Summary

माउस ब्रेन के मिनेर्ट के नाभिक बेसलिस में कोलिनेर्गिक फाइबर लंबाई का स्टीरियोलॉजिकल अनुमान

Published: February 05, 2020
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Summary

मस्तिष्क क्षेत्र की त्रि-आयामी संरचना के भीतर न्यूरोनल फाइबर की लंबाई विशिष्ट न्यूरोनल संरचनात्मक अखंडता या पतन की मात्रा निर्धारित करने के लिए एक विश्वसनीय पैरामीटर है। यह लेख एक उदाहरण के रूप में चूहों में मेनेर्ट के नाभिक बेसलिस के भीतर कोलिनेर्जिक फाइबर की लंबाई को मापने के लिए एक स्टीरियोलॉजिकल क्वांटिफिकेशन विधि का विवरण देता है।

Abstract

विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों में कोलिनेर्गिक या अन्य न्यूरोनल एक्सोन की लंबाई अक्सर क्षेत्र के विशिष्ट कार्य से सहसंबद्ध होती है। स्टरोलॉजी विभिन्न मस्तिष्क संरचनाओं के न्यूरोनल प्रोफाइल को निर्धारित करने के लिए एक उपयोगी तरीका है। यहां हम बेसल फोरब्रेन के मेनर्ट (एनबीएम) के नाभिक बेसलिस में कोलिनेर्जिक फाइबर की कुल लंबाई का अनुमान लगाने के लिए सॉफ्टवेयर आधारित स्टेरोलॉजी प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं। विधि लंबाई अनुमानों के लिए एक अंतरिक्ष गेंद की जांच का उपयोग करता है । कोलिनर्जिक फाइबर को कोलीन एसिटाइलट्रांसफराज (ChAT) इम्यूनोस्टेनिंग द्वारा सहिजन पेरोक्सिडेस-डाइमिनोबेंजिडीन (एचआरपी-डीएबी) डिटेक्शन सिस्टम के साथ कल्पना की जाती है। स्टेनिंग प्रोटोकॉल स्टेरेलोजी सॉफ्टवेयर का उपयोग करके विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों में फाइबर और सेल संख्या अनुमान के लिए भी मान्य है। स्टरोलॉजी प्रोटोकॉल का उपयोग किसी भी रैखिक प्रोफाइल जैसे कोलिनोसेप्टिप्टिल फाइबर, डोपमिनर्गिक/कैटेकोलेमिनरफाइबर, सेरोटोनर्गिक फाइबर, एस्ट्रोसाइट प्रक्रियाओं, या यहां तक कि वैस्कुलर प्रोफाइल के अनुमान के लिए किया जा सकता है।

Introduction

मस्तिष्क में तंत्रिका फाइबर की लंबाई और/या घनत्व के मात्रात्मक अनुमान न्यूरोपैथोलॉजिकल अध्ययन के महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं । विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों में कोलिनेर्गिक, डोपमिनेर्गिक और सेरोटोनर्गिक अक्षों की लंबाई अक्सर क्षेत्र के विशिष्ट कार्यों से सहसंबद्ध होती है। क्योंकि इन एक्सॉन का वितरण आम तौर पर विषम होता है, नमूना के दौरान पूर्वाग्रह से बचने के लिए डिजाइन आधारित स्टरोलॉजी का उपयोग किया जाता है। स्टरोलॉजी की अंतरिक्ष गेंद की जांच को ब्याज1के क्षेत्र में न्यूरोनल फाइबर जैसी लाइन जैसी संरचनाओं के कुशल और विश्वसनीय उपाय प्रदान करने के लिए डिजाइन किया गया है। जांच एक आभासी क्षेत्र है कि ऊतक में व्यवस्थित रूप से लगाया जाता है जांच की सतह के साथ लाइन चौराहों को मापने के लिए बनाता है । क्योंकि विश्लेषण के लिए ऊतक में क्षेत्र जांच करना असंभव है, वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध सॉफ्टवेयर एक आभासी त्रि-आयामी (3 डी) क्षेत्र प्रदान करता है, जो मूल रूप से विभिन्न व्यासों के गाढ़ा हलकों की एक श्रृंखला है जो क्षेत्र जांच की सतह का प्रतिनिधित्व करता है।

