Summary

Avaliação da permeabilidade da barreira hemato - encefálica por infusão intravenosa de albumina FITC-etiquetadas em um modelo do rato da doença neurodegenerativa

Published: November 08, 2017
doi:

Summary

Neste estudo, apresentamos um procedimento fácil e eficiente para avaliar o rompimento da barreira hemato – encefálica em condições neurodegenerativas. Para alcançar nosso objetivo, nós infundida de alto peso molecular isotiocianato de fluoresceína rotulado (FITC)-albumina na jugular do mouse veia e avaliada a sua fuga para o parênquima cerebral por microscopia de fluorescência.

Abstract

Rompimento da integridade da barreira hemato – encefálica (BBB) é um recurso comum para várias doenças neurológicas e neurodegenerativas. Embora a interação entre a homeostase BBB perturbado e a patogênese de doenças do cérebro precisa de investigação, desenvolvimento e validação de um procedimento confiável para detectar com precisão as alterações de BBB podem ser crucial e representam uma ferramenta útil para potencialmente prevendo doença progressão e desenvolvimento direcionado estratégias terapêuticas.

Aqui, apresentamos um procedimento fácil e eficiente para avaliar o escapamento do BBB em uma condição neurodegenerativa assim ocorrendo em um modelo de pré-clínicos do rato da doença de Huntington, em que defeitos na permeabilidade do BBB são claramente detectáveis precocemente em a doença. Especificamente, o alto peso molecular isotiocianato de fluoresceína rotulado (FITC)-albumina, que é capaz de atravessar o BBB somente quando este for prejudicada, é agudamente infundido em uma veia jugular de rato e sua distribuição nos distritos de vascular ou parenquimatosas é determinada por microscopia de fluorescência.

Acumulação de verde fluorescente-albumina no parênquima cérebro funciona como um índice de permeabilidade BBB aberrante e, quando quantificados usando o software de processamento de imagem J, é relatada como a intensidade de fluorescência verde.

Introduction

Homeostase dentro do sistema nervoso central (SNC) é um pré-requisito para a comunicação adequada e função das células neuronais. O parênquima do CNS é hermeticamente fechado da periferia pela endotélio barreira hemato – encefálica (BBB), que representa a interface entre o cérebro e a circulação sanguínea periférica e desempenha um papel crucial no Cruz-falar entre estes dois distritos1 ,2. O BBB é um complexo e dinâmica estrutura tridimensional composta principalmente de micro vasos endoteliais células especializadas (ECs) ligados entre si através dos complexos juncionais intercelulares – junções apertadas (TJs) – e rodeado por pericitos, neurônio terminações e astrocyte pé processos1,2.

Sob condições fisiológicas, a extremamente baixa permeabilidade do BBB intacta garante a regulamentação estrita do transporte de nutrientes e outras moléculas para dentro e fora do cérebro e fornece o CNS com uma proteção única de mudanças que ocorrem na composição do sangue que pode influenciar a atividade neural e contra potencial periférica insulta1,2,3.

Rompimento da integridade do BBB e sua permeabilidade reforçada tem sido conhecido para constituir um recurso-chave para muitos neurológicas e neurodegenerativas distúrbios4 , incluindo a doença de Huntington (HD)5,6, no entanto , se tal uma disfunção é um fenômeno causal, ou um evento propagativo no decurso da doença ainda não está claro. Também o momento do colapso do BBB ainda não se alcançou, no entanto, surgir provas do nosso grupo e outros indica que interrompidos BBB integridade não representa um tarde evento na progressão da doença, mas prefiro uma etapa precoce6,7 , 8, que pode ter consequências a longo prazo.

Com isto em mente, é importante revelar precocemente desagregação do BBB na neurodegeneração a fim de desenvolver estratégias úteis para predizer a progressão da doença e dano cerebral para desenvolver com sucesso o alternativas e mais alvejadas intervenções capazes de mitigando as consequências clínicas de tal um rompimento. Imagem confiável de imparidade de BBB é, portanto, de grande importância no manejo clínico de doenças do cérebro e pesquisa experimental.

