Method Article
Burada amiloid-β (Aβ) beyindeki erken etkilerini araştırmak için bir protokol sunulmuştur. Bu Aβ clathrin aracılı endositoz ve aksonal büyüme koniler çöküşü indükler gösterir. İletişim kuralı erken etkileri Aβ aksonal büyüme koniler okumak yararlı ve Alzheimer hastalığı önleme kolaylaştırabilir.
Amiloid-β (Aβ) bellek bozuklukları Alzheimer hastalığı içinde (Ah) neden olur. Tedavi gösterilen rağmen reklam hastaların beynindeki Aβ düzeyleri azaltmak için bunlar hafıza fonksiyonları geliştirmek değil. Bellek bozuklukları görünümünü önce beyinde Aβ toplar beri Aβ hedefleme zaten bellek açıkları sergileyen reklam hastaları tedavi etmek için verimsiz olabilir. Bu nedenle, aşağı akım Aβ birikimi nedeniyle sinyal reklam geliştirme önce engellenmelidir. Aβ aksonal dejenerasyon, nöronal ağlar ve bellek bozuklukları kesintiye uğraması için önde gelen neden olmaktadır. Aβ toksisite mekanizmalar üzerinde birçok çalışma olmasına rağmen kaynak Aβ toksisitesi bilinmemektedir. Kaynağını belirlemeye yardımcı olması için mikroskopi, gen transfection ve canlı hücre tarafından Aβ kültürlü nöronların aksonal büyüme koni içinde neden erken değişiklikleri öğrenmek için Imaging kullanan yeni bir iletişim kuralı öneriyoruz. Bu iletişim kuralı Aβ endositoz inhibisyonu Aβ toksisite engel olduğunu gösteren clathrin aracılı endositoz büyüme koni çöküntü, takip aksonal büyüme koni içinde indüklenen saptandı. Bu iletişim kuralı Aβ erken etkileri okumak yararlı olacaktır ve daha verimli ve önleyici reklam tedavi neden olabilir.
Amiloid-β (Aβ) mevduat Alzheimer hastalığı (Ah) hastalarda beyin bulunur ve nöronal ağlar, bozabilir reklam1 bellek bozuklukları2,3,4' e giden kritik bir nedeni olarak kabul edilir. Birçok klinik ilaç adaylarının etkili amiloid-β (Aβ) üretim önlemek veya Aβ mevduat kaldırma gösterilmiştir. Ancak, hiçbiri reklam hastalar5işlevinde bellek iyileştirmede başarılı olması. Aβ bellek bozuklukları6başlangıcından önce beyinde yatırılır; Bu nedenle, hastaların beyinlerinin seviyelerinde Aβ azalan sergileri bellek bozuklukları etkisiz olabilir. Aβ ifade preklinik reklam hastalarda mevcuttur; Ancak, bu hastaların nadiren nöronal dejenerasyon ve bellek açıkları6ile mevcut. Aβ ifade ve bellek bozuklukları arasında bir zaman farkı vardır. Bu nedenle, reklam önlenmesi için kritik bir strateji Aβ toksisite reklam, önce bellek açıkları gelişimi erken aşamalarında sinyali engelliyor. Aβ ifade için bir bozulma yol açabilir axon dejenerasyon7,8,9,10,11,12,13, neden olmaktadır. sinir ağları ve bellek işlevinin sürekli bozulma. Birçok çalışma mekanizmaları Aβ toksisite araştırdık; Örneğin, dejenere aksonlar, reklam farelerin beyinlerinin autophagy14artış gösterilmiştir. Kalsinörin harekete geçirmek aksonal dejenerasyon Aβ kaynaklı15olası bir mekanizma olarak bildirilmiştir; Ancak, aksonal dejenerasyon doğrudan tetikleyici bilinmeyen kalır.
