Evaluación de la permeabilidad de la barrera hemato - encefálica por infusión intravenosa de albúmina marcado con FITC en un modelo murino de enfermedad neurodegenerativa
Summary
En este estudio, presentamos un procedimiento fácil y eficiente para evaluar la interrupción de la barrera sangre – cerebro en enfermedades neurodegenerativas. Para lograr nuestro objetivo, nos infunde isotiocianato de fluoresceína de alto peso molecular etiquetado (FITC)-albúmina en yugular de ratón de la vena y evaluado su salida en el parénquima cerebral por microscopía de fluorescencia.
Abstract
La interrupción de la integridad de la barrera blood – brain (BBB) es una característica común de distintas enfermedades neurológicas y neurodegenerativas. Aunque la interacción entre homeostasis perturbada de BBB y la patogenia de los trastornos cerebrales necesita mayor investigación, el desarrollo y validación de un procedimiento confiable para detectar con precisión alteraciones BBB pueden ser crucial y representan una herramienta útil para predecir la enfermedad potencialmente la progresión y desarrollo habían concentrado en estrategias terapéuticas.
Aquí, presentamos un procedimiento fácil y eficiente para evaluar salida BBB en una condición neurodegenerative como eso que ocurre en un modelo de ratón preclínica de la enfermedad de Huntington, en el que son claramente detectables precozmente en defectos en la permeabilidad de BBB la enfermedad. En concreto, el alto peso molecular isotiocianato de fluoresceína etiquetado (FITC)-albúmina, que es capaz de cruzar el BBB solamente cuando éste se deteriora, es agudo infundida en la vena yugular de un ratón y su distribución en los distritos vasculares o parenquimatosos se determina por microscopía de fluorescencia.
Acumulación de verde fluorescente-albúmina en el parénquima del cerebro funciona como un índice de permeabilidad BBB aberrante y, cuando se cuantificaron utilizando software de procesamiento de imagen J, se divulga como intensidad de la fluorescencia verde.
Introduction
Homeostasis en el sistema nervioso central (SNC) es un prerrequisito para la comunicación adecuada y la función de las células neuronales. El parénquima de la CNS está cerrado de la periferia por la endotelial barrera blood – brain (BBB), que representa la interfaz entre el cerebro y la circulación sanguínea periférica y desempeña un papel crucial en las conversaciones entre estos dos barrios1 ,2. El BBB es un complejo y dinámica de la estructura tridimensional se compone principalmente de micro vasos endoteliales células especializadas (ECs) enlazadas entre sí mediante complejos de Unión intercelulares – ensambladuras apretadas (TJs) – y rodeado del pericitos, neurona terminaciones y astrositos pie procesos1,2.
En condiciones fisiológicas, la permeabilidad extremadamente baja de la BBB intacto garantiza la estricta regulación del transporte de nutrientes y otras moléculas entran y salen del cerebro y ofrece una protección única de los cambios que ocurren en el SNC la composición de la sangre que podría influir en la actividad de los nervios y contra potencial periférico insulta a1,2,3.
Interrupción de la integridad de la BBB y su mayor permeabilidad ha sido conocida para constituir una característica clave para muchos neurológicas y neurodegenerativas trastornos4 incluyendo la enfermedad de Huntington (HD)5,6, sin embargo , si esta disfunción es un fenómeno causal o un evento propagativo en el curso de la enfermedad es todavía confuso. El tiempo de ruptura BBB también sigue siendo evasivo, sin embargo, nuevas pruebas por nuestro grupo y otros indican que la alteración integridad BBB no representa un evento tardío en la progresión de la enfermedad, sino más bien un primer paso6,7 , 8, que puede tener consecuencias a largo plazo.
Con esto en mente, es importante revelar precozmente descomposición BBB en la neurodegeneración para desarrollar estrategias útiles para predecir la progresión de la enfermedad y daño cerebral y para desarrollar con éxito las intervenciones alternativas y más específicas capaces de mitigación de las consecuencias clínicas de tal interrupción. Imagen fiable de la debilitación de la BBB es, por tanto, de gran importancia en la investigación experimental y manejo clínico de enfermedades del cerebro.
En este artículo describimos un procedimiento exitoso y simple para la evaluación de la permeabilidad BBB en un modelo de ratón de HD usando el alto peso molecular fluoresceína isotiocianato etiquetados-albúmina (albúmina de FITC). Extravasación de albúmina FITC, que normalmente no puede cruzar la barrera, en el parénquima cerebral se midió como un índice de fuga BBB. Esta técnica es fácilmente adaptable a las ratas y a otras condiciones patológicas caracterizadas por cerebrovasculature deterioro9,10.
Protocol
Representative Results
Discussion
La técnica que Describimos aquí es principalmente útil para la detección de fugas BBB en condiciones de enfermedad cerebral. Disfunción BBB está ganando atención como una característica común de diversos trastornos neurológicos4. Anteriormente se utilizó este enfoque para describir el derangement principios de integridad BBB en un modelo de ratón de una enfermedad neurodegenerativa rara como HD6.
Este método toma ventaja de la relati…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la “Fondazione Neuromed” y financiado por el Ministerio italiano de salud “Ricerca Corrente” a V.M.