Neste trabalho, descrevemos um procedimento bem sucedido e simples para a avaliação da permeabilidade do BBB em um modelo do rato do HD usando o alto peso molecular fluoresceína isotiocianato rotulados-albumina (FITC-albumina). Extravasamento de FITC-albumina, que normalmente não pode cruzar a barreira, o parênquima cerebral foi medido como um índice de vazamento do BBB. Esta técnica é facilmente adaptável para ratos e outras condições patológicas caracterizadas por deficiência de cerebrovasculature9,10.

Protocol

todos os procedimentos em animais foram aprovados pela IRCCS coração Animal conta Review Board e por " Istituto Superiore di Sanità " (permitir número: 1163/2015-PR) e estavam em conformidade com as orientações da UE Directiva 2010 / 63/EU para experiências em animais. 1. preparação da solução de FITC-albumina deve ser injetado na veia Jugular Nota: todas as experiências foram realizadas em ratos manifesto de HD R6/2 (11 – semanas de idade) e em…

Representative Results

Infusão adequada de FITC-albumina em veia jugular resultados no extravasamento do traçador fluorescência verde da corrente sanguínea para o cérebro parenchymawhen que o BBB é comprometida6. Sob condições fisiológicas, distribuição de albumina fluorescente infundida é restrita ao interior dos vasos sanguíneos cerebrais e nenhum sinal no parênquima circundante de área e/ou cérebro perivascular é detectável (figura 1A, m…

Discussion

A técnica que descrevemos aqui é principalmente útil para detectar vazamento BBB sob condições de doença cerebral. Disfunção do BBB está ganhando atenção como uma característica comum dos distúrbios neurológicos diversos4. Anteriormente, usamos esta abordagem para descrever o início desarranjo da integridade do BBB em um modelo do rato de uma doença neurodegenerativa rara como HD6.

Esse método leva vantagem da relativa simplicida…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado pela “Fondazione coração” e financiado pelo Ministério da saúde “Ricerca Corrente” de V.M. italiano

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

Referências

  1. Obermeier, B., Verma, A., Ransohoff, R. M. The blood-brain barrier. Handb Clin Neurol. 133, 39-59 (2016).
  2. Serlin, Y., Shelef, I., Knyazer, B., Friedman, A. Anatomy and physiology of the blood-brain barrier. Semin Cell Dev Biol. 38, 2-6 (2015).
  3. Moretti, R., et al. Blood-brain barrier dysfunction in disorders of the developing brain. Front Neurosci. 9, 40 (2015).
  4. Zhao, Z., Nelson, A. R., Betsholtz, C., Zlokovic, B. V. Establishment and Dysfunction of the Blood-Brain Barrier. Cell. 163 (5), 1064-1078 (2015).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Lecler, A., Fournier, L., Diard-Detoeuf, C., Balvay, D. Blood-Brain Barrier Leakage in Early Alzheimer Disease. Radiology. 282 (3), 923-925 (2017).
  8. van de Haar, H. J., et al. Blood-Brain Barrier Leakage in Patients with Early Alzheimer Disease. Radiology. 282 (2), 615 (2017).
  9. 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).
  10. Yang, Y., Rosenberg, G. A. Blood-brain barrier breakdown in acute and chronic cerebrovascular disease. Stroke. 42 (11), 3323-3328 (2011).
  11. Walantus, W., Castaneda, D., Elias, L., Kriegstein, A. In utero intraventricular injection and electroporation of E15 mouse embryos. J Vis Exp. (6), e239 (2007).
  12. 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).
  13. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. J Vis Exp. (65), (2012).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Hirano, A., Kawanami, T., Llena, J. F. Electron microscopy of the blood-brain barrier in disease. Microsc Res Tech. 27 (6), 543-556 (1994).
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Citar este artigo
Di Pardo, A., Castaldo, S., Capocci, L., Amico, E., Maglione, V. Assessment of Blood-brain Barrier Permeability by Intravenous Infusion of FITC-labeled Albumin in a Mouse Model of Neurodegenerative Disease. J. Vis. Exp. (129), e56389, doi:10.3791/56389 (2017).

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