Summary
Georganiseerd hersenen snijden procedures zijn noodzakelijk om specifieke neuropsychiatrische verschijnselen met definitieve neuropathologische diagnoses te correleren. Brain stekken worden anders uitgevoerd op basis van diverse clinico-academische onvoorziene uitgaven. Dit protocol beschrijft een symmetrische bihemispheric hersenen snijden procedure hemisferische verschillen in de menselijke hersenen pathologieën te onderzoeken en de huidige en toekomstige biomoleculaire / neuroimaging technieken te maximaliseren.
Abstract
Neuropathologists, soms, voelen zich geïntimideerd door de hoeveelheid kennis die nodig is om definitieve diagnoses voor complexe neuropsychiatrische verschijnselen bij patiënten voor wie een brain autopsie is aangevraagd beschreven te genereren. Hoewel de vooruitgang van de biomedische wetenschappen en neuroimaging de neuropsychiatrische veld een revolutie, hebben ze ook gegenereerd de misleidende idee dat hersenen autopsies slechts een bevestigende waarde. Deze valse idee creëerde een drastische vermindering van autopsie prijzen en bijgevolg een verminderde mogelijkheid om meer gedetailleerde neuropathologische en uitgebreide onderzoeken die nodig zijn talrijke normale en pathologische aspecten nog niet bekend of de menselijke hersenen bevatten zijn uitgevoerd. De traditionele inferentiële methode correlatie tussen waargenomen neuropsychiatrische verschijnselen en de bijbehorende lokalisatie / karakterisering van hun mogelijke neurohistological correleert blijft een onmiskenbare waarde. In de context van neuropsychitrische ziekten, de traditionele clinicopathologische methode blijft de beste mogelijke methode (en vaak de enige beschikbare) unieke neuropsychiatrische kenmerken verwijzen naar de bijbehorende neuropathologische substraten, aangezien het betrekking heeft berust op de directe fysieke beoordeling van hersenweefsel. De beoordeling van postmortem hersenen is gebaseerd op de hersenen snijden procedures die uiteenlopen neuropathologie centra. Brain stekken worden uitgevoerd in een relatief omvangrijke en systematische wijze op basis van de verschillende klinische en academische onvoorziene aanwezig in elke instelling. Een anatomisch inclusieve en symmetrische bi-hemisferische hersenen snijden methode moet in ieder geval worden gebruikt voor onderzoeksdoeleinden in de menselijke neuropathologie coherent te onderzoeken, in de diepte, normale en pathologische omstandigheden met de eigenaardigheden van de menselijke hersenen (dat wil zeggen, hemisferische specialisatie en lateralisatie voor specifieke functies). Een dergelijke methode zou een meer uitgebreide colle biedenctie van neuropathologisch goed gekarakteriseerde hersenen beschikbaar zijn voor de huidige en toekomstige biotechnologische en neuroimaging technieken. We beschrijven een symmetrische bi-hemisferische hersenen snijden procedure voor het onderzoek van de hemisferische verschillen in de menselijke hersenen pathologieën en voor gebruik met de huidige en toekomstige biomoleculaire / neuroimaging technieken.
Introduction
Neuropathologen hebben de wetenschappelijke voorrecht, intellectuele eer, en diagnostische verplichting om menselijke hersenen te beoordelen. Voor vele decennia, uitgebreide klinische beschrijvingen van hersenziekten en grote inspanningen te individualiseren hun mogelijke neurohistological correlaten in menselijke postmortem hersenen zijn ondernomen. Historisch gezien, die inspanningen vertegenwoordigd de meest productieve modaliteit waarmee de medische wetenschappen, en neurologie in het bijzonder, gevorderd in de moderne tijd. Dankzij vorige eminente neuropathologen en hun toewijding, vastberadenheid, beurs, en verbazingwekkende vermogen om onderscheid te maken tussen normale en abnormale hersenweefsel (vaak met behulp van zeer rudimentaire gereedschappen), kunnen we nu onderzoeken en het doel zoals de ziekte van Alzheimer-Perusini's (ten onrechte alleen opgeroepen de ziekte van Alzheimer ziekten; APD / AD) 1, ziekte van Parkinson (PD) 2, de ziekte van Creutzfeldt-Jakob (CJD) 3, de ziekte van Lou Gehrig-/ Amyotrofische Laterale Sclerosis (ALS) 4, en Guam ziekte 5, een paar te noemen.
Geavanceerde technieken van neuroimaging, zoals high-definition gecomputeriseerde tomografie (dat wil zeggen, multisection spiraal CT-scan, CT-angiografie), functionele en morfologische magnetic resonance imaging (dwz, fMRI, diffusie MRI, tractografie-MRI, enz.), Positron Emissie Tomografie (PET), ultrasound-gebaseerde beeldvorming, en anderen, hebben zeker veranderd onze algemene aanpak over hoe te diagnosticeren en te genezen neurologische en psychiatrische patiënten. Niettemin, hoewel neuroimagingtechnieken kunnen visualiseren hersenen van een persoon tijdens zijn leven, zij niet de mogelijkheid bieden bij de optredende moment de zeer complexe cellulaire en subcellulaire structuren van cellen, zoals neuronen rechtstreeks te analyseren; of te visualiseren, mark, en kwantificeren van specifieke soorten intracellulaire letsels; of om precies aan te geven hun neuroanatomische of subregionale lokalisatie bij circuital en sub-circuital anatomische niveaus. Bijvoorbeeld, neuroimaging technieken kunnen niet Lewy Bodies (LB) in gepigmenteerde neuronen van de substantia nigra (SN), een gemeenschappelijke pathologische functie geassocieerd met PD, of tangles (NFT) in de entorinale schors identificeren of lokaliseren, een klassiek kenmerk van AD en andere hersenen pathologieën. Neuropathologische onderzoek gecombineerd met geavanceerde digitale microscopie nog unreplaceable gedetailleerde klinikopathologische correlaties en daarmee voor definitieve diagnose.
Door de bijzondere anatomisch-functionele eigenschappen van het menselijk brein, en vooral aan de anatomische lokalisatie (dat wil zeggen in de schedel, een natuurlijke beschermende systeem dat niet rechtstreeks onderzoek van de inhoud toelaat), de invoering van in vivo neuroimagingtechnieken hebben buitengewoon geholpen clinici en onderzoekers om de eerste antwoorden op enkele van de mysteries van dit complex weefsel te vinden. Er is echter geen klinische of neuroimaging methodologie die de unieke kans om hersenweefsel direct analyseren tijdens een autopsie kan vervangen. Alleen de georganiseerde verzamelen, bewaren en categoriseren van menselijke hersenen kunnen direct en systematisch onderzoek naar neuronale en niet-neuronale cellen, de subcellulaire bestanddelen intracellulaire en extracellulaire pathologische laesies mogelijk en elk type afwijking in de hersenen te bevestigen, wijzigen of herdefiniëren klinische diagnoses en om nieuwe klinisch-pathologische correlaties te ontdekken. Een van de schijnbare beperkingen betreffende de beoordeling van de hersenen bij de autopsie heeft dat deze procedure een dwarsdoorsnede methodologie. Er zal altijd een vertraging tussen een continu proces neuropathologische (klinisch gemanifesteerd of niet) en de kans eventueel te definiëren op neurohistological niveau. Dit is voornamelijk te wijten aan het onvermogen van het menselijk brein om zichzelf te regenereren. Het is momenteel niet mogelijk om hersenweefsel te verkrijgen in vivo zonder dat permanent schade. Bijgevolg is het niet mogelijk om longitudinaal en neuropathologisch dezelfde hersenen / persoon te beoordelen. Er kon echter gestandaardiseerde hersenen banking procedures en een toegenomen bewustzijn voor de hersenen donatie bij het grote publiek een grote bijdrage leveren aan de oplossing van de hersenen-autopsie timing kwesties door consequent het aantal gevallen te verzamelen en te analyseren toeneemt. Op deze wijze kan meer adequate aantallen postmortem hersenen worden verkregen constante patronen van pathologische oorsprong en progressie definiëren voor elk specifiek type hersenletsel geassocieerd met ieder mens hersenziekte. Dit zou donatie en verzamelen van zoveel mogelijk hersenen van patiënten die aan elke neuropsychiatrische stoornis, en van gezonde controlepersonen voor alle leeftijden vereisen. Een mogelijke methode zou het verzamelen van zoveel postmortem hersenen mogelijk van algemene en gespecialiseerde medische centra als een standaard routine. De behoefte aan hersenen donaties is onlangs geuitdoor hen die bestuderen dementie en normale veroudering 6. Dezelfde noodzaak moet worden uitgedrukt door de neuropsychiatrische veld als geheel.
Voor de bovengenoemde en om andere redenen, een update van de lopende hersenen snijden procedures noodzakelijk. Bovendien moeten de hersenen snijden procedures universeel gestandaardiseerd over verschillende neuropathologie onderzoekscentra over de hele wereld, ook rekening houdend met de mogelijkheid om de huidige en toekomstige biotechnologische technieken gebruiken om beter te onderzoeken en, hopelijk, om definitief te begrijpen, de oorzaken en mechanismen van hersenziekten in mens.
Hier, voornamelijk voor onderzoeksdoeleinden beschrijven we een symmetrische methode voor postmortem hersenen snijden bij de mens. Deze procedure stelt het verzamelen van meer cerebrale regio's dan normaal gedaan en zowel cerebrale en cerebellaire hemisferen. Een symmetrische bi-hemisferische hersenen snijden procedure past veel beter met onze huidige kennis van de menselijkeneuroanatomy, neurochemie, en neurofysiologie. Deze methode maakt het ook mogelijk om neuropathologisch analyseren van de unieke kenmerken van de menselijke hersenen, zoals hemisferische specialisatie en lateralisatie die zijn geassocieerd met hogere cognitieve en niet-cognitieve functies meestal of uitsluitend aanwezig in onze soort. Of er specifieke pathogene relaties tussen hemisferische specialisatie / lateralisatie en specifieke vormen van hersenletsels, dan wel of een bijzondere neuropsychiatrische pathogene evenement is in eerste instantie, overwegend, of uitsluitend gekoppeld aan een specifieke halfrond en de functie is op dit moment niet bekend. Door het beschrijven van deze symmetrische hersenen snijden procedure, willen we een bijgewerkte methode van menselijke hersenen dissectie die kunnen helpen om beter te begrijpen normale en pathologische omstandigheden in een zeer gespecialiseerd weefsel, de hersenen voor te stellen. Deze methode wordt ook rekening gehouden met die morfo-functionele hemisferische aspecten die bestaan alleen bij de mens.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Procedures waarbij postmortem menselijke weefsels zijn beoordeeld door de institutionele review board en vrijgesteld onder 45 CFR (Code of Federal Regulations).
LET OP: Het protocol beschrijft een symmetrische bihemispheric hersenen snijden procedure voor postmortem assessment hersenen afgerond voor neuropathologische studies bij mensen. Gedetailleerde beschrijvingen van de inrichtingen, instrumenten, materialen, en inzet van menselijke hersenen snijden uitgevoerd worden uitgesloten. Materialen en benodigdheden voor de hersenen dissecties worden geselecteerd naar het oordeel van de enkele onderzoeker en zijn gebaseerd op de autopsie instrumenten toegestaan of bij elke onderzoeksinstelling goedgekeurd. De minimale set van gereedschappen en materialen die nodig zijn voor deze procedure wordt beschreven in de Material / Equipment Table. Specifieke snij- procedures en voorzorgen bij vermoedelijke besmettelijke hersenziekten, zoals humane CJD, buiten de doelstellingen van dit manuscript en zijn verkrijgbaar bij andere bronnen 7.
1. Symmetrische Bihemisferische Brain Cutting
Opmerking: Controleer of de hersenen de benodigde weefsel bevestiging heeft ontvangen (met gebruikmaking van bijvoorbeeld neutrale gebufferde 10% formaline) gedurende 2-3 weken, afhankelijk van de periagonal, metabolische (bijvoorbeeld pH), en weefsel conservering ( dat wil zeggen, temperatuur) omstandigheden. Echter, voor imaging-pathologie correlatie studies, een langere periode met vaste rente (> 5,4 weken) is gesuggereerd 8.
- Plaats de hersenen op een plat vlak naar de onderzoeker, de frontale polen gericht in de tegengestelde richting ten opzichte van de onderzoeker.
- Plaats de hersenen op een zodanige wijze dat het toestaan van een volledige en duidelijke visualisatie van alle corticale gyri en sulci van de gehele hersenen (figuur 1a).
- Eerste blik voor meningeale anomalieën, macroscopische hemisferische asymmetrie (mogelijke indicatoren van focale, dementie, of algemene hemisferische verschijnselen van atrofie), macroscopische tissutal laesies (dat wil zeggen, Tumors of hernia), aangeboren afwijkingen, schip afwijkingen, en andere mogelijke afwijkingen of ongewone presentaties van de cerebrale oppervlak.
LET OP: Voor gedetailleerde beschrijvingen over hoe een menselijk brein te beoordelen, hebben betrekking op de handel verkrijgbare neuropathologie leerboeken en autopsie handleidingen 9,10.
2. Protocol Sequence
- Gezicht frontale palen uit de buurt van de onderzoeker, met de oppervlakkige aspecten van de hemisferen (telencephalon) naar de onderzoeker. Neem zoveel digitale foto's als nodig is in elk afzonderlijk geval van mogelijke macro-anomalieën te documenteren en om rekening te houden voor mogelijke clinico-neuroanatomische en post-cutting overwegingen. Hebben onderzoeksassistent nemen digitale foto's loodrecht op de hersenen om het gehele corticale oppervlak vast te leggen (figuur 1a - c).
- Mark pre en postcentralis corticale gyri met inkt of gekleurde naalden voor het snijden van de hersenen (Figuur 1b OPMERKING: Deze procedure maakt een onmiddellijke erkenning van de motor en somatosensorische cortex primaire na het snijden.
- Draai de hersenen van 180 graden, terwijl het houden van het in dezelfde richting (dat wil zeggen, de frontale polen afgekeerd van de onderzoeker). Inspecteer de basis van de hersenen. Bijzondere aandacht besteden aan de voorwaarden van de cerebrovasculaire systemen (dwz basilaire en vertebrale slagaders en de cirkel van Willis) en hersenzenuwen hun hersenstam afrit / entree niveaus. Beheer de olfactorische bollen en traktaten met speciale zorg te tissutal scheuren te voorkomen, als gevolg van hun extreme kwetsbaarheid.
- Neem zoveel digitale foto's als nodig is in elk afzonderlijk geval van mogelijke macro-anomalieën te documenteren en om rekening te houden voor mogelijke clinico-neuroanatomische en post-cutting overwegingen. Heeft u een onderzoeksassistent te nemen digitale foto's loodrecht op de hersenen om het geheel van de corticale en hersenstam oppervlakken vast te leggen.
- Tegenover de basis van de hersenen en met een scalpel, snijd de hersenstam dwars op het niveau van het bovenste gedeelte van de pons (zo dicht mogelijk bij de bodem van hersenen). Inspecteer zorgvuldig de SN (dat wil zeggen, voor bleekheid) 11 en andere naburige structuren 12. Let, dat zich op een audiorecorder inrichting van elke ongewone verschijning van de hersenen in vergelijking met normale hersenen 13.
- Opnieuw draaien de hersenen van 180 graden en met een scherp mes, scheiden de twee hersenhelften met centraal het snijden van de corpus callosum door de mediale longitudinale spleet en na een fronto-occipital richting. Inspecteer weerskanten van elke hersenhelft op mogelijke afwijkingen (bijvoorbeeld ventriculaire vergrotingen, misvormingen, weefsel verzachtende, tumoren, enz.) 13. Zie figuur 2a.
- Neem zoveel digitale foto's als nodig is in elk afzonderlijk geval van mogelijke macro-afwijkingen te documenteren enom rekening te houden voor mogelijke clinico-neuroanatomische en post-cutting overwegingen. Heeft u een onderzoeksassistent te nemen digitale foto's loodrecht op de hersenen om het gehele corticale oppervlak vast te leggen. Dan ook de eventuele ongewone functie van de hersenen in vergelijking met een normale hersenen.
- Zet de twee hemisferen vlakke, liggend op de mediale aspecten van de frontale kwabben afgekeerd van de onderzoeker, zie figuur 2b. Leg ze op een zodanige wijze dat hun centra raken (ook in het geval van gemarkeerde hemisferische asymmetrie).
- Met een scherp mes, handmatig afsnijden door beide hersenhelften, beginnend bij het frontale polen en richting de occipitale polen over de gehele lengte van de hemisferen. Het verkrijgen van twee series van 1 cm dikke blokken van hersenweefsel (ongeveer 18 platen per halfrond).
- Plaats de hersenen platen in een anatomisch georganiseerd (fronto-occipitale richting) volgorde op een aparte vlakke ondergrond. Gebruik een witte surface met een liniaal afgedrukt op het voor een beter contrast bij het fotograferen. Geef de twee series van cerebrale platen in een anatomisch symmetrische wijze (fronto-occipitale richting), om ervoor te zorgen dat hun coronale oppervlakken zijn toegankelijk voor directe oog inspectie en digitale fotografie (Figuur 3a). Gebruik snijvlakken met gedrukte millimeter roosters aan beide zijden van de hersenen structuren, formaten en mogelijke afwijkingen te lokaliseren in een meer nauwkeurige manier.
- Neem zoveel digitale foto's als nodig is in elk afzonderlijk geval van mogelijke macro-anomalieën te documenteren en om rekening te houden voor mogelijke clinico-neuroanatomische en post-cutting overwegingen. Heeft u een onderzoeksassistent te nemen digitale foto's loodrecht op de hersenen om het gehele corticale oppervlak vast te leggen. Maak notities (eventueel met behulp van een audiorecorder apparaat), van elke ongebruikelijke aspect van de hersenen in vergelijking met een normale hersenen.
- Met behulp van een scherpe scalpel, handmatig kleinere rechthoekige blokken van ontledenhersenweefsel voor elke gevestigde cerebrale regio. Volg de voorgestelde cerebrale regio inzamelingssysteem in tabel 1 beschreven.
- Leg elk weefsel blok in apart gelabeld histocassettes.
OPMERKING: Elk blok van hersenweefsel te worden op maat gesneden, zoveel mogelijk, de standaard histocassette maximale volume (30 x 20 x 4 mm 3). - Label de histocassettes met een-de identificatiecode voor iedere zaak met specifieke neuroanatomisch identifiers (gebruik geen willekeurige letters of cijfers voor verschillende hersenen, maar eerder altijd dezelfde regionale anatomische namen en bijbehorende nummers, zie tabel 1). Maak de-identificatiecodes, bijvoorbeeld door het genereren van willekeurige of semi-willekeurige getallen voor elk geval (bijv BRC 130, waarbij B verblijft Brain, R verblijft Resource, C verblijft Center en 130 is een progressieve toetreding of AD160001, wanneer AD staat voor "ziekte van Alzheimer studie," 16 is dejaar waarin de autopsie werd uitgevoerd (2016) en 0001 een progressieve toetreding exemplaar nummer).
OPMERKING: Deze stap is zeer nuttig voor toekomstige onderzoekers; houdt een legende, en geef de hemisfeer (L = linker hersenhelft, R = rechter hersenhelft). Gebruik twee verschillende kleuren van histocassettes, de oprichting van een specifieke kleur voor elk halfrond. - Neem zoveel digitale foto's als nodig is in elk afzonderlijk geval mogelijk macroanomalies documenteren en om rekening te houden voor mogelijke clinico-neuroanatomische en post-cutting overwegingen. Heeft u een onderzoeksassistent te nemen digitale foto's loodrecht op de hersenen om het gehele corticale oppervlak vast te leggen. Dan ook de eventuele ongewone functie van de hersenen in vergelijking met een normale hersenen.
- Leg elk weefsel blok in apart gelabeld histocassettes.
- Digitale foto (zoveel als nodig of gewenst) van de gehele hersenen uitgesneden en de bijbehorende histocassettes.
- Punch (bijvoorbeeld door Accu-punch) kleine stukjes weefsel voor DNA-extractie en genetische analyses. Gebruikeneen stempel van 2-5 mm in diameter.
LET OP: Voor het hoge gehalte aan genomic materiaal, de kleine hersenen is de voorkeur; Echter, andere regio's is prima. - Opnieuw onderdompelen alle histocassettes met hersenweefsel blokken hetzelfde type fixatief (bijvoorbeeld 10% neutraal gebufferde formaline) zoals eerder gebruikt tot de volgende stap van weefselverwerking.
- Volg de standaardprocedures voor menselijk formaline gefixeerde weefsel verwerking 14.
3. een speciale aanpak: Wisselende Bevroren en Vaste Symmetric Bihemispheric Cutting
LET OP: De symmetrische bihemispheric hersenen snijden protocol in punt 2 beschreven biedt de mogelijkheid om te snijden weefsel platen van niet vastgelegde, verse hersenen (indien beschikbaar) in dezelfde systematische en symmetrische wijze.
- Leg de hele verse hersenen ondersteboven (bij voorkeur op een half bolvormige kom-achtige kunststof oppervlak) voor 8 - 10 min in een -80 ° C vriezer om het hersenweefsel te harden without provoceren biochemische schade en om de handleiding te snijden te vergemakkelijken.
- Met behulp van een scherp mes, sneed beide halfronden in een alternatieve en opeenvolgende wijze, naar aanleiding van de hersenen snijden protocol in hoofdstuk 2 beschreven, maar bevriezen en op te lossen om de andere plaat (van beide hersenhelften en langs een fronto-occipital anatomische richting).
- Op dit punt, niet proberen om elke cerebrale regio te snijden, zoals beschreven in Tabel 1. Snijd specifieke verse hersengebieden alleen indien nodig voor onmiddellijke RNA of eiwit-extractie (dwz voor genoom- of proteoom studies) 15.
- Na het snijden, onmiddellijk te bevriezen, label, en het nummer elk vers weefsel. Neem digitale foto's van de hele plaat reeks; verpakken elk plaat in één plastic zak; verzamelen van de platen in een apart, one-brain-only houder; en opslaan van de houder in een speciale -80 ° C vriezer.
Attentie: de vriezer moet worden gewijd aan alleen menselijk hersenweefsel. Pas later zal zingenle bevroren hersengebieden in te korten voor elke specifieke experiment. - Dompel elke plak weefsel gekozen fixatie (10% neutraal gebufferde formaline of een fixeermiddel) in afzonderlijke zakken met een voldoende hoeveelheid fixeermiddel (3/1 volume fixatief / weefsel-blokverhouding). Label elke zak door ze opeenvolgend nummeren na een fronto-occipitale volgorde. Seal elke zak, digitale foto's, en bewaar ze in een plastic container.
- Open het fixeermiddel bevattende zakken na 2 weken weefsel fixatie en snijd elke cerebrale regio als beschreven in tabel 1.
4. Histostain en Immunohistochemie
LET OP: De set van cerebrale regio's gesneden op basis van de voorgestelde regeling (tabel 1) toereikend zijn om de meeste, zo niet alle, op dit moment gevestigd consensus gebaseerde pathologische criteria voor AD 16, PD 17, dementie met Lewy Bodies (DLB) 18, frontotemporale dementie (FTD / MND)
- Voor elke hersenen regio en voor beide halfronden, voert u de volgende minimumpakket van histostains: hematoxyline en eosine (H & E), cresylviolet (CV, als kwantitatieve morfometrische studies zijn gepland, bijvoorbeeld), en zilverkleuring (als "verkennend" analyses nodig).
- Voor elke hersenen regio en voor beide halfronden, voert u de volgende minimumpakket van immunohistochemie protocollen: p amyloïde (β A), gefosforyleerd-Tau (Ptau), gefosforyleerd α-synucleïne (pα-syn) en gefosforyleerd-TDP43 (pTDP43) zoals beschreven 14.
NB: Het totale aantal weefselcoupes om elke hersenen als gevolg van dit protocol ter 46 is (wanneer alle cerebrale gebieden van beide hemisferen beschikbaar).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Protocol Lengte
De tijd voor een enkele symmetrische bihemispheric vaste hersenen snijden procedure wordt geschat op 1 uur (met uitzondering van de tijd besteed het opzetten van de dissectie tafel, gereedschappen en snijvlakken, etikettering, enz.) Die. De tijd die nodig is voor een enkele symmetrische bi-hemisferische afwisselend ingevroren hersenen vaste snij procedure wordt geschat op 2 uur duren. 6 weken tot definitieve histologische diagnoses te verkrijgen voor een enkel menselijk brein / onderwerp - het kan in ieder geval tussen de 4 nemen. Na postmortem hersenen verwijdering uit de schedel, een passende periode van weefsel fixatie (2-3 weken minstens) moet gebeuren. Vervolgens moet een aantal protocollen, zoals de symmetrische bihemispheric hersenen snijden, behandelen weefsel, weefsel inbedding blok snijden en kleuring en immunohistochemie worden uitgevoerd. Tenslotte de microscopische beoordeling van elke regio per hersenhelft, het gebruik van consensus gevestigde pathologie criteria en classificaties, de herziening van klinische gegevens, en eventueel de correlatie van clinicopathology, moet plaatsvinden voordat neuropathologische conclusies. De hele timing voor een volledig menselijk brein neuropathologische evaluatie moet zorgvuldig worden overwogen bij de planning voor specifieke onderzoeken. Bovendien moet de medische collega's en onderzoek onderzoekers, gezinnen donoren, en de juridische autoriteiten in kennis worden gesteld van de totale benodigde tijd, complexiteit, en het team de tijd / moeite om een moderne neuropathologische evaluatie te verkrijgen.
Hoewel de voorgestelde hersenen cutting protocol een tijdrovende en moeilijke procedure vertegenwoordigt, vertegenwoordigt eigenlijk een wetenschappelijk lonende methode om menselijke hersenen in zowel gezonde als pathologische omstandigheden uitvoerig beoordelen. Het is belangrijk te benadrukken dat, heel vaak tijdens de autopsie, hersenen ontvangen als control / normale personen (dwz, Onderwerpen beoordeeld als klinisch en neurologisch normale voorafgaand aan de dood) kan in feite worden gevonden positief voor verschillende hersenen pathologieën te zijn na een nauwkeurige neuropathologische evaluatie. Deze gevallen vertegenwoordigen de zogenaamde asymptomatische en preklinische onderwerpen voor verschillende hersenziekten, met name karakteriseren leeftijdsgebonden neurodegeneratieve ziekten. Dit onderstreept het belang van de beoordeling van de hersenen ontvangen als "controle" in een zeer uitgebreide en zorgvuldige wijze, in het bijzonder voor onderzoeksdoeleinden. Het wordt steeds duidelijker dat menselijke hersenen / proefpersonen symptomatische of niet te neurologische / psychiatrische stoornissen, verschillende hersenen pathologieën (zogenaamde co-voorkomende aandoeningen) tijdens de veroudering 23,24 ophopen. Intrigerend deze gelijktijdig optredende hersenbeschadigingen biochemisch identiek aan die bij patiënten met klinisch manifesteert ziekten en zijn gelokaliseerd in dezelfde anatomische gebieden en (PARS, ARTAG, CARTS) 25-27. deze more recente bevindingen (alleen mogelijk door autopsie onderzoek) een bijzondere relevantie voor de studie van veroudering effecten op de menselijke hersenen.
Tabel 2 en Figuur 4 beschrijven enkele voorlopige semikwantitatieve data verkregen met een symmetrische bi-hemisferische brain cutting procedure uitgevoerd op een aantal menselijke hersenen halen in onze hersenen bank. Deze voorlopige gegevens blijkt dat de meeste hersenen ontvangen als "normaal" of "control" van oudere proefpersonen eigenlijk niet alleen positief voor β A-neuritische plaques en neurofibrillaire knopen-tau (tau-NFT), zoals bekend 28-32, maar ook dat de lasten van onoplosbare β A-neuritische plaques waren hoger in de linker entorhinale cortex en hippocampus vergeleken rechts entorhinale cortex en hippocampus van de hersenen dezelfde. Hersenen werden beoordeeld met behulp van CERAD 33 en Braak enscenering 34 systems, die respectievelijk β A-neuritische plaques en tau-NFT beoordelen. De waargenomen linker hersenhelft voorkeur voor onoplosbare β A pathologie was ook aanwezig, hoewel slechts een trend in de meeste van de resterende gebieden van de linker hersenhelft in vergelijking met de rechter hemisfeer. De relevantie van deze voorlopige bi-hemisferische bevinding is dat de geanalyseerde hersenen waren van een algemene populatie autopsie cohort. Alle proefpersonen werden in het ziekenhuis, in feite, niet-neurologische / psychiatrische oorzaken en stierf in verschillende door algemene ziekenhuizen voor niet-neurologische oorzaken. Het feit dat de geanalyseerde hersenen waren van een algemene populatie autopsie cohort geminimaliseerd selectie biases mogelijk aanwezig bij de analyse slechts hersenen van gespecialiseerde neurologische / dementie geeft. Zie ook de aanbeveling van NINDS 6. Onze bevindingen zijn voorlopig (4 van de 46 beschikbare "control" brein) en moet de bevestiging op een veel grotere schaal. Echter, deze nieuwe bevindings, indien bevestigd, suggereren een mogelijke fenomeen van een hemisferische voorliefde voor de accumulatie en de progressie van AD pathologie, of ß Een pathologie tenminste. Vergelijkbare soorten pathologische hemisferische voorkeuren zou heel misschien worden geassocieerd met elk specifiek type van neuropsychiatrische of neurodegeneratieve aandoening. Bovendien combineert symmetrische bi-hemisferische brain cutting procedures is bij de precieze cellulaire en letsel kwantificeringen (dwz onpartijdige stereologie), kan het mogelijk zijn om de verhouding van normaal pathologische aandoeningen, alsmede de verhouding van neuronaal verlies meten restauratieve / neuroplasticiteit verschijnselen die in mensen met betrekking zou zijn met een bepaalde functie halfrond. Intrigerend, hoewel de hemisferische voorliefde voor alle belangrijke soorten van de hersenen pathologie (β-amyloïde, tau, LB, TDP43, FUS, enz.) Moet nog worden vastgesteld, functionele neuroimaging 34, neuropsychologische 36 p> en microstructurele anatomische analyses 37,38 lijken te zijn in lijn met onze voorlopige resultaten. Dit versterkt de hypothese van een mogelijke hemisferische voorliefde voor elk ander type van de hersenen pathologie en aanverwante ziekten.
Figuur 1. Voorafgaande Brain Assessment Voordat Bihemispheric Brain snijden. Deze figuur toont de verschillende oppervlakkige aspecten van een menselijk brein na 2 weken van fixatie in 10% neutraal gebufferde formaline. In wijzerzin sequentie, de superieure aspecten van de hersenen (a, b) gevolgd door de waarnemingen van de basis van de hersenen, die inspectie van het cerebellum (c), hersenstam en craniale zenuwen (d) en olfactorische bollen omvatten en stukken (e).02 / 54602fig1large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2. Bihemispheric Human Brain snijden. Formaline gefixeerde menselijke hersenen op een vlak oppervlak voor het inspecteren van ogen (a). De rode lijn geeft de mediale longitudinale spleet. Plaatsing van de twee hersenhelften na een centrale snede door de mediale longitudinale spleet (b). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3. Bihemispheric Brain Cutting Procedures. Deze figuur toont enkele van de stappen van de bihemispheric menselijk brein snijden protocol. Na verwijdering van alle hersenen platen (voor beide hersenhelften) en na een fronto-occipitale richting (a) elk opgesteld hersengebied verzamelen (tabel 1) wordt weefselblokken worden gesneden vallend histocassette standaard afmetingen (b - e). Cerebellum weefsel blokken moet groter histocassettes (zie de groene [rechts cerebellaire hemisfeer] en blauw [left cerebellaire halfrond]; e en f). Wit cassettes mediane structuren, zoals de verlengde merg, ruggenmerg, enz. (E - g). De uiteindelijke histocassettes verkregen na de bihemispheric hersenen snijden protocol en met hersenweefsel blokken van elk neuroanatomical regio in Tabel 1 opgesomde worden opnieuw ondergedompeld in dezelfde oorspronkelijke type fixatief (10% neutraal gebufferde formaline) (f - g).tp_upload / 54602 / 54602fig3large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4. Weefsel secties van elk hersenhelft Stained voor verschillende antigenen door immunohistochemie. (A) Deze figuur toont een reeks weefselsecties uit beide hemisferen van dezelfde menselijke hersenen. Elke reeks bi-hemisferische secties werden immunologisch gekleurd voor β-amyloïde, gefosforyleerd tau en gefosforyleerd α-synucleïne (α-syn), waarvan positiviteit wordt geassocieerd met frequente leeftijdsgebonden neurodegeneratieve ziekten, zoals Alzheimer en Parkinson. Het beeld toont een representatief voorbeeld van de mogelijke totale bedrag van de secties te analyseren met behulp van de voorgestelde bi-hemisferische symmetrische hersenen snijden protocol. LH = linker hersenhelft, RH = rechter hersenhelft. ( B) Deze beelden tonen voorbeelden van frequente leeftijdsgebonden hersenletsels, zoals waargenomen onder een microscoop na het gebruik van specifieke protocollen voor immunohistochemie β neuritische amyloïde plaques, tau-tangles en α-synucleïne (α-syn) -positieve Lewy bodies. In de lagere juiste hoek van elk beeld is het type doelstelling gebruikt (5X, 20X en 40X) te vergroten en nauwkeurig te identificeren elk type beschadiging voorkomt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Tabel 1. Bihemispheric Scherpe Scheme. Deze tabel toont de enkele anatomische gebied te ontleden in zowel de linker- en rechterhersenhelft van elk brein. De bihemispheric symmetrische snijden kan worden gedaan op verse en vaste hersenen.rce.jove.com/files/ftp_upload/54602/54602table1.xlsx">Please~~MD~~aux klik hier om dit bestand te downloaden.
Tabel 2. voorlopige bevindingen verkregen door middel van Bihemispheric Human Brain snijden. Deze tabel toont de voorlopige bevindingen verkregen door middel van een bihemispheric symmetrische hersenen snijden menselijk procedure uitgevoerd op vier menselijke hersenen van klinisch normaal, oudere proefpersonen. De gegevens tonen aan dat twee cerebrale gebieden (de entorhinale cortex en hippocampus) constant en vroegtijdige zijn betrokken bij de accumulatie van amyloïde β neuritische plaques en tau-NFT. Dit type beschadiging wordt beschouwd als de meest waarschijnlijke pathogenetische handeling die AD. f = vrouw; m = man. De getallen tussen haakjes geven de leeftijd bij overlijden (in jaren) van elke autopsie gedaan op onderwerp. Een semi-kwantitatieve colorimetrische code voor de snelle visualisatie van mogelijke hemisferische verschillen tussen soorten laesies, het niveau van de ernst en de anatomische lokalisatie tussen de verschillende oudere proefpersonen is gebruikt. Neg = negatief (groen); Sparse = 1-2 laesies (geel); Gematigd = 3-6 laesies (oranje); Frequent => 6 laesies (rood). Klik hier om dit bestand te downloaden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deze hersenen snijden methode kan worden aangepast aan de specifieke behoeften van elk neuropathologie lab (bijvoorbeeld door vermindering van het aantal cerebrale gebieden te beoordelen per halfrond) terwijl de bihemispheric symmetrische snijprocedure behouden als één van de belangrijkste kenmerken. Voorgestelde protocol kan worden gebruikt voor routinematige procedures (onderzoeksgerichte neuropathologische centra) of alleen wanneer nodig (specifieke klinische studies uit). Het kan selectief worden gebruikt voor specifieke soorten onderzoeken (bijv immunohistochemie) of moleculaire analyses (bijv genoom- of proteoom analyse). Vanuit technisch oogpunt is het nuttig te vermelden dat sommige pathologische verschillen (vooral bij immunohistochemie) kan worden veroorzaakt door eventuele artefactuele veranderingen in de intensiteiten immunohistostaining. Deze kunnen worden geminimaliseerd door gebruik van automatische kleuring machines, die sterk de mogelijkheid van artificiële kleuring effect een verminderingnd variaties. Het is momenteel mogelijk, namelijk technologisch meeste storende factoren door technische artefacten te minimaliseren met betrouwbare robot kleuring machines. Zo kunnen vergelijkbare resultaten worden verkregen bij de beoordeling, bijvoorbeeld twee hersenhelften van hetzelfde onderwerp, of meerdere sets van beide halfronden van meerdere onderwerpen.
Bovendien is in de afgelopen jaren is het aantal hersenletsels opgenomen in de menselijke hersenen is enorm toegenomen 39. Deze nieuwe vormen van hersenletsels creëerde een verhoogd risico dat de vorige hersenen geclassificeerd als normaal of controle zijn eigenlijk niet. De verbetering van de immunohistochemie technieken en nieuwe neuropathologische ontdekkingen zou wijzen op een verstandige en periodieke herbeoordeling van alle hersenen eerder opgespaarde als "control", omdat gevallen van "pseudo-control" of "false-control" hersenen zijn altijd mogelijk 40.
De belangrijkste beperking vandeze methode bestaat uit de tijd en expertise (anatomische en pathologische kennis) noodzakelijk te vervullen. Bovendien studies gericht op genomics en proteomics aspecten van het menselijk brein te analyseren vereisen een brain bank team klaar om te beheren, op een snelle manier, alle hersenen donatie procedures, wettelijke toestemming regelingen, hersenen verhuizingen, en onmiddellijke snijden voor het invriezen of fixatie procedures. Normaal gesproken, deze faciliteiten en het personeel zijn alleen beschikbaar in gespecialiseerde academische of onderzoekscentra. Bovendien, terwijl gedetailleerde snijden procedures zeker kan helpen om beter te begrijpen mogelijke anatomische oorsprong en de verspreiding paden van elke hersenziekte, zullen ze ook altijd rekenen op de hoeveelheid gedetailleerde klinische informatie beschikbaar voor elk geval om een accurate clinicopathologische correlatie studies uit te voeren. Een van de beste gebruik voor dit protocol, dan zal in de context van klinische en longitudinale studies, die vaak de beste soort investigation om meer gedetailleerde klinische, imaging, genetische, milieu-, en andere soorten gegevens te verzamelen om autopsie, microscopische en immunohistochemie bevindingen met eerder verzamelde klinische gegevens te correleren.
Verrassenderwijs neuropathologische onderzoek analyseren, classificeren of kwantificeren van het brede spectrum van neuropathologische laesies in verband met hemisferische functie of lokalisatie zijn uiterst zeldzaam 41-44. Het blijkt echter dat de tijden en technologieën zijn klaar voor ongekende uitdagingen in humane neuropathologie studies. De belangrijkste reden om een symmetrische bi-hemisferische hersenen snijden procedure voorstellen was om eigenaardige functionele asymmetrie (anatomische of pathologische) van de menselijke hersenen te respecteren. Maar al te vaak meer voor blindelings aanvaard traditie dan bewezen wetenschappelijke rede, maar één hersenhelft (vaak stochastisch geselecteerd) is vastgesteld bij neuropathologische of immunohistochemische evaluatie, terwijl de andere is bevroren voor mogelijke moleculaireof biochemische analyses. Vooral bij het bestuderen van de menselijke hersenen, de toevallige keuze van de halve bol en de daaruit voortvloeiende hersenen snijden bevatten potentiële risico's in anatomische termen en kunnen mogelijke pathofysiologische selectie biases veroorzaken. Maar om praktische redenen, waarin één hemisfeer Vriezen tegengestelde redelijk is in een niet-onderzoeksomgeving, is het niet langer houdbaar is in het kader van neuropathologische onderzoek van neuropsychiatrische aandoeningen. Vooral op dit moment, wanneer consistente hoeveelheden "in vivo" neuroafbeeldings- en genetische informatie potentieel beschikbaar bij autopsie, een symmetrisch bi-hemisferische brain snijprocedure een overeenkomstige uitgebreide neuropathologische evaluatie routinematig worden uitgevoerd. Hemisferisch specialisatie van de menselijke hersenen is aangetoond in vele cognitieve functies, zoals taal, handigheid en emoties (dwz differentiële activering in de linker en rechter amygdala), om afew. Dit hemisferische specialisatie en lateralisatie in hogere cognitieve en non-cognitieve functies, die typisch onderscheiden en karakteriseren van de mens uit andere zoogdieren en niet-zoogdiersoorten, moet zorgvuldig worden overwogen in termen van neuropathologie. Dat er, bij de mens, een hemisferische voorliefde voor specifieke pathologische processen op het gebied van neurodegeneratie, neuro-inflammatoire respons, en neuroreparative capaciteit is nog niet bekend, en het is zeer zelden onderzocht 40-43. Hoewel beeldvorming fysiologisch bekende en klinisch hemisferische-specifieke functies ondersteunt, het is verbazingwekkend hoe veel minder in termen van mogelijke neuropathologische verschillen bekend is. Bij het voorstellen van een symmetrische bi-hemisferische hersenen snijden procedure, of de meer geavanceerde afwisselende bevroren en vaste symmetrische bi-hemisferische hersenen snijden protocol, we gericht op een methode die kan helpen om bijzondere aspecten van het menselijk brein tijdens gezond en pathologi ontdekken beschrijvencal voorwaarden, op basis van zijn unieke hemisferische specialisatie en lateralisatie functies.
Een van de meest kritische stappen van dit protocol bestaat in de noodzaak van de hersenen snijden instelling, materialen en gereedschappen onmiddellijk op elk ogenblik aangezien het zeer zeldzaam kunnen voorspellen wanneer de hersenen, in het bijzonder een vers exemplaar is aankomen. Een andere belangrijke stap van dit protocol bestaat in de handvaardigheid vereist voor vers en vaste hersenen snijden. Hoewel het omgaan met een identiek weefsel, de twee fysisch-chemische omstandigheden (fris en vast weefsel) maken de verwerving van kennis voor de hersenen snijden een essentieel en cruciaal onderdeel van het protocol. Bovendien neuroanatomisch kennis (met name voor verse hersenen procedures) veronderstelt specifieke academische stages. Voor verse hersenen procedures Bovendien is het noodzakelijk en kritisch zo snel mogelijk te bewegen en precisie en de integriteit van de Tissu handhavene. Hierdoor worden alle biologische informatie in het weefsel, maar ook de mogelijkheid om toekomstige onderzoeken die vers bevroren materiaal te voeren behouden (RNA, eiwitten, enz.).
De dubbele bevroren en vaste symmetrische hersenen snijden methode vertegenwoordigt het best mogelijke compromis voor het verkrijgen van zowel vriesverse (handig voor genetische, moleculaire en microdissectie analyses) en vaste (handig voor neuroanatomie, immunohistochemie, en PCR in situ analyses) hersenweefsel secties uit aaneengesloten gebieden van specifieke cerebrale regio's en van beide hemisferen. Deze methodiek is een bron van vergelijkende analyses verkregen door middel van verschillende moleculaire en beeldvormende technieken met behulp van precies hetzelfde hersengebied / gebied (sub-anatomisch gebied, grijze stof kernen, celgroepen, dendritische / stekels, enz.). Een dubbele bevroren en vaste symmetrische hersenen snijden procedure zou mogelijk maken om aaneengesloten hersenweefsel afdelingen van dezelfde ne te verkrijgenuroanatomical omgeving. Zodoende zou de analyse met fel licht, fluorescentie, en elektronenmicroscopie (toepassing van verschillende procedures voor elk type microscopie). RNA / DNA / eiwit-extractie technieken kunnen ook worden toegepast door middel van laser capture microdissections bijvoorbeeld exact dezelfde regio of een groep van neuronen, cellen, vaten, enz. Deze afwisselende bevroren en vaste symmetrische bihemispheric hersenen snijtechniek, samen met geautomatiseerde systemen voor het monster volgen en koeling, lijkt een enorm potentieel voor de toepassing van de lopende en mogelijke toekomstige biomoleculaire studies bieden.
Een alternatieve benadering voor de beschreven hersenen snijprocedure kan de dwarsdoorsnede snijden van elk gehele hemisferische oppervlak. Deze werkwijze vereist meer gespecialiseerde en dure gereedschappen (dwz een grotere microtoom grotere glijbanen, enz.) Dan die welke normaliter in neuropathologie meeste laboratoria. In plaats daarvan, onze methode stelt een meer uitgebreide collectie van de hersenen regio's uit beide hemisferen, het snijden die enkele cerebrale regio's met behulp van tools normaal beschikbaar (en betaalbaar) in de meeste onderzoek neuropathologie labs.
De voorgestelde hersenen snijden kan worden gecombineerd met nauwkeurige werkwijzen voor histologische, cellulaire en subcellulaire kwantificering (dwz voor onpartijdige stereologie) 45-47. Kwantitatieve neuropathologische onderzoek is van primair belang en noodzakelijk, aangezien een kwantitatieve gegevens over circuits, kernen, neuronen, niet-neuronale cellen, vasculaire systeemabnormaliteiten en neuronaal verlies in verband met specifieke pathologische laesies meestal ontbreken bij mensen. Onlangs, precieze kwantificering van specifieke neuropathologische letsels verkregen door het gebruik van onpartijdige stereologie protocollen begon om licht te werpen op mogelijke nieuwe relaties tussen de accumulatie van een specifieke intraneuronal laesie (dat wil zeggen, Lewy bodies), neuronaal verlies (dwz nigrale verlies),en klinische verschijnselen (dat wil zeggen, Parkinson symptomen) bij het analyseren van de menselijke hersenen 48. Het bepalen van de relatieve hoeveelheden overgebleven functionerende neuronen of reageren neurogliacellen nodig, bijvoorbeeld om contrast, vertraging of compenseren specifieke neuropathologische processen kan bijdragen tot een beter begrip van de responsieve en aanpassingsvermogen van de volwassen menselijke hersenen, met name bij het ouder worden. Volumetrische neuronale veranderingen neurieten, laesie belastingen vezellengten, corticale dikte, corticale dikte verhoudingen, en andere mogelijke aspecten morfometrische van bijzonder belang, aangezien hun vermoedelijke pathofysiologische relevantie op cellulair en subcellulair niveau in het kader van neuropsychiatrische aandoeningen of neurodegeneratieve processen is nog niet volledig opgehelderd 49. Aantal, de grootte, de lengte van vezels of neurieten, grijze en witte stof volumes en verhoudingen, corticale laag analyses, etc. zijn allemaal parameters nauwkeurig meetbaar dankzijDe combinatie van specifieke statistische formules en geometrische algoritmen 50. Geometrische vergelijkingen en statistische formules zijn elegant geïntegreerd met zeer gevoelige, computergestuurde micrometrische tridimensional coördinatie gemotoriseerde systemen (stereologie gemotoriseerde systemen) voor histologische kwantificering van vrijwel elk type van bio-tissutal meting.