Bu çalışmada aksonal sonlar büyüme koniler olarak adlandırılan çöküşü odaklanır. Aksonal büyüme koniler çöküşü aksonal büyüme kovucular, semaphorin-3A ve ephrin-A516,17,18,19,gibi20neden olabilir. Çöküşü gibi distrofik aksonal sonlar hastalar21,22yılında beyinlerinde gözlenmiştir. Ayrıca, büyüme koni işleyen bir başarısızlık aksonal dejenerasyon23sebep olabilir. Ancak, ister Aβ büyüme koni Daralt indükler bilinmemektedir. Bu nedenle, bu çalışmada Aβ erken etkileri kültürlü nöronlar içinde gözlemlemek ve Aβ kaynaklı büyüme koni Daralt araştırmak için yeni bir protokol sunar.
Tüm deneyler kılavuzlarınıza uygun olarak bakım ve kullanım Laboratuvar hayvanları Toyama Üniversitesi Sugitani kampüsünde yapılmıştır ve hayvan bakım ve kullanım Laboratuvar hayvanları Sugitani kampüsünde Komitesi tarafından kabul edildi Üniversitesi, Toyama (A2014INM-1, A2017INM-1).
1. Daralt tahlil
2. amiloid Beta Immunostaining
3. aksonal Immunostaining27
4. canlı hücre27 görüntüleme
5. endositoz deney
6. Gene Transfection
Kuluçka Aβ1-42 toksik formları27,28,30,35üretmek için ihtiyaç vardı çünkü bu protokol için kullanmadan, 7 gün için 37 ° C'de Aβ1-42 inkübe. Bu kuluçka sonra Aβ toplanan formları (Şekil 1A) tespit edildi. Bu Aβ1-42 benzer kuluçka Aβ36fibriller şeklinde üretilen bildirilmiştir. Bu toplanan Aβ1-42 ile tedavi sonra immunostaining bir antikor için toksik oligomer Aβ35,37 ile gerçekleştirilmiş ve olumlu boyama kültürlü nöronlar (Şekil 1B) tespit edildi. Yukarıdaki göz önüne alındığında, bu kuluçka Protokolü Aβ toksik formları üretir.
Birkaç gün Aβ maruz kaldıktan sonra aksonal dejenerasyon indüksiyon için gerekli idi. Aksonal dejenerasyon öncesi olaylar belirsiz kalır. Bu nedenle, bu iletişim kuralı daha mekanizmaları dahil anlamak için geliştirilmiştir. Bu iletişim kuralını kullanan, Aβ tedavi tarafından indüklenen erken olayları analiz edildi. Kortikal nöronlar 4 gündür kültürlü. Kültürlü nöronlar içinde en uzun neurites akson tespit edilmiştir; Bunlar aksonal marker, tau-1 ve dendritik işaretçiyi MAP2 için negatif immunostaining için pozitif immunostaining tarafından teyit edildi (Şekil 2). Araç tedavi 1 saat sonra büyüme koni lamellipodia yaymak ve birkaç filopodia işlenen vardı. Bunlar sağlıklı büyüme koniler olarak tespit edilmiştir. Diğer taraftan, 1 h Aβ1-42 tedavi hiçbir lamellipodia veya filopodia geliştirilen küçülmüş büyüme koni için yol açtı. Bunlar daraltılmış büyüme koniler olarak tespit edilmiştir. Daralt puanları 1.3.7 adımda anlatıldığı gibi hesaplanır. Büyüme koniler şekilleri belli iken, onlar analiz elendi. Aβ1-42 tedavi Daralt puanı, artan aksonal büyüme Daralt, araç tedavi büyüme koniler27Daralt puanı karşılaştırıldığında karşılık gelen önemli bir artış yol açtı.
Aksonal büyüme koni Aβ1-42 (Şekil 3) ile işlemden önce ve sonra tespit edildi. Hücreleri oksijen atmosferini 37 ° C'de % 10 CO2 ters mikroskopla saklanır Görüntüleri her 5 dk ele geçirildi. Şekil 3' te gösterildiği gibi 21 ve 26 min Aβ1-42 tedaviden sonra arasında büyüme koniler çöktü. Büyüme koniler onlar sağlıklı şekilleri için herhangi bir tedavi öncesinde 1 h korumak değil Eğer canlı hücre Imaging dışlandı.
