Bu protokol, dokularda, özellikle beyinde demir birikiminin dağılımını ve miktarını değerlendirmek için yöntemler sunar. Protokol, numune hazırlama, Perls/DAB boyama, görüntü yakalama ve veri analizi prosedürlerini detaylandırır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Bu protokol, dokularda, özellikle beyinde demir birikiminin dağılımını ve miktarını değerlendirmek için yöntemler sunar. Protokol, numune hazırlama, Perls/DAB boyama, görüntü yakalama ve veri analizi prosedürlerini detaylandırır.
Yaygın bir nörodejeneratif hastalık olan Alzheimer hastalığı (AD), yaşlılarda demansın önde gelen nedenidir. Demir birikimi AH patogenezi ile yakından ilişkilidir. AD beyninde, yüksek demir seviyeleri, β-amiloid plakları, tau nörofibriler yumaklar ve apoptoz dahil olmak üzere karakteristik AD patolojileri ile güçlü bir şekilde ilişkilidir. Artan kanıtlar, düzensiz demir metabolizmasına bağlı oksidatif stresin AH patofizyolojisinde önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Bu nedenle, AH patolojisinde demir birikiminin rolünü anlamak, AH tedavisinde kritik öneme sahiptir. Beyindeki demir ekspresyonunu ve dağılımını tespit etmek için kapsamlı bir demir boyama protokolü gereklidir. Bu protokol, beyindeki demir birikiminin miktarını ve dağılımını değerlendirmek için bir yöntemi tanımlamayı amaçlamaktadır. Reaktif hazırlama, fare tedavisi ve beyin bölümlerinin hazırlanması ile ilgili süreçleri açıklıyoruz. Ek olarak, boyama sonuçlarının kapsamlı bir şekilde yorumlanmasını sağlamak için hem kantitatif değerlendirmeyi hem de morfolojik değerlendirmeyi entegre eden sistematik bir analitik çerçeve ile birlikte, serebral doku kesitlerinde histokimyasal demir tespiti için ayrıntılı bir adım adım protokol sunuyoruz. Bu deneysel protokol, araştırmacıların beyindeki demir birikimlerini anlamalarına ve AD araştırmalarını desteklemelerine yardımcı olacaktır.
Alzheimer hastalığı (AH) en sık görülen nörodejeneratif hastalıktır ve toplum için ciddi bir sorun haline gelmiştir. AD prevalansı 1,2,3,4 yaşla birlikte dramatik bir şekilde artmaktadır. Alzheimer hastalığının (AD) birincil patolojik özellikleri, tau proteinlerinin anormal fosforilasyonuna bağlı olarak β-amiloid (Aβ) plaklarının ve nörofibriler yumakların (NFT'ler) birikmesini içerir. Aβ, amiloid öncü proteininin (APP) β-sekretaz ve γ-sekretaz enzimleri tarafından sıralı bölünmesi yoluyla üretilir. Aβ üretimindeki veya klerensindeki düzensizlik, beyinde birikmesine yol açar ve AD'nin en erken patolojik belirteçlerinden biri olarak kabul edilen amiloid plaklarını oluşturur. Bu plaklar sadece doğrudan nöronal hasara neden olmakla kalmaz, aynı zamanda nöroinflamasyon, oksidatif stres ve sinaptik disfonksiyon dahil olmak üzere bir dizi zararlı etki başlatır. Toplu olarak, bu süreçler nöronal ölüme ve MS5'te gözlenen ilerleyici bilişsel gerilemeye katkıda bulunur. Amiloid β plak birikimi ve hiperfosforile tau proteini agregasyonu dahil olmak üzere ağırlıklı olarak Alzheimer hastalığının (AD) patolojik özelliklerini hedef alan onlarca yıllık araştırmalara rağmen, klinik olarak anlamlı terapötik atılımlar belirsizliğini korumaktadır ve mevcut müdahaleler hastalığın ilerlemesini değiştirmede sınırlı etkinlik göstermektedir6.
Demir, beyin fonksiyonunu sürdürmek için önemli bir metaldir ve oksijen taşınması, DNA sentezi, mitokondriyal solunum, miyelin sentezi, nörotransmitter sentezi ve metabolizmada rol oynar. Bununla birlikte, konsantrasyonlar hücresel sekestrasyon kapasitesiniaştığında demir zararlı hale gelir 6,7,8. AD9,10 olan hastalarda beynin hem kortikal hem de hipokampal bölgelerinde genellikle Aβ plakları ile birlikte lokalize olan artmış demir birikimi gözlenmiştir. Fenton reaksiyonu11 sayesinde, hücre içi serbest demir, reaktif oksijen türlerinin yanı sıra hidroksil radikalleri (•OH) üretebilir. Bu zararlı maddeler sadece glial hücreleri aktive ederek nöroinflamasyonu indüklemekle kalmaz, aynı zamanda oksidatif stres yoluyla hücrenin biyomoleküllerine saldırır, normal hücresel fonksiyonu bozar ve sinaptik disfonksiyona yol açar 8,12. Ayrıca, artan demir, AD'nin patolojik belirtilerinin gelişiminde doğrudan rol oynar: demir, Aβ üretimine12 katkıda bulunur ve ayrıca tau proteini disfonksiyonunu artırarak nörofibriler yumaklara(13) yol açar.
Beyindeki demir içeriğini değerlendirmek için manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ile kimyasal ve histokimyasal yöntemler de dahil olmak üzere çeşitli teknikler geliştirilmiştir14. MRG kullanılarak intraserebral demir seviyelerinin in vivo olarak ölçülmesi, yaşlanma ve nörodejenerasyon hastaları için klinik olarak önemlidir15. MRG, non-invaziv ve son derece hassas olma avantajına sahiptir: hastalığın erken evrelerinde demir birikimini tespit edebilir. Özellikle, alana bağlı R2 artışı (FDRI) tekniği, ferritin demir ve heme-demir16 gibi farklı demir formlarını ayırt edebilir. Bununla birlikte, MRG hücresel düzeyde demir birikimini tespit edemez ve pahalıdır, bu nedenle esas olarak klinik araştırmalarda kullanılır17.
Kolorimetrik ölçüm, çözelti içindeki maddenin bir kromojenik ajan18 ile reaksiyonu sonucu üretilen rengin yoğunluğunu ölçerek bir maddenin (demir gibi) konsantrasyonunu belirleyen kimyasal bir yöntemdir. Bu yöntemin gerçekleştirilmesi kolaydır ve düşük maliyetli reaktifler ve enstrümantasyon kullanır, bu da onu sınırlı bütçeli laboratuvarlar için uygun hale getirir18. Bununla birlikte, bu yöntemin doğruluğu ve hassasiyeti çok sınırlıdır, çünkü sonuçlar çevresel faktörler, renk geliştirme süresi ve operatörün öznel yargısı tarafından etkilenmektedir. Alev atomik absorpsiyon spektrometresi (FAAS), demir seviyelerini19 değerlendirmek için kullanılabilecek başka bir yöntemdir. Bu yöntemde, ilgilenilen dokunun yüksek sıcaklıktaki bir fırında yakılmasıyla berraklaştırılmış bir numune çözeltisi elde edilir. Numune daha sonra hidroklorik asit kullanılarak çözülür ve çözeltideki demir konsantrasyonu atomik absorpsiyon spektrometrisi ile belirlenir. Bu yöntem son derece hassastır ve her türlü biyolojik numune için uygundur19. Bununla birlikte, süreç zaman alıcıdır ve pahalı ekipman gerektirir, bu nedenle kullanımı sınırlıdır.
Hem olmayan ferrik demiri tespit etmek için Perls/DAB boyama, diğer histokimyasal yöntemlerle karşılaştırıldığında yüksek özgüllüğü ve uygulama kolaylığı nedeniyle en yaygın kullanılan demir tespit yöntemidir14. Kolorimetrik analizden farklı olarak, Perls'in boyaması, mavi bir çökelti oluşturmak için demir iyonları ve potasyum ferrosiyanür arasındaki reaksiyona dayanan kalitatif bir histokimyasal boyama yöntemidir. Dokulardaki demirin varlığını ve dağılımını mikroskobik olarak görselleştirmek için kullanılır. Ayrıca, bu yöntem, farklı hücre tiplerinde demir birikimini ayırt etmemize ve demir birikiminin hücre altı dağılımını gözlemlememize olanak tanıyarak AD20'nin incelenmesi için bir yöntem sağlar. Perls'in boyası öncelikle hem olmayan ferrik demiri tespit eder ve Prusya mavisi kompleksinin oluşumuna bağlıdır:

(Prusya mavisi)
Bununla birlikte, geleneksel Perls boyası, düşük demir seviyelerinde demir lokalizasyonunu tespit etmek için etkisizdir. Diaminobenzidin (DAB) eklendiğinde, kahverengi bir bileşik oluşturmak için ferrik hekzasiyanoferrat ile reaksiyona girerek testinözgüllüğünü arttırır 21.
