Correlativo luce e microscopia elettronica allo Studio microgliali Interazioni con placche beta-amiloide
Summary
Questo articolo descrive un protocollo per la visualizzazione di amiloide Ap placche in modelli murini della malattia di Alzheimer con metossi-X04, che attraversa la barriera emato-encefalica e si lega alla beta-pieghe fogli trovati nella fitta principali placche Ap selettivamente. Esso consente di pre-screening delle sezioni di tessuto placca contenenti prima dell'immunocolorazione ed elaborazione per la microscopia elettronica.
Abstract
Un protocollo dettagliato è fornito qui per identificare amiloidi Ap placche nelle sezioni del cervello di modelli murini della malattia di Alzheimer prima pre-embedding immunostaining (in particolare per ionizzato adattatore molecola legante il calcio 1 (Iba1), un calcio proteina legante espressa da microglia) e la lavorazione dei tessuti per microscopia elettronica (EM). Metossi-X04 è un colorante fluorescente che attraversa la barriera emato-encefalica e si lega ai fogli beta a pieghe si trovano in fitto nucleo placche Ap selettivamente. Iniezione degli animali con metossi-X04 prima del sacrificio e la fissazione del cervello consente di pre-screening e selezione delle sezioni di cervello placca contenenti per l'ulteriore elaborazione con manipolazioni in termini di tempo. Ciò è particolarmente utile quando si studia la patologia AD presto all'interno delle regioni specifiche del cervello o strati che possono contenere pochissime targhe, presenti in solo una piccola frazione delle sezioni. trattamento post-mortem di sezioni di tessuto con Rosso Congo, Thioflavin S, e ThioflAvin T (o anche con metossi-X04) possono etichettare fogli beta-pieghe, ma richiede una compensazione con etanolo per rimuovere colorante in eccesso e queste procedure sono incompatibili con la conservazione ultrastrutturali. Sarebbe anche inefficiente per realizzare un'etichettatura per Ap (e altri marcatori cellulari quali Iba1) su tutte le sezioni di cervello dalle regioni di interesse, solo per produrre una piccola frazione contenente placche Ap nella posizione giusta. È importante sottolineare che, placche Ap sono ancora visibili dopo la lavorazione dei tessuti per EM, permettendo una precisa identificazione delle aree (in genere fino a pochi millimetri quadrati) esaminare con il microscopio elettronico.
Introduction
Amiloide Ap formazione della placca è il principale segno distintivo neuropatologici della malattia di Alzheimer (AD). Tuttavia crescente evidenza suggerisce un ruolo importante del sistema immunitario nella progressione della malattia 1,2. In particolare, i nuovi dati provenienti da studi preclinici e clinici stabiliti disfunzione immunitaria come un driver principale e collaboratore di AD patologia. Con questi risultati, le cellule immunitarie centrali e periferiche sono emersi come bersagli terapeutici promettenti per AD 3. Il seguente protocollo combina luce e microscopia elettronica (EM) per generare nuove intuizioni sulla relazione tra la deposizione di placche Ap e le alterazioni fenotipiche microgliali in AD. Questo protocollo permette l'etichettatura delle placche Ap in modelli murini di AD utilizzando a iniezione vivo del colorante fluorescente metossi-X04. Metossi-X04 è un derivato Rosso Congo che può facilmente attraversare la barriera emato-encefalica per entrare nel parenchima cerebrale e si legano fogli β-pieghe con alto unffinity. Poiché il colorante è fluorescente, può essere utilizzato per il rilevamento in vivo della deposizione della placca Ap con microscopia a due fotoni 4. Una volta legato alla Ap, metossi-X04 non si dissocia o ridistribuire lontano da placche, e mantiene la sua fluorescenza nel tempo. E 'generalmente somministrato perifericamente per consentire imaging non invasiva della dinamica cerebrale 5. La fluorescenza rimane anche dopo fissazione aldeide, consentendo analisi correlativa post-mortem, inclusa la verifica di morte neuronale in prossimità delle placche Ap 6.
Questo protocollo sfrutta le proprietà di metossi-X04 per selezionare le sezioni del cervello di topi APP SWE / PS1A 246E (APP-PS1; coexpressing una doppia mutazione in APP gene Lys670Asn / Met671Leu, e la variante presenilina PS1-A264E umano) 7 che esibiscono A? placche in determinate regioni di interesse (ippocampo CA1, radiatum strati, e lacunosum-moleculare) Prima di pre-embedding immunocolorazione contro il marcatore microglial ionizzato legante il calcio adattatore molecola 1 (Iba1) per visualizzare i corpi cellulari microgliali e processi con EM. I topi sono dati iniezione intraperitoneale di soluzione metossi-X04, 24 ore prima della fissazione cervello attraverso perfusione transcardial. sezioni di cervello coronali sono ottenuti utilizzando un vibratome. Sezioni contenenti il CA1 dell'ippocampo sono proiettati sotto un microscopio a fluorescenza per la presenza di placche Ap in radiatum strati e lacunosum-moleculare. Immunocolorazione per Iba1, tetrossido di osmio post-fissazione, e resina plastica incorporamento vengono poi eseguite su sezioni di cervello selezionati. Alla fine di questo protocollo, le sezioni possono essere archiviati senza ulteriore degrado ultrastrutturali, pronto per ultrasottili sezionamento e l'esame ultrastrutturale. È importante sottolineare che le placche sono ancora fluorescenti dopo immunostaining con anticorpi diversi, per esempio Iba1 come nel presente protocollo. Essi diventano più scure than loro neuropil circostante seguente tetrossido di osmio post-fissazione, indipendentemente metossi-X04 colorazione, che aiuta a identificare accuratamente le regioni di interesse, generalmente fino a pochi millimetri quadrati, da esaminare con il microscopio elettronico a trasmissione.
Questo approccio correlativo offre un modo efficace per identificare le sezioni specifiche del cervello per esaminare a livello ultrastrutturale. Ciò è particolarmente utile quando si studia la patologia AD precoce, all'interno delle regioni specifiche del cervello o strati che possono contenere solo poche placche Ap, presenti solo in una piccola frazione di sezioni di tessuto. Durante questi periodi particolare, sarebbe inefficiente per usare immunostaining per Ap (e doppia etichettatura per altri marcatori cellulari quali Iba1) in diverse sezioni di cervello semplicemente per fornire una piccola frazione contenente placche Ap nella posizione giusta. Inoltre, l'iniezione di topi dal vivo con metossi-X04 prima del sacrificio e la lavorazione dei tessuti non lo fa compromisvia e la conservazione ultrastrutturali. Metodi alternativi come il post mortem colorazione con Rosso Congo, Thioflavin S, T o Thioflavin metossi-X04 su sezioni di tessuto fissate richiedono differenziazione colorazione in etanolo, 8-11 che causa stress osmotico e disturba l'ultrastruttura. Congo Rosso è anche un noto cancerogeno per l'uomo 12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo protocollo spiega un approccio correlativo per il targeting denso nucleo placche Ap con EM. Metossi-X04 a iniezione vivo permette una rapida selezione di sezioni del cervello che contengono placche Ap all'interno di particolari regioni e strati di interesse, ad esempio, il CA1 dell'ippocampo, radiatum strati, e lacunosum-moleculare. Nel presente esempio, metossi-X04 pre-screening è stato combinato con pre-embedding immunocolorazione per Iba1 per studiare come i diversi fenotipi microgli…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are grateful to Dr. Sachiko Sato and Julie-Christine Lévesque at the Bioimaging Platform of the Centre de recherche du CHU de Québec for their technical assistance. Grants from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) RGPIN-2014-05308, The Banting Research Foundation, and The Scottish Rite Charitable Foundation of Canada to M.E.T supported this work.
H.E.H. is recipient of a scholarship from the Lebanese Ministry of Education and Higher Education, and K.B. from the Faculté de médecine of Université Laval.
Materials
| Methoxy-X04 | Tocris Bioscience | 4920 | 10 mg substrate per tablet |
| Propylene glycol | Sigma Aldrich | W294004 | |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Fisher BioReagents | BP231-1 | Caution: toxic |
| Sodium Chloride NaCl | Sigma | S9625 | |
| Sodium phosphate monobasic monohydrate | Sigma | S9638 | |
| Sodium phosphate dibasic | Sigma | S0876 | |
| Tris Hydrochloride | Fisher BioReagents | BP153500 | |
| Acrolein | Sigma | 110221 | Caution: Toxic |
| Paraformaldehyde Granular | Electron Microscopy Sciences | 19210 | Caution: Toxic |
| Filter paper | Fisher | 09-790-14F | |
| Peristaltic Pump with Tubing | ColeParmer | cp.78023-00 | |
| Excel Winged blood Collection Set Needles 25G | Becton Dickinson | 367341 | |
| Extrafine Forceps | F.S.T | 11152-10 | Tip shape: curved |
| Scissors | F.S.T | 14090-09 | Tip shape: straight |
| Hartman Hemostats | F.S.T | 13003-10 | Tip shape: curved |
| Surgical Scissors | F.S.T | 14004-16 | Tip shape: straight |
| Micro Dissecting Scissors | ROBOZ surgical store | 5818 | |
| Glass scintillation vials | Fisher Scientific | 74515-20 | |
| Vibrating Blade Michrotome Leica VT1000 S | Leica Biosystems | 14047235612 | |
| Vibratome blades | Electron microscopy Sciences | 71990 | |
| Microscope Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| 24-well Tissue Culture Plates | Fisher Scientific | 353047 | |
| Ethylene Glycol | Fisher BioReagents | BP230-4 | |
| Glycerol | Fisher BioReagents | BP229-4 | |
| Hydrogen Peroxide, 30% | J.T.BAKER | cat: 2186-01 | |
| Sodium borohydride | Sigma | 480886 | |
| Tris HCl | Fisher | BP153-500ML | |
| Fetal bovine Serum (FBS) | Sigma Aldrich | F1051 | |
| Bovine serum albumin (BSA), fraction V | Thomas Scientific | C001H24 | |
| Triton X-100 | Sigma | T8787 | |
| Anti IBA1, Rabbit | WAKO | 019-19741 | |
| Goat Anti-Rabbit IgG | Jackson Immunoresearch | 111066046 | |
| VECTASTAIN Elite ABC Kit (Standard) | Vector Labs | PK-6100 | |
| 3.3'-Diaminobenzidine tetra-hydrochloride (DAB) | Sigma | D5905-50TAB | Caution: toxic |
| Osmium tetroxide, 4% solution | Electron Microscopy Sciences | 19150 | Caution: toxic |
| Durcupan™ ACM single component A | Sigma | 44611 | Resin Caution: Toxic |
| Durcupan™ ACM single component B | Sigma | 44612 | Hardener Caution: Toxic |
| Durcupan™ ACM single component C | Sigma | 44613 | Plasticizer Caution: Toxic |
| Durcupan™ ACM single component D | Sigma | 44614 | Accelerator Caution: Toxic |
| Ethanol | LesAlcoolsdeComerce | 151-01-15N | |
| Propylene oxide | Sigma | 110205 | Caution: corrosive |
| Aluminum weigh dishes | Electron Microscopy Sciences | 70048-01 | |
| ACLAR®–Fluoropolymer Films | Electron Microscopy Sciences | 50425 | |
| Oven/Incubator | VWR |
Referências
- Heneka, M. T., Carson, M. J., et al. Neuroinflammation in Alzheimer’s disease. The Lancet Neurol. 14 (4), 388-405 (2015).
- Herrup, K. The case for rejecting the amyloid cascade hypothesis. Nat. Neurosci. 18 (6), 794-799 (2015).
- Heppner, F. L., Ransohoff, R. M., Becher, B. Immune attack: the role of inflammation in Alzheimer disease. Nat. Rev. Neurosci. 16 (6), 358-372 (2015).
- Klunk, W. E., Bacskai, B. J., et al. Imaging Abeta plaques in living transgenic mice with multiphoton microscopy and methoxy-X04, a systemically administered Congo red derivative. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 61 (9), 797-805 (2002).
- Liebscher, S., Meyer-Luehmann, M. A peephole into the brain: Neuropathological features of Alzheimer’s disease revealed by in vivo two-photon imaging. Front Psychiatry. 3, 26 (2012).
- Fuhrmann, M., Bittner, T., et al. Microglial Cx3cr1 knockout prevents neuron loss in a mouse model of Alzheimer’s disease. Nat. Neurosci. 13 (4), 411-413 (2010).
- Borchelt, D. R., Ratovitski, T., et al. Accelerated amyloid deposition in the brains of transgenic mice coexpressing mutant presenilin 1 and amyloid precursor proteins. Neuron. 19 (4), 939-945 (1997).
- Ly, P. T. T., Cai, F., Song, W. Detection of neuritic plaques in Alzheimer’s disease mouse model. J Vis Exp. (53), (2011).
- Sadowski, M., Pankiewicz, J., et al. Targeting prion amyloid deposits in vivo. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 63 (7), 775-784 (2004).
- Bussière, T., Bard, F., et al. Morphological characterization of Thioflavin-S-positive amyloid plaques in transgenic Alzheimer mice and effect of passive Abeta immunotherapy on their clearance. Am. J. Pathol. 165 (3), 987-995 (2004).
- Rajamohamedsait, H. B., Sigurdsson, E. M. Histological staining of amyloid and pre-amyloid peptides and proteins in mouse tissue. Methods Mol. Biol. 849, 411-424 (2012).
- Afkhami, A., Moosavi, R. Adsorptive removal of Congo red, a carcinogenic textile dye, from aqueous solutions by maghemite nanoparticles. J. Hazard. Mater. (1-3), 398-403 (2010).
- Tremblay, M. -. E., Riad, M., Majewska, A. Preparation of mouse brain tissue for immunoelectron microscopy. J Vis Exp. (41), (2010).
- Konsman, J. -. P. The mouse brain in stereotaxic coordinates. Psychoneuroendocrinology. 28 (6), (2003).
- Norden, D. M., Muccigrosso, M. M., Godbout, J. P. Microglial priming and enhanced reactivity to secondary insult in aging, and traumatic CNS injury, and neurodegenerative disease. Neuropharmacology. 96 ((Pt A)), 29-41 (2014).
- Tremblay, M. -. E., Stevens, B., Sierra, A., Wake, H., Bessis, A., Nimmerjahn, A. The role of microglia in the healthy brain. J. Neurosci. 31 (45), 16064-16069 (2011).
- Šišková, Z., Tremblay, M. &. #. 2. 3. 2. ;. Microglia and synapse: Interactions in health and neurodegeneration. Neural Plast. 2013, 425845 (2013).
- DeKosky, S. T., Scheff, S. W., Styren, S. D. Structural correlates of cognition in dementia: quantification and assessment of synapse change. Neurodegeneration. 5 (4), 417-421 (1996).
- Terry, R. D., Masliah, E., et al. Physical basis of cognitive alterations in Alzheimer’s disease: Synapse loss is the major correlate of cognitive impairment. Ann. Neurol. 30 (4), 572-580 (1991).
