Bağıntılı Işık ve Elektron Mikroskobu β-amiloid plaklarının ile Mikroglial Etkileşimleri Eğitim için
Summary
Bu makalede, kan-beyin bariyerini geçer ve seçici olarak p-kıvrımh için yoğun bir çekirdek Aβ plaklarda bulunan yaprak bağlanan metoksi-x04 kullanarak Alzheimer hastalığı fare modellerinde amiloid Aβ plaklar görselleştirmek için bir protokol açıklamaktadır. Bu elektron mikroskobu için immün ve işleme öncesinde plak içeren doku kesitlerinde önceden tarama sağlar.
Abstract
Ayrıntılı bir protokolünü Alzheimer hastalığı fare modellerinde beyin kesitlerinde amiloid Aβ plaklar tespit etmek için ön-işlemden geçirilmesi gömme immün ve doku işleme (özellikle iyonize kalsiyum bağlayıcı adaptör molekülü 1 (IBA1), mikroglia tarafından ifade edilen bir kalsiyum bağlama proteini) elektron mikroskobu (EM). Metoksi-x04 yoğun çekirdekli Aβ plaklarda bulunan p-kıvrımh bir yaprak bağlanan seçici, kan-beyin bariyerini geçer ve bir flüoresan boya olan. metoksi-x04 hayvanların enjeksiyon öncesinde kurban ve beyin sabitleme öncesi tarama ve zaman alıcı manipülasyonlar ile daha fazla işlem için plaka ihtiva eden beyin bölümlerinin seçimi olanak sağlar. bölümlerin sadece küçük bir fraksiyonu mevcut çok az plaklar içerebilir spesifik beyin bölgelerinde veya tabakaların içinde erken AD patolojisinden okuyan bu özellikle yararlıdır. Kongo Kırmızısı, Tioflavin S ve Thiofl doku bölümleri ölüm sonrası işlemleravin T (hatta metoksi-x04) ile β-pilili yaprak etiket, ancak aşırı boya kaldırmak için etanol ile kapsamlı takas gerektirir ve bu işlemlerin ultrastrüktürel korunması ile uyumsuz olabilir. Aynı zamanda sadece doğru yerde Aβ plaklar içeren küçük bir bölümünü elde etmek için, Aβ (ve IBA1 gibi diğer hücresel belirteçleri) ilgi bölgelerinden tüm beyin kesitlerinde için etiketleme yapmak verimsiz olacaktır. Önemlisi, Aβ plaklar elektron mikroskobu ile incelenmesi alanlarında kesin kimlik (genellikle birkaç milimetre karelik kadar) sağlayan, EM için doku işlendikten sonra hala görebilir.
Introduction
Amiloid Aβ plak oluşumu, Alzheimer hastalığı (AD), ana nöropatolojik özelliğidir. Ancak artan kanıtlar hastalığın ilerlemesi 1,2 bağışıklık sisteminin önemli roller önerir. Özellikle, klinik öncesi ve klinik çalışmalardan elde edilen yeni veriler AD patolojiye ana sürücü ve katılımcı olarak bağışıklık disfonksiyonu kurdu. Bu bulgularla, santral ve periferik bağışıklık hücreleri AD 3 olarak umut verici terapötik hedefler ortaya çıkmıştır. Aşağıdaki protokol Aβ plak birikimi ve AD mikroglial fenotipik değişiklikler arasındaki ilişki yeni bir bakış açısı oluşturmak için ışık ve elektron mikroskobu (EM) birleştirir. Bu protokol, floresan boya metoksi-x04 in vivo enjeksiyonu kullanılan AD fare modellerinde Aβ plakların etiketleme sağlar. Metoksi-x04 kolayca beyin dokusundan girmek için kan-beyin bariyerini ve yüksek a ile β-kıvrımlı yaprak bağlanabilen bir Kongo Kırmızı türeviffinity. Boya flüoresan olduğu için, iki foton mikroskopi 4 Aβ Leke birikmesinin, in vivo tespiti için de kullanılabilir. Bir kez Aβ bağlı metoksi-x04 ayırmak veya plaklar uzak yeniden dağıtma ve flüoresanını fazla muhafaza etmez. Genellikle beyin dinamiği 5 non-invaziv görüntüleme için izin periferik uygulanır. Floresan da karşılıklı otopsi Aβ plaklar 6 civarında nöron ölümünün araştırılması dahil olmak üzere, analiz için izin, aldehit tespit sonucu kalır.