De verzameling neuroanalyses nu beschikbaar voor menselijk hersenweefsel studie was ondenkbaar een paar jaar geleden en het is zeer waarschijnlijk dat er nog verdere verbeteringen in de nabije toekomst. De gedetailleerde karakterisering van de hersenen van vandaag van patiënten klinisch asymptomatische patiënten en normale individuen ongelooflijk versnellen ontdekkingen morgen en de individualisering van therapieën voor de meeste neuropsychiatrische en neurodegeneratieve ziekten. In de context van complexe ziekten, zoals neuropsychiatrische ziekten, zelfs de huidige geavanceerde beeldvormende technieken kunnen nietbieden hogere cellulaire definitie en biologische informatie die neuropathologische moderne technieken. Bovendien, alleen statische hersenweefsel beelden bieden de mogelijkheid om onpartijdige kwantitatieve studies uit te voeren op een enkele groep van neuronale cellen of laesies of de mogelijkheid om enkele neuronen te snijden (dat wil zeggen, laser microdissectie) naar genetische of proteïne materialen halen voor massaspectrometrie analyses, voor voorbeeld 51 .De symmetrische bihemispheric hersenen snijden methode kan worden toegepast, onder andere, bijzonder onderzoek, zoals onderzoeken identieke tweeling hersenen. In deze unieke experimentum naturae situatie heeft de potentie om beter inzicht in de mogelijke verbanden bestaan tussen hemisferische specialisatie / lateralisatie en cognitie / pathologie is indrukwekkend. De verschillende niveaus van hemisferische-gerelateerde pathologische symmetrie / asymmetrie kan gemakkelijker worden verklaard in termen van een natuur / nurture dilemma. Bijvoorbeeld, een symmetrischebi-hemisferische hersenen snijden procedure kan worden uitgevoerd op de hersenen van identieke tweelingen versus-eiige tweelingen 52-56.
Een symmetrische bihemispheric hersenen snijtechniek moet ook worden toegepast op de menselijke neurologische studies 57. Zeer informatieve gegevens kunnen worden verzameld voor specifieke aspecten van hemisferische gerelateerde neuronale en gliale rijping timing, ontwikkelings neuroplasticiteit verschijnselen en neuroreparative capaciteiten van het centrale zenuwstelsel tijdens de kindertijd. Een symmetrische bi-hemisferische hersenen snijden procedure kan een grote bijdrage leveren aan de natuur / nurture dilemma voor de vorming persoonlijkheidskenmerk en gedragsveranderingen tijdens de normale ontwikkeling, normale veroudering beter te definiëren, en als onderdeel van de initiële klinische manifestaties van "sporadische" neurodegeneratieve verwerkt 58.
De klassieke clinicopathologische aanpak uitgevoerd door middel van gestructureerde hersenen snijden procedures is geenhistorische techniek, maar het is nog steeds een geldig en nuttig hulpmiddel voor diagnose en onderzoek. Vooral aan de huidige tijd, toen indrukwekkende hoeveelheden van klinische en biologische informatie zijn potentieel beschikbaar bij de autopsie, kon de combinatie van klinisch goed gekarakteriseerde gevallen, neuroimaging data, en genetische / moleculaire informatie met gedetailleerde moderne neuropathologische / kwantitatieve analyses een ongekend "vertegenwoordigen rechts -match "in de geschiedenis van de neurowetenschappen. Gecombineerd antemortem en postmortem onderzoek kan enorm verduidelijken de functionele en neuronale / tissutal bases van neuropsychiatrische aandoeningen en licht werpen op de exacte oorzakelijke mechanismen van deze aandoeningen, ook rekening houdend met eventuele hemisferische factoren die niet specifiek voor werden beschouwd. De auteurs zijn zich ervan bewust dat de voorgestelde symmetrische bihemispheric hersenen snijtechniek is tijd- en geld in beslag, maar de inspanningen vergelijkbaar met die uitgevoerd voor de vooruitgang van de neuroimaging moetworden gedaan op het gebied van onderzoek neuropathologie ook. Meer geharmoniseerde en gestructureerde hersenen bankactiviteiten zullen niet duurder dan het bouwen of het kopen van MRI machines, met potentiële wetenschappelijke resultaten die niet minder lonend dan die verkregen door neuroimaging studies zou zijn.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Copy of signed informed consent allowing autopsy and brain donation for research use. | |||
| Detailed clinical history of the subject which should include a detailed description of any neurologic and psychiatric symptoms and signs. | |||
| Medical or nonmedical video-recordings when available (especially useful in movement disorders field). Next-of-kin’s consent required. | |||
| Neuroimaging, neurophysiology, neuropsychiatric and assessment or clinicometric scales. | |||
| Genetic and family history data. Genetic reports review, if neurogenetic diseases were diagnosed. | |||
| Histology Container | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 64233-24 | |
| Histology Cassettes | VWR | 18000-142 (orange) | |
| Histology Cassettes | VWR | 18000-132 (navy) | |
| Knife Handles and Disposable Blades | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 62560-04 | |
| Long Blades | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 62561-20 | |
| Disposable Blade Knife Handles | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 72040-08 | |
| Scalpel Blades | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 72049-22 | |
| Accu-Punch 2 mm | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 69038-02 | |
| Polystyrene Containers – Sterile | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 64240-12 | |
| Dissecting Board | ELECTRON MICROSCOPY SCIENCES | 63307-30 | |
| Formalin solution, neutral buffered, 10% | Sigma-Aldrich | HT501128 SIGMA | |
| Hematoxylin Solution, Gill No. 2 | Sigma-Aldrich | GHS280 SIGMA | |
| Eosin Y solution, aqueous | Sigma-Aldrich | HT1102128 SIGMA | |
| anti-beta-amyloid | Covance, Princeton, NJ | SIG-39220 | 1:500 |
| anti-tau | Thermo Fisher Scientific | MN1020 | 1:500 |
| anti-alpha-synuclein | Abcam | ab27766 | 1:500 |
| anti-phospho-TDP43 | Cosmo Bio Co. | TIP-PTD-P02 | 1:2000 |
| Digital Camera | Any | ||
| Head Impulse Sealing machine | Grainger | 5ZZ35 |
References
- Braun, B., Stadlober-Degwerth, M., Hajak, G., Klunemann, H. H. 100th anniversary of Perusini's second case: patient RM and his kindred. Am. J. Alzheimers Dis. Other Demen. 25, 189-192 (2010).
- Jellinger, K. A. Neuropathology of sporadic Parkinson's disease: evaluation and changes of concepts. Mov Disord. 27, 8-30 (2012).
- Head, M. W. Human prion diseases: molecular, cellular and population biology. Neuropathology. 33, 221-236 (2013).
- Hirano, A.
- Oyanagi, K., Wada, M. Neuropathology of parkinsonism-dementia complex and amyotrophic lateral sclerosis of Guam: an update. J. Neurol. 246 (Suppl 2), 19-27 (1999).
- Montine, T. J., et al. Recommendations of the Alzheimer's disease-related dementias conference. Neurology. 83, 851-860 (2014).
- Procedures for Brain Autopsy in Prion Diseases. , http://case.edu/med/pathology/centers/npdpsc/protocols-autopsy.html (2010).
- Yong-Hing, C. J., Obenaus, A., Stryker, R., Tong, K., Sarty, G. E. Magnetic resonance imaging and mathematical modeling of progressive formalin fixation of the human brain. Magn Reson Med. 54, 324-332 (2005).
- Love, S., Perry, A., Ironside, I., Budka, H. Greenfield's Neuropathology. , Ninth Edition - Two Volume Set, CRC Press. (2015).
- Davis, R. L., Robertson, D. M. Textbook of Neuropathology. , Third, Lippincott Williams and Wilkins. (1996).