Aβ1-42-tedavinin erken etkilerini görselleştirmek için endositoz endositoz inhibitörleri Aβ1 42 bağlı büyüme-koni Daralt27engelleyebilir çünkü bu analizi, odak noktası olarak kullanılmıştır. Endositoz ile floresan membran probe görselleştirildiği (i.e., plazma membran için bağlar ve kendiliğinden endocytosed bir floresan boya). Bir önceki çalışmada büyüme koniler 20 dk sonra Aβ1-42-tedavi27daralmıyor gösterdi; Bu nedenle, sağlıklı büyüme koni hücreleri 20 dk sonra Imaging araç veya Aβ1-42-tedavi edilen içinde DIC tarafından seçildi. Aβ1-42-tedavi çok sayıda floresan membran sonda pozitif puncta büyüme koni (Şekil 4) gözlendi. Floresans membran sonda pozitif puncta büyüme koni içinde yoğunluğu önemli ölçüde artış27oldu. Bu o Aβ1 42 bağlı büyüme koni endositoz Daralt önce oluşur göstermektedir.
Endositoz rolü onaylamak için EGFP-AP180 C-terminus kodlama bir DNA plazmid kültürlü kortikal nöronların transfected. AP180 C-terminus seçmeli olarak ifade hücreleri clathrin aracılı endositoz38,39inhibe. EGFP ifade nöron hücre vücutta gözlenen, AP180 C-terminus nöron aksonal büyüme Koni'de ifade kabul edildi. Transfection AP180 C-terminus, Aβ1-42-indüklenen büyüme koni Daralt (Şekil 5)27engelledi.
Resim 1 : A kuluçka Β1-42 toplar Aβ. (A)Aβ1-42 0,5 mM bir konsantrasyon, distile su içinde çözünmüş ve 7 gün (kuluçka sonra) için 37 ° C'de inkübe veya kuluçka (kuluçka) olmadan-30 ° C'de depolanan. Her Aβ çözüm için 0,1 mM düşürülmüştü; o zaman, seyreltilmiş çözeltinin her 10 μL cam slaytlar üzerine düştü ve coverslips ile kaplı. Eğik aydınlatmalı parlak-alan görüntüleri ters mikroskop B. ölçek kullanarak yakalanan edildi çubuk = 20 mikron. (B) tedavisi için 4 h kültürlü nöronlar üzerinde toplanan Aβ1-42 ya da araç. Tedavi, nöronlar sabit ve toksik Aβ reaksiyonlar için immunostained. Floresan (kırmızı) görüntüleri ve alan parlak görüntüler eğik aydınlatma (gri) ile gösterilir. Ölçek çubuğu 20 mikron =. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : A Β1 42 indüklenen aksonal büyüme koni Daralt. Sonra Aβ1-42 - veya araç-tedavi, nöronlar tespit edildi ve immunostained tau-1 (kırmızı) ve Mikrotubul ilişkili protein 2 (MAP2, yeşil). Floresan ve diferansiyel girişim kontrast (DIC) görüntüleri gösterilir. Faiz (yatırım getirisi, dikdörtgenler) bölgelerinden büyütülmüş sayısı karşılık gelen görüntüleri gösterilmiştir. Beyaz ölçek çubukları 50 mikron; = siyah ölçek çubukları 10 mikron =. Bu rakam üzerinden Kuboyama ark, 201527değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 : Hücre görüntüleme önce ve sonra A live Β1-42 tedavisi. Kültür 4 gün sonra hücre için ters bir mikroskop transfer edildi ve DIC görüntüleri Yakalanan edildi her 5 dk. hızlandırılmış görüntