초점 방사선 억제와 성인 시상 하부의 신경 발생의 기능 심문
Summary
성인 태생 포유류의 신경 세포의 기능은 조사의 활성 영역 남아있다. 이온화 방사선은 새로운 뉴런의 탄생을 억제한다. 컴퓨터 단층 촬영 유도 초점 조사 (CFIR)를 사용하여, 특정 신경 전구 인구 입체 해부 타겟팅 이제 성인 신경의 기능적인 역할을 평가하기 위해 사용될 수있다.
Abstract
성인에서 태어난 뉴런의 기능적 특성은 중요한 과제로 남아. 침략 바이러스 배달 또는 형질 전환 동물을 통해 성인 신경을 억제하는 방법은이 연구에서 어려운 결과의 해석을 혼동 가능성이 있습니다. 새로운 방사선 도구 하나는 비 침습적으로 작은 동물의 정확하고 정밀한 해부학 적 타겟팅을 통해 성인에서 태어난 뉴런의 선택 그룹의 기능을 조사 할 수 있도록하는, 그러나 부상하고있다. 초점 전리 방사선은 새로운 뉴런의 탄생과 분화를 억제하고, 특정 신경 전구 지역 타겟팅 할 수 있습니다. 성인 시상 하부의 신경 생리 학적 과정의 조절에서 활약하는 잠재적 기능의 역할을 조명하기 위해, 우리는 선택적으로 시상 하부의 중간 예하 성인에서 태어난 뉴런의 탄생을 억제하는 비 침습적 초점 조사 기술을 개발했다. 우리는 C의 omputer하는 방법을 설명 단층 촬영 유도작은 동물을 대상으로 정밀하고 정확한 해부학을 가능하게하는 F OCAL IR 방사선 (CFIR) 배달. CFIR 지역화를위한 입체 체적 이미지지도를 사용하여 방사선 량의 대상으로 nontargeted 뇌 영역에 대한 방사선 노출을 최소화하고 날카로운 빔 경계 등각 선량 분포 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 하나의 성인에서 태어난 뉴런의 기능에 관한 질문을 할 수 있지만, 또한 방사선 생물학, 종양 생물학 및 면역학 분야의 질문에 영역을 엽니 다. 이러한 방사선 도구는 침대 옆에 벤치에서 발견의 번역을 촉진 할 것이다.
Introduction
최근 발견은 성인 포유류의 뇌가 가소성의 놀라운 학위를받을 수 있다는 것을 증명하고있다. 성인에서 태어난 뉴런은 포유류의 뇌 (1)의 전문 틈새 시장에서 성인을 통해 생성된다. 이러한 성인에서 태어난 뉴런의 기능은 무엇입니까? 그리고 더 많은 그래서, 그들은 생리학과 행동에서 어떤 역할을합니까? 이 주제에 대한 연구는 전통적으로 측면 심실과 해마의 subgranular 영역의 subventricular 영역에 초점을 맞추고있다, 그러나, 최근의 연구는 포유 동물의 시상 하부 2와 같은 다른 뇌 영역에 신경을 특징으로했다. 신경은 출생 후 및 성인 시상 2-10에서보고되었으며, 이들 신생 시상 하부 뉴런의 기능 조사의 활성 영역 남아있다.
성인에서 태어난 뉴런의 기능적 특성은 일반적으로 신경 과학 분야의 중요한 과제로 남아. 사양의 선택적 억제IFIC 신경 전구 인구는 하나의 신경 전구 인구 11에 고유 한 사용 가능한 분자 마커의 부족에 의해 제한 남아있다. 따라서, 유전자 타겟팅을 통해이 신경 전구 세포에서 성인에서 태어난 뉴런의 선택적 삭제가 어려운 남아있다. 마찬가지로, 성인에서 태어난 뉴런을 대상으로 바이러스 전달은 환경 (12)에 손상과 염증을 도입 잠재적 교란 변수에서 겪고있다.
새로운 방사선 도구 하나는 이러한 혼동을 회피하고 작은 동물의 정확하고 정밀한 해부학 적 타겟팅을 통해 이러한 문제를 조사 할 수 있도록하는, 그러나 부상하고있다. 이온화 방사선은 새로운 뉴런의 탄생과 분화를 억제하고 비 침습적 인 방법은 신경 전구 인구에게 13-15를 대상으로 할 수 있습니다. 최근에, 우리는 우리가 (HPZ)이 시상 하부의 증식 영역이라고 포유 동물의 시상 하부 중간 예하 (ME)의 싹 영역을 설명 </suP>. 우리는 젊은 성인 여성 쥐가 높은 지방 다이어트 (HFD)를 주어진 경우, HFD 먹인 쥐에서 신경의 수준이 ME 2 지역에서 공급 컨트롤 정상 차우 (NC)보다 훨씬 높은 것으로 나타났다. 시상 하부 내 안에 성인 신경이 신진 대사와 체중을 조절 여부를 테스트하기 위해, 우리는이 과정을 방해하기 위해 노력했다. 중간 예하 규제 호르몬이 출시되는 세 번째 뇌실의 바닥에 작은 일방적 인 구조입니다. 이 뇌 영역의 다른 생리 기능을 변경하지 않고 증식 및 후속 신경 발생을 억제하기 위해, 우리는 선택적 시상 중앙값 예하 2 새로 태어난 성인 뉴런의 탄생을 억제하기 위하여 비 침습적 초점 조사 기술을 개발했다.
그룹의 숫자는 표준 지역 14-28에 신경을 억제하기 위해 방사선을 사용했다. 그러나, 이전의 방사선 학적 접근 방법은 일반적으로 ofte 넓은 지역을 대상으로, 또는 한N 실수도 어려운 명확하게 특정 신경 전구 인구의 결함으로 관찰하는 행동 결함을 연결하고, 신경이보고 된 여러 뇌 영역을 대상으로. 더 많은 대상 조사의 기능은 29 ~ 36을 대상으로 정확한 해부학을 가능하게하는 F OCAL 빔 적외선 방사 (CFIR) 배달 C의 omputer 단층 촬영 유도 영상을 결합 방사선 플랫폼에 의해 제공됩니다. 직경 0.5 mm로 작은 방사선 빔은 특정 신경 전구 인구 (35)를 대상으로 사용할 수 있습니다. 이 방법은 우리가 시상 하부 ME를 대상으로 확산을 체포하고 작은 동물에서 신경을 차단할 수 있습니다. 이러한 전구 인구에 방사선 치료 후, 생리 및 행동 검사는 성인에서 태어난 세포의 잠재적 인 기능을 조명하기 위해 수행 할 수 있습니다. 초점 타겟팅 이후 우리의 응용 프로그램에 특히 중요합니다뇌하수체는 시상 하부의 중간 예하 부근에 있습니다, 뇌하수체의 조사는 호르몬 기능에 영향을 미칠 이후에 결과를 혼동 할 수 있습니다.
신경 다음과 같은 조사의 억제를위한 생물학적 기초는 여전히 불분명하게 남아있다. 이전 방사선 연구는 넓은 지역에 빔에 의존하고, 신경의 억제는 염증 반응 14, 37을 통해 매개되는 결론을 내렸다. 따라서 그것은 상당한 염증 반응을 연상하지 않기 때문에 높은 초점 조사가, 신경 발생을 억제 할 수 있을지 불확실하다. 그러나, 해마에서 고전 신경성 지역의 우리의 그룹에 의해 최근의 연구는 10 Gy의 복용량을 가진 매우 초점 조사는 조사 35 후 최소 4 주 동안 신경을 억제 할 수 있음을 증명하고있다.
중간 예하 성인 태생의 시상 하부 신경 세포의 기능을 심문하기 위해, 우리는 정밀 방사선 D를 사용ME에게 신경 발생을 억제하기 위해 작은 직경 방사 빔과 조합 CT 영상을 제공 할 evice. 360 °의 범위에서 회전 갠트리에 장착 X-선 튜브를 사용하여, 우리는 방사선 치료 동안 동물 대상의 회전 방향 (도 1)에게 허용 로봇을 제어 표본 스테이지의 사용으로 아크 빔 마이크로 조사 빔 전달 . 고분해능 X 선 검출기는 갠트리 수평 위치 (33)에있을 때 화상을 획득하는데 사용된다. 본 연구의 경우, CT 이미지는 0.20 mm의 등방성 복셀 크기로 재구성되었다. 동물이 처리 위치에있는 동안 온보드 CT 영상은 대상의 식별을 허용했다. 목표는 우리의 상용 방사선 플랫폼에 포함 된 CT 탐색 용량 계획 소프트웨어를 사용하여 지역화했다. CT 영상에 의해 우리의 투자 수익 (ROI)을 국산화 한 후, 동물은 네 개의 DEG가 로봇 시편 단계에서 적절한 치료 위치로 이동했다자유리스 (X, Y, Z, θ). 갠트리 로봇 단계 각도의 조합을 통해, 빔은 동물에 거의 모든 방향으로부터 전달 될 수 있고, 정위 아크 같은 치료는 29이 가능합니다. 이들 및 다른 이미징 연구를 들어, 마우스는 이동을 규제하면서 이소 플루 란 마취 기체의 전달을 허용 고정화 장치에 배치 하였다. 고정 침대 CT 호환 가능하며, 로봇 표본 스테이지 (34)에 연결합니다.
우리는 CFIR는 연구 분야의 여러 개념의 진보를 제공 할 것으로 기대합니다. 우리는이 기술의 원리의 증거로 시상 하부 중간 예하의 방사선 학적 타겟팅을 사용하지만, CFIR은 원칙적으로 어떤 작은 모델 생물의 몸의 모든 지역을 대상으로 할 수 있습니다. 신경 과학에서, 예를 들어, 우리는이 기술 EXIS에 제안되어 활발히 증식 전구 개체군의 기능을 평가하기 위해 사용될 수있는 구상같은 지역 postrema 38, 39, subfornical 기관 (40), 뇌하수체 (41)와 같은 다른 circumventricular 기관에서 t. 성인 신경의 기능 역할에 관한 및 행동의 원인이되는 역할을 식별하는 오랜 논쟁은 이제 더 잘 해결할 수 있습니다. 가수에서,이 방법은 선택적으로 특정 뇌 영역에서 신경 발생을 억제하는 능력에 의해 방해 된 새소리 (42)의 견고하고 계절 동작을 유지 성인 신경의 역할을 해결할 수있다. 이 강력한 행동 모델을 이해하는 것은 다른 성적 동종 이형의 행동을 규제하는 성인 신경의 역할에 새로운 통찰력을 흘리다 수 있습니다. 또한, 신진 대사 필드에 CFIR는 간세포 증식의 역할과 신진 대사와 에너지 균형의 역할의 측면을 탐구 할 수 있습니다. 여러 연구 분야의 개념 사전의 가능성이 기술의 도입에 의해 강화된다.
<p class본 논문에서는 = "jove_content">, 우리는 초점 조사 빔의 대상으로 정밀 해부에 대한 CFIR의 기능을 보여줍니다. 우리가 처음에 우리의 연구에이 작은 동물 방사선 연구 플랫폼 (SARRP)을 개발하지만, 다른 유사한 장치는 이제 유사한 CT 유도 초점 조사 43, 44을 달성 할 수있는 상업적으로 이용 가능하다. 따라서, 우리는 오히려 SARRP에 대한 구체적인 것보다 모든 연구 플랫폼에 필요한 단계를이 CFIR 프로토콜을 일반화. 신경 발생을 억제하기 이전 방사선 접근법 이상의 CFIR의 장점은이 기술이 지역화 입체적인 체적 화상 안내를 허용하고 선량 타겟팅, 등각 선량 nontargeted 뇌 영역에 대한 노출을 최소화하고, 높은 정밀도 빔 형상을 가진 등각 선량 분포를 허용한다는 아르 날카로운 빔 경계. 우리는 특정 해부 영역에 용량을 대상으로 CT 유도 이미징을 사용하는 방법을 간략하게 설명하고, 이에 따라, 어떻게 방사선 시각화γ-H2AX, DNA 이중 가닥 나누기 35, 45 ~ 48의 마커에 대한 면역 조직 화학 염색을 이용하여 직접 조직에 분포 복용량. 신경성 틈새 시장을 선택적으로 조사를 위해이 방법을 사용하면 생리와 질병에 새로운 성인에서 태어난 뉴런의 기능적 역할을 드러내는 중요한 의미를 가질 수있다.Protocol
Representative Results
Discussion
CT 유도 초점 조사 (CFIR)은 CT-가이드 (32)를 사용하여 로봇 제어에 작은 동물 대상으로 방사선 필드를 제공 할 수있는 소설과 전체 시스템 접근 방식입니다. 작은 동물 모델에 매우 집중 빔을 제공하는 CFIR의 기능은 실험실 연구와 임상 번역을 연결하는 새로운 연구의 기회를 제공합니다. 이 논문은 특히 시상 하부의 신경 전구 인구를 대상으로 정확한 방사선 전달을위한 CFIR 방법을 설명합?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 기술적 인 조언과 지원을위한 C. Montojo, J. 레예스, 그리고 M. 갑옷 감사합니다. 이 작품은 (DAL에) 건강 보조금 F31의 NS063550의 미국 국립 연구소, 바질 오코너 초보 학술 상과 (SB에) Klingenstein 기금과 NARSAD에서 교부금에 의해 지원되었다. SB는 의학 연구에 WM 켁 고유 젊은 학자.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| SARRP research platform | Xstrahl | RS225A | http://www.xstrahl.com/xstrahlrs225.htm |
| SARRP irradiation bunker | Xstrahl | Optional, but radiation exposure should be contained with alternative lead shielding | |
| GAF chromic film | IPS | GAFchromic ETB2 | |
| Mouse phantom | Gammex | 457 | Purchase 0.5 cm x 30 cm x 30 cm solid water slabs from Gammex and cut to desired size. |
| Mouse anti-phospho-histone H2AX Ser139 antibody | Millipore, Inc. | 05-636 | clone JBW301 |
| High-fat rodent diet | Research Diets | D12492i | 60% of the calories as fat, food should be irradiated |
| Isoflurane | Baxter Healthcare Corporation | 10019-360-40 | |
| 0.01 M Sodium citrate | Fisher Scientific | 1.471 g of sodium citrate dissolved in 500 ml deionized water | |
| Superfrost Plus slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| DAPI | Fisher Scientific | nuclear counterstain | |
| Mounting medium | Fisher Scientific | Vectashield or Gelvatol is preferred |
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