Aβ gösteren 7 (APP genindeki Lys670Asn / Met671Leu bir çift mutasyonunu coexpressing ve insan presenilin PS1-A264E varyantı APP-PS1) Bu protokol, APPswe / PS1A 246E farelerinin beyin bölümleri seçmek metoksi-x04 özelliklerinin avantajını özel ilgi bölgelerinde (hipokampus CA1, tabakalar radiatum ve lacunosum-moleculare plaklar) Mikroglial hücre gövdeleri ve EM ile süreçlerini görselleştirmek için) mikroglial işaretleyici iyonize kalsiyum-bağlayıcı adaptörü molekülü 1 (IBA1 karşı immün gömme öncesi önce. fareler transcardial perfüzyon yoluyla 24 saat önce beyin fiksasyon metoksi-x04 çözümü intraperitoneal verilir. Koronal beyin kesitleri bir vibratome kullanılarak elde edilir. hipokampus CA1 içeren bölümler tabakalar radiatum ve lacunosum-moleculare bölgesindeki Aβ plaklarının varlığı için bir flüoresan mikroskobu altında elenir. IBA1 için immün ozmiyum tetroksit sonrası sabitleme ve plastik reçine gömme seçilen beyin kesitleri üzerinde gerçekleştirilir. Bu protokolün sonunda bölümler ultra ince kesit ve ultrastrüktürel inceleme için hazır, daha fazla ultrastrüktürel bozulma olmadan arşivlenebilir. Önemlisi, plaklar hala mevcut protokolde olduğu gibi, örneğin IBA1 için, farklı antikorlarla immün sonra floresan edilir. Onlar koyu t halinehan osmiyum tetroksit sonrası fiksasyon takiben çevreleyen neuropil, bağımsız doğru, birkaç milimetre karelik genellikle aşağı, ilgi alanları belirlemeye yardımcı olur metoksi-x04 boyaması, transmisyon elektron mikroskobu ile incelenmesi gereken.
Bu karşılıklı yaklaşım ultrastrüktürel düzeyde incelemek için spesifik beyin bölümlerini tanımlamak için etkili bir yol sunar. sadece doku bölümlerinin sadece küçük bir kısmını da mevcut birkaç Aβ plaklar içerebilir spesifik beyin bölgelerinde veya tabakaların içinde erken AD patolojisinden okuyan bu özellikle yararlıdır. Özellikle bu zamanlarda, sadece doğru yerde Aβ plaklar içeren küçük bir bölümünü elde etmek için çeşitli beyin kesitlerinde (örneğin IBA1 gibi diğer hücresel belirteçleri ve çift etiketleme) Aβ için immün kullanmak verimsiz olacaktır. metoksi-x04 canlı farelerin ek olarak, enjeksiyon feda ve doku işleme Compromis does not öncesindeultrastrüktürel korunması e. Böyle sabit doku kesitlerinde Kongo Kırmızısı, Thioflavin S, Thioflavin T veya metoksi-x04 ile postmortem boyanması gibi alternatif yöntemler etanol boyama farklılaşma, ozmotik strese neden olur ve ultrastrüktür bozan 8-11 gerektirir. Kongo Kırmızı da bilinen insan kanserojen 12'dir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokol EM ile yoğun çekirdek Aβ plaklar hedefleyen bir bağlaşık bir yaklaşım açıklar. In vivo enjeksiyon metoksi-x04 Örneğin, hipokampus CA1, tabakalar radiatum ve lacunosum-moleculare Aβ belirli bölgeler içinde plaket ve ilgi katmanları ihtiva beyin bölümlerinin hızlı seçilmesini sağlar. Bu örnekte, metoksi-x04 Ön görüntüleme mikroglial fenotipleri yoğun ana Aβ plaklar mevcudiyetinde ultra-yapı seviyesinde sinaps etkileşime kadar farklı çalışma IBA1 için immün öncesi …
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).
