo stesso metodo di macinazione per tutti i campioni all'interno di un particolare studio.
Una volta che i campioni di capelli sono stati elaborati, vengono estratti con metanolo e CORT negli estratti viene analizzato mediante un kit EIA commerciale sensibile e specifico originariamente progettato per misurare CORT salivare. Le procedure di estrazione e di analisi sono stati convalidati in parte dimostrando che diluizioni seriali di estratti di campioni di capelli scimmia ha prodotto letture EIA che strettamente parallela alla letture ottenute dagli standard CORT autentici. Abbiamo poi dimostrato che CORT capelli (in aggiunta al plasma e salivare CORT) era sensibile alla importante fattore di stress vita di un trasferimento amministrativo incaricato delle scimmie a nuovi quartieri abitativi 4,5. La presentazionecarta t fornisce un resoconto dettagliato dei metodi utilizzati di routine nel nostro laboratorio per elaborare campioni di capelli umani e scimmie e per estrarre e analizzare CORT da tali campioni.
La procedura capelli CORT sopra descritto è semplice da eseguire, è relativamente poco costoso, fa uso di prodotti chimici facilmente disponibili, reagenti e materiali di consumo, e richiede attrezzature che, con una sola eccezione, è probabile che sia presente in un tipico laboratorio di analisi. L'eccezione è un apparecchio di macinazione come un mulino a sfere o mini-beadbeater. Notiamo che alcuni gruppi di ricerca tritare campioni di capelli in piccoli frammenti di circa 1 millimetro di lunghezza 12,</s…
The authors have nothing to disclose.
Ringraziamo Kymberlee O'Brien, Celia Moore, e Edward Tronick (Dipartimento di Psicologia, University of Massachusetts, Boston) per fornire i campioni di capelli umani analizzati in questo studio, e Stephen Suomi e Amanda Dettmer (Laboratorio di Etologia Comparativa, NICHD) per fornire i campioni di capelli scimmia rhesus. Sviluppo iniziale e l'uso continuato di questo metodo è stato sostenuto da NIH RR11122 MAN
HPLC-grade isopropanol | Fisher | A451 | |
HPLC-grade methanol | Fisher | A452 | |
Salivary cortisol assay kits | Salimetrics | 1-3002 | See manufacturer's kit insert for information on assay sensitivity and specificity |
15-ml polypropylene screw-cap centrifuge tubes | Max Scientific | 10-9151 | |
1.5-ml Safe-Lock microcentrifuge tubes | Fisher | 05-402-25 | |
2.0-ml Safe-Lock microcentrifuge tubes | Fisher | 05-402-7 | |
2.0-ml XXTuff reinforced microvials | BioSpec | 330TX | Use with mini-beadbeater |
3.2-mm chrome-steel beads | BioSpec | 11079132c | Use with mini-beadbeater |
10-ml stainless steel grinding jars | Retsch | 02.462.0061 | Use with mixer mill |
12-mm stainless steel grinding balls | Retsch | 05.368.0037 | Use with mixer mill |
Savant activated carbon cartridge | Fisher | DTK120R | Use with Savant chemical trap |
Name of Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Rotator for 15-ml centrifuge tubes | Fisher | S02135 | |
Rotator for microcentrifuge tubes | Fisher | NC9854190 | |
Benchtop centrifuge for microcentrifuge tubes | Fisher | 13-100-675 | |
MM 200 mixer mill | Retsch | 20.746.0001 | |
Mini-Beadbeater 16 | BioSpec | 607 | |
Savant DNA Speedvac | Fisher | DNA120-115 | |
Savant refrigerated vapor trap | Fisher | RVT400-115 | |
Savant chemical trap | Fisher | SCT120 | Alternative to refrigerated vapor trap |
Microplate reader | |||
Microplate washer | |||
Microplate mixer | |||
Multichannel pipetter | |||
Analytical balance |