चयनात्मक कोलिनेर्गिक न्यूरोडिजनरेशन अल्जाइमर रोग (विज्ञापन)2,3,4की लगातार विशेषताओं में से एक है। बेकार कोलिनेर्गिक संचरण विज्ञापन में संज्ञानात्मक गिरावट के लिए एक कारक कारक माना जाता है। कोलिनेर्गिक रोग पार्किंसंस, लत और सिजोफ्रेनिया जैसे कई अन्य मानसिक विकारों में भी स्पष्ट है। कोलिनेर्गिक न्यूरोडिजेनरेशन के विभिन्न पहलुओं का अध्ययन पशु मॉडल (उदाहरण के लिए, एसिटाइलकोलिन5,चैट प्रोटीन6,कोलिनेर्जिक फाइबर न्यूरोडिजेनरेशन में एमिलॉयड सजीले टुकड़े6के आसपास में कमी, और कोलिनेर्जिक फाइबर और सिनैप्टिक वैरिकोज7,8)में कमी की जाती है। माना जाता है कि फाइबर डिजनरेशन न्यूरोनल लॉस से पहले होता है, क्योंकि कोलिनेर्गिक न्यूरोनल लॉस हमेशा अध्ययन में नहीं देखा जाता है। कोलिनेर्गिक न्यूरॉन्स के अधिकांश बेसल अग्रमस्तिष्क और मस्तिष्क स्टेम में हैं, और उनके एक्सोन इस तरह के कॉर्टिस और हिप्पोकैम्पस के रूप में विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों के लिए परियोजना। एनबीएम बेसल अग्रमस्तिष्क में स्थित है और विज्ञापन में आमतौर पर प्रभावित मस्तिष्क क्षेत्रों में से एक पाया जाता है।

स्टरोलॉजी की आंशिक विधि कई स्तरों पर ऊतक के व्यवस्थित यादृच्छिक नमूने पर आधारित है। सेक्शन सैंपलिंग अंश (एसएसएफ) स्टेरेलोजी की आंशिक विधि के लिए अनुभागों का गैर-कंप्यूटर आधारित व्यवस्थित नमूना है। क्षेत्र नमूना अंश (एएसएफ) अनुभाग में रुचि के क्षेत्र के एक क्षेत्र का अंश है। मोटाई नमूना अंश (TSF) एक वर्ग की मोटाई का अंश है। अंतरिक्ष गेंद की जांच हमें आंशिक स्थानों पर 3 डी क्षेत्र में ब्याज की प्रोफाइल की मात्रा निर्धारित करने की अनुमति देती है। यहां हम प्रक्रियाओं को समझाने के लिए माउस मस्तिष्क के एनबीएम में कोलिनेर्गिक फाइबर की कुल लंबाई का आकलन करने के लिए एक अंतरिक्ष गेंद की जांच का उपयोग करते हैं। वर्तमान प्रोटोकॉल ऊतक प्रसंस्करण, स्टेरेलोजी के लिए नमूना विधियों, ChAT एंटीबॉडी का उपयोग कर इम्यूनोहिस्टोकेमिकल धुंधला, और माउस मस्तिष्क के एनबीएम में कोलिनेर्जिक फाइबर लंबाई और फाइबर घनत्व का अनुमान लगाने के लिए निष्पक्ष स्टेरोलॉजी पर विवरण प्रदान करता है।

Protocol

इन जानवरों का उपयोग करने के लिए सभी प्रक्रियाओं को कंसास सिटी दिग्गजों मामलों चिकित्सा केंद्र संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित किया गया है । अठारह महीने पुराने चूहों स्वीडिश उत्पर?…

Representative Results

प्रतिनिधि परिणाम तालिका 1 और चित्रा 5 में दिखाए जातेहैं । ग्रुप सी, जिसे एपीपीएसवे समूह (एपीपीडब्ल्यू) के रूप में डिकोड किया गया था, में उनके जंगली प्रकार (जंगली) लिटरमेट्स की तुलना में फ…

Discussion

यहां हम एक अंतरिक्ष गेंद (गोला) जांच का उपयोग कर एनबीएम में कोलिनेर्जिक फाइबर के घनत्व का अनुमान लगाने के लिए एक विधि प्रदर्शित करते हैं। यह जांच ब्याज के क्षेत्र में कुल फाइबर लंबाई का अनुमान है । फाइब?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

इस काम को चिकित्सा अनुसंधान और विकास सेवा, दिग्गजों मामलों के विभाग (योग्यता की समीक्षा 1I01BX001067-01A2), अल्जाइमर एसोसिएशन (NPSPAD-11-202149), और मिडवेस्ट बायोमेडिकल से संसाधनों से W.Z.S. को अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था रिसर्च फाउंडेशन।

Materials

ABC kit Vector Laboratories PK6100
Anti-ChAT Antibody Millipore, MA, USA AB144P
Bovine anti-goat IgG-B Santacruz Biotechnology SC-2347
Bovine Serum, Adult Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA B9433
Cryostat Lieca Microsystems, Buffalo Grove, IL, USA
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA D5652
Ethylene Glycol Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA 324558
Glycerol Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA G2025
Hydrogen Peroxide Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA H1009
Immpact-DAB kit Vector Laboratories SK4105 Enhanced DAB peroxidase substrate solution
Ketamine Westward Pharmaceuticals, NJ, USA 0143-9509-01
Microscope Lieca Microsystems, Buffalo Grove, IL, USA AF6000 Equipped with motorized stage and IMI-tech color digital camera
Optimum cutting temperature (O.C.T.) embedding medium Electron Microscopy Sciences, PA, USA 62550-12
Paraformaldehyde Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA P6148
Permount mounting medium Electron Microscopy Sciences, PA, USA 17986-01
Stereologer Software Stereology Resource Center, Inc. St. Petersburg, FL, USA Stereologer2000 Installed on a Dell Desktop computer.
Triton X-100 Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA T8787
Trizma Base Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA T1503 Tris base
Trizma hydrochloride Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA T5941 Tris hydrochloride
Xylazine Bayer, Leverkusen, Germany Rompun
Xylenes, Histological grade Sigma-Aldrich, St. Louis, MO 534056