Materials
| Albumin-fluorescin isothiocyanate conjiugate | SIGMA | A9771-100MG | |
| pAb anti-Laminin | Novus Biologicals | NB300-144 | |
| CY3 anti-rabbit made in goat | MILLIPORE | AP132 | |
| SUPERFROST PLUS | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
| Cover Slips 24 X 50 mm | Thermo Scientific (DIAPATH) | 61050 | |
| Kilik Optimal Cutting Temperature (OCT) compound | Bio Optica | 05-9801 | |
| VECTASHIELD Mounting Media | VECTOR | H-1500 | Mounting media with DAPI |
| iNSu/Light Insulin Disposible Syringe | RAYS Health &Safety | INS1ML26G13 | |
| 30G 1/2" | BD Microlance | 304000 | Needle for Insulin disposible Syringe |
| Scalpel Handle | F.S.T. | 91003-12 | |
| #22 Disposable Scalpel blads | F.S.T. | 10022-00 | |
| Fine Iris scissors 10.5 cm | F.S.T. | 14094-11 | |
| Dumont Forceps #5745 45° 0.10 x 0.06 mm | F.S.T. | 11251-35 | |
| Graefe Forceps 10 cm | F.S.T. | 11051-10 | |
| Dumont Forceps #5 0.1 X 0.06 mm | F.S.T. | 11251-20 | |
| Medical patch | Medicalis | 34788 | |
| Sterile disposable towel drape | Dispotech | TVO50VE | |
| Stereoscopic Microscope | NIKON | SMZ 745 T | |
| Optic Illuminator LED light (C-FLED2) | NIKON | 1003167 | Optic Illuminator for Stereoscopic Micrscope |
| Eclipse Ni-U Microscope | Nikon | 932162 | Epifluorescence Microscope |
| Microscope digital Camera | Nikon | DS-Ri2 | Microscope camera |
| Intenslight | Nikon | C-HGFI | Microscope lamp |
| NIS-Elements 64 bit | Nikon | AR 4.40.00 | Analysis Software |
| Electric Razor | Gemei | GM-3007 |
Referencias
- Obermeier, B., Verma, A., Ransohoff, R. M. The blood-brain barrier. Handb Clin Neurol. 133, 39-59 (2016).
- Serlin, Y., Shelef, I., Knyazer, B., Friedman, A. Anatomy and physiology of the blood-brain barrier. Semin Cell Dev Biol. 38, 2-6 (2015).
- Moretti, R., et al. Blood-brain barrier dysfunction in disorders of the developing brain. Front Neurosci. 9, 40 (2015).
- Zhao, Z., Nelson, A. R., Betsholtz, C., Zlokovic, B. V. Establishment and Dysfunction of the Blood-Brain Barrier. Cell. 163 (5), 1064-1078 (2015).
- Drouin-Ouellet, J., et al. Cerebrovascular and blood-brain barrier impairments in Huntington’s disease: Potential implications for its pathophysiology. Ann Neurol. 78 (2), 160-177 (2015).
- Di Pardo, A., et al. Impairment of blood-brain barrier is an early event in R6/2 mouse model of Huntington Disease. Sci Rep. 7, 41316 (2017).
- Lecler, A., Fournier, L., Diard-Detoeuf, C., Balvay, D. Blood-Brain Barrier Leakage in Early Alzheimer Disease. Radiology. 282 (3), 923-925 (2017).
- van de Haar, H. J., et al. Blood-Brain Barrier Leakage in Patients with Early Alzheimer Disease. Radiology. 282 (2), 615 (2017).
- Fernandez-Lopez, D., et al. Blood-brain barrier permeability is increased after acute adult stroke but not neonatal stroke in the rat. J Neurosci. 32 (28), 9588-9600 (2012).
- Yang, Y., Rosenberg, G. A. Blood-brain barrier breakdown in acute and chronic cerebrovascular disease. Stroke. 42 (11), 3323-3328 (2011).
- Walantus, W., Castaneda, D., Elias, L., Kriegstein, A. In utero intraventricular injection and electroporation of E15 mouse embryos. J Vis Exp. (6), e239 (2007).
- Szot, G. L., Koudria, P., Bluestone, J. A. Transplantation of pancreatic islets into the kidney capsule of diabetic mice. J Vis Exp. (9), e404 (2007).
- Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. J Vis Exp. (65), (2012).
- McCloy, R. A., et al. Partial inhibition of Cdk1 in G 2 phase overrides the SAC and decouples mitotic events. Cell Cycle. 13 (9), 1400-1412 (2014).
- Burgess, A., et al. Loss of human Greatwall results in G2 arrest and multiple mitotic defects due to deregulation of the cyclin B-Cdc2/PP2A balance. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (28), 12564-12569 (2010).
- Krueger, M., Hartig, W., Reichenbach, A., Bechmann, I., Michalski, D. Blood-brain barrier breakdown after embolic stroke in rats occurs without ultrastructural evidence for disrupting tight junctions. PLoS One. 8 (2), e56419 (2013).
- Hirano, A., Kawanami, T., Llena, J. F. Electron microscopy of the blood-brain barrier in disease. Microsc Res Tech. 27 (6), 543-556 (1994).