Bu protokolün amacı, bir AD fare modelinin beyinlerindeki demir birikiminin miktarının ve dağılımının nasıl değerlendirileceğini açıklamaktır. Bu protokolde, 8 aylık 5×FAD (C57BL / 6J) transgenik fareler AD fare modeli olarak kullanıldı ve aynı yaştaki vahşi tip farelerle karşılaştırıldı. Kimyasal reaktifin hazırlanması, beynin kesitlendirilmesi, Perls/DAB boyasının gerçekleştirilmesi ve boyamadan sonra alınan görüntülerin analiz edilmesi ile ilgili prosedürlerin ayrıntıları burada sunulmaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm prosedürler, Xuzhou Tıp Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nin yönergelerine ve Çin hükümetinin Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı düzenlemelerine uygun olarak gerçekleştirildi.
1. Hayvanların perfüzyonu
2. Beyin kriyoseksiyonu
3. Perls/DAB boyama
4. Görüntüleme
5. Görüntü analizi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
AD'nin bir fare modelinde demir dağılımını ve birikimini araştırmak için, 8 aylık 5xFAD farelerin sagital dilimlerinde Perls / DAB boyaması gerçekleştirdik. Şekil 3'te gösterildiği gibi, 8 aylık 5xFAD ve vahşi tip farelerde ve 2 aylık vahşi tip farelerde Perls/DAB boyama sinyalleri gözlenmiştir. 5xFAD farelerinde, hipokampus ve kortekste, özellikle hipokampusun subikulumunda yüksek Perls' / DAB boyama sinyalleri gözlendi. Yabani tip fareler, doğrulanmış negatif kontroller olarak görev yaptı;...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Demir birikimi Alzheimer hastalığı ile yakından ilişkilidir. Bir yandan, amiloid öncü proteininin artan ekspresyonu {NOTE:20}23 ve ayrıca hızlandırılmış Aβ üretimine yol açabilen gelişmiş γ-sekretaz aktivitesi dahil olmak üzere çoklu mekanizmalar yoluyla Aβ üretimine yol açabilir24; Öte yandan, artan demirin neden olduğu lipid peroksidasyonu, tau polimerizasyonunu teşvik edebilir, bu da nöronlarda25 tau proteininin a...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu araştırma, Çin Doğa Bilimleri Vakfı'nın genel bir projesi tarafından desteklenmiştir (hibe numarası: 32271010).
Bu çalışmanın hazırlanması sırasında yazarlar, dili ve okunabilirliği geliştirmek için DeepSeek'i kullandılar. Bu aracı/hizmeti kullandıktan sonra, yazarlar içeriği gerektiği gibi gözden geçirip düzenlediler ve yayının içeriği için tüm sorumluluğu üstlendiler.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 0.1 M PBS | biosharp | BL601A Çözelti | yapmak için deiyonize su ekleyin |
| ; | Beyotime | P0099 | 4 &� C'de Geri Yükle; Kullanım için C |
| 20X DAB çözeltisi | Bioss | C-0003 | Mix 10 & mu; l çözelti A, 10 & mu; l çözelti B ve 180 μ l PBS |
| Alkol | Supelco | 107017 | |
| HCL | Sigma | 7647-01-0 | 50 ml ketamine damıtılmış su ekleyin |
| Çin Ulusal İlaçlar | H20193336 | Anestezi Mikroskobu için 100 mg / kg | |
| Olympus | CX43 | ||
| Optimum kesme sıcaklığı bileşiği (OCT) | Sakura Finetek | 4583 | |
| potasyum ferrosinid çözeltisi | Sigma | 14038-43-8 | |
| ve nbsp; | YS Biyoteknoloji | YS-(BC)-2842 | Anestezizasyon için 15 mg / kg |
| Ksilenler | Sigma | 1330-20-7 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.