Referências

  1. Mouton, P. R., Gokhale, A. M., Ward, N. L., West, M. J. Stereological length estimation using spherical probes. Journal of Microscopy. 206, 54-64 (2002).
  2. Whitehouse, P. J., Price, D. L., Clark, A. W., Long Coyle, J. T., DeLong, M. R. Alzheimer disease: evidence for selective loss of cholinergic neurons in the nucleus basalis. Annals of Neurology. 10 (2), 122-126 (1981).
  3. Davies, P., Maloney, A. J. Selective loss of central cholinergic neurons in Alzheimer’s disease. The Lancet. 2 (8000), 1403 (1976).
  4. Bartus, R. T., Dean, R. L., Beer, B., Lippa, A. S. The cholinergic hypothesis of geriatric memory dysfunction. Science. 217 (4558), 408-414 (1982).
  5. Savonenko, A. Episodic-like memory deficits in the APPswe/PS1dE9 mouse model of Alzheimer’s disease: relationships to beta-amyloid deposition and neurotransmitter abnormalities. Neurobiology of Disease. 18 (3), 602-617 (2005).
  6. Perez, S. E., Dar, S., Ikonomovic, M. D., DeKosky, S. T., Mufson, E. J. Cholinergic forebrain degeneration in the APPswe/PS1DeltaE9 transgenic mouse. Neurobiology of Disease. 28 (1), 3-15 (2007).
  7. Stokin, G. B. Axonopathy and transport deficits early in the pathogenesis of Alzheimer’s disease. Science. 307 (5713), 1282-1288 (2005).
  8. He, M. GRK5 Deficiency Leads to Selective Basal Forebrain Cholinergic Neuronal Vulnerability. Scientific Reports. 6, 26116 (2016).
  9. JoVE Science Education Database. Lab Animal Research. Anesthesia Induction and Maintenance. Journal of Visualized Experiments. , (2019).
  10. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. Journal of Visualized Experiments. (65), e3564 (2012).
  11. Mouton, P. R. . Unbiased Stereology-A Concise Guide. , (2011).
  12. West, M. J. Getting started in stereology. Cold Spring Harbor Protocols. 2013 (4), 287-297 (2013).
  13. West, M. J. Space Balls Revisited: Stereological Estimates of Length With Virtual Isotropic Surface Probes. Frontiers in Neuroanatomy. 12, 49 (2018).
  14. Nikolajsen, G. N., Kotynski, K. A., Jensen, M. S., West, M. J. Quantitative analysis of the capillary network of aged APPswe/PS1dE9 transgenic mice. Neurobiology of Aging. 36 (11), 2954-2962 (2015).
  15. Gutierrez-Jimenez, E. Disturbances in the control of capillary flow in an aged APP(swe)/PS1DeltaE9 model of Alzheimer’s disease. Neurobiology of Aging. 62, 82-94 (2018).
  16. Gundersen, H. J., Jensen, E. B., Kieu, K., Nielsen, J. The efficiency of systematic sampling in stereology–reconsidered. Journal of Microscopy. 193, 199-211 (1999).
  17. Zhang, Y. Quantitative study of the capillaries within the white matter of the Tg2576 mouse model of Alzheimer’s disease. Brain and Behavior. 9 (4), 01268 (2019).
  18. McNeal, D. W. Unbiased Stereological Analysis of Reactive Astrogliosis to Estimate Age-Associated Cerebral White Matter Injury. Journal of Neuropathology Experimental Neurology. 75 (6), 539-554 (2016).
  19. Liu, Y. Passive (amyloid-beta) immunotherapy attenuates monoaminergic axonal degeneration in the AbetaPPswe/PS1dE9 mice. Journal of Alzheimer’s Disease. 23 (2), 271-279 (2011).
  20. Gagnon, D. Evidence for Sprouting of Dopamine and Serotonin Axons in the Pallidum of Parkinsonian Monkeys. Frontiers of Neuroanatomy. 12, 38 (2018).
  21. Boncristiano, S. Cholinergic changes in the APP23 transgenic mouse model of cerebral amyloidosis. Journal of Neuroscience. 22 (8), 3234-3243 (2002).
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Citar este artigo
Singh, P., Peng, D. W., Suo, W. Z. Stereological Estimation of Cholinergic Fiber Length in the Nucleus Basalis of Meynert of the Mouse Brain. J. Vis. Exp. (156), e60405, doi:10.3791/60405 (2020).

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