- Dickson, D. W., et al. Neuropathological assessment of Parkinson's disease: refining the diagnostic criteria. Lancet Neurol. 8 (12), 1150-1157 (2009).
- Nieuwenhuys, R., Voogd, J., van Huijzen, C. The Human Central Nervous System: A Synopsis and Atlas. , 4th, Springer. (2008).
- Netter, F. H. Atlas of Human Anatomy. , Professional Edition, 6th Edition, Elsevier. (2005).
- Brown, R. W. Histologic Preparations: Common Problems and Their Solutions. , CAP Press. Northfield, Illinois. (2009).
- Durrenberger, P. F., et al. Effects of antemortem and postmortem variables on human brain mRNA quality: a BrainNet Europe study. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 69, 70-81 (2010).
- Hyman, B. T., et al. National Institute on Aging-Alzheimer's Association guidelines for the neuropathologic assessment of Alzheimer's disease. Alzheimers Dement. 8, 1-13 (2012).
- Gelb, D. J., Oliver, E., Gilman, S. Diagnostic criteria for Parkinson disease. Arch Neurol. 56, 33-39 (1999).
- McKeith, I. G., et al. Diagnosis and management of dementia with Lewy bodies: third report of the DLB Consortium. Neurology. 65, 1863-1872 (2005).
- Cairns, N. J., et al. Neuropathologic diagnostic and nosologic criteria for frontotemporal lobar degeneration: consensus of the Consortium for Frontotemporal Lobar Degeneration. Acta Neuropathol. 114, 5-22 (2007).
- Litvan, I., et al. Validity and reliability of the preliminary NINDS neuropathologic criteria for progressive supranuclear palsy and related disorders. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 55, 97-105 (1996).
- Gilman, S., et al. Second consensus statement on the diagnosis of multiple system atrophy. Neurology. 71, 670-676 (2008).
- McKee, A. C., et al. The first NINDS/NIBIB consensus meeting to define neuropathological criteria for the diagnosis of chronic traumatic encephalopathy. Acta Neuropathol. 131, 75-86 (2016).
- Rahimi, J., Kovacs, G. G. Prevalence of mixed pathologies in the aging brain. Alzheimer's Res Ther. 6, 82 (2014).
- Jellinger, K. A., Attems, J. Challenges of multimorbidity of the aging brain: a critical update. J. Neural. Transm. (Vienna). 122, 505-521 (2015).
- Crary, J. F., et al. Primary age-related tauopathy (PART): a common pathology associated with human aging. Acta Neuropathol. 128, 755-766 (2014).
- Kovacs, G. G., et al. Aging-related tau astrogliopathy (ARTAG): harmonized evaluation strategy. Acta Neuropathol. 131, 87-102 (2016).
- Nelson, P. T., et al. 34;New Old Pathologies": AD, PART, and Cerebral Age-Related TDP-43 With Sclerosis (CARTS). J Neuropathol Exp Neurol. 75 (6), 82-98 (2016).
- Tomlinson, B. E., Blessed, G., Roth, M. Observations on the brains of non-demented old people. J. Neurol. Sci. 7, 331-356 (1968).
- Katzman, R., et al. Clinical, pathological, and neurochemical changes in dementia: A subgroup with preserved mental status and numerous neocortical plaques. Ann. Neurol. 23, 138-144 (1988).
- Crystal, H., et al. Clinicopathologic studies in dementia: Nondemented subjects with pathologically confirmed Alzheimer's disease. Neurology. 38, 1682-1687 (1988).
- Knopman, D. S., et al.
- Troncoso, J. C., et al. Neuropathology in controls and demented subjects from the Baltimore Longitudinal Study of Aging. Neurobiol. Aging. 17, 365-371 (1996).
- Mirra, S. S., et al. The Consortium to Establish a Registry for Alzheimer's Disease (CERAD). Part II. Standardization of the neuropathologic assessment of Alzheimer's disease. Neurology. 41 (4), 479-486 (1991).
- Braak, H., Braak, E.
- Frings, L., et al. Asymmetries of amyloid-β burden and neuronal dysfunction are positively correlated in Alzheimer's disease. Brain. 138 (Pt 10), 3089-3099 (2015).
- Leroy, F., et al. New human-specific brain landmark: the depth asymmetry of superior temporal sulcus. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 112 (4), 1208-1213 (2015).
- Fink, M., et al. Lateralization of the serotonin-1A receptor distribution in language areas revealed by PET. Neuroimage. 45 (2), 598-605 (2009).
- Miller, A. K. H., Alston, R. L., Mountjoy, C. Q., Corsellis, J. A. N. Automated differential cell counting on a sector of the normal human hippocampus: the influence of age. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 10, 123-142 (1984).
- Brettschneider, J., Del Tredici, K., Lee, V. M., Trojanowski, J. Q. Spreading of pathology in neurodegenerative diseases: a focus on human studies. Nat. Rev. Neurosci. 16 (2), 109-120 (2015).
- Nolan, M., Troakes, C., King, A., Bodi, I., Al-Sarraj, S. Control tissue in brain banking: the importance of thorough neuropathological assessment. J. Neural. Transm. (Vienna). 12, (2015).
- Wilcock, G. K., Esiri, M. M.
- Janota, I., Mountjoy, C. Q.
- Stefanits, H., Budka, H., Kovacs, G. G. Asymmetry of neurodegenerative disease related pathologies: a cautionary note. Acta Neuropathol. 123 (3), 449-452 (2012).
- King, A., Bodi, I., Nolan, M., Troakes, C., Al-Sarraj, S. Assessment of the degree of asymmetry of pathological features in neurodegenerative diseases. What is the significance for brain banks? J Neural Transm. (Vienna). 122 (10), 1499-1508 (2015).
- Schmitz, C., Hof, P. R.
- Kristiansen, S. L., Nyengaard, J. R.
- Erskine, D., Khundakar, A. A. Stereological approaches to dementia research using human brain tissue. J Chem Neuroanat. , (2016).
- Lees, A. J. Unresolved issues relating to the shaking palsy on the celebration of James Parkinson's 250th birthday. Mov. Disord. 22 (Suppl 17), S327-S334 (2007).
- Iacono, D., et al. Parkinson disease and incidental Lewy body disease: Just a question of time? Neurology. 85, 1670-1679 (2015).
- Geuna, S., Herrera-Rincon, C. Update on stereology for light microscopy. Cell Tissue Res. 360 (1), 5-12 (2015).
- Drummond, E. S., Nayak, S., Ueberheide, B., Wisniewski, T. Proteomic analysis of neurons microdissected from formalin-fixed, paraffin-embedded Alzheimer's disease brain tissue. Sci. Rep. 5, 15456 (2015).
- Brickell, K. L., et al. Clinicopathological concordance and discordance in three monozygotic twin pairs with familial Alzheimer's disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 78 (10), 1050-1055 (2007).
- Xiromerisiou, G., et al. Identical twins with Leucine rich repeat kinase type 2 mutations discordant for Parkinson's disease. Mov. Disord. 27 (10), 1323 (2012).
- Iacono, D., et al. Neuropathologic assessment of dementia markers in identical and fraternal twins. Brain Pathol. 24 (4), 317-333 (2014).
- Iacono, D., et al. Same Ages, Same Genes: Same Brains, Same Pathologies?: Dementia Timings, Co-Occurring Brain Pathologies ApoE Genotypes in Identical and Fraternal Age-matched Twins at Autopsy. Alzheimer Dis. Assoc. Disord. , (2015).
- Rentería, M. E. Cerebral asymmetry: a quantitative, multifactorial, and plastic brain phenotype. Twin Res. Hum. Genet. 15 (3), 401-413 (2012).
- Bishop, D. V. Cerebral asymmetry and language development: cause, correlate, or consequence? Science. 340 (6138), (2013).
- Mendez, M. F., et al. Observation of social behavior in frontotemporal dementia. Am. J. Alzheimers Dis. Other Demen. 29 (3), 215-221 (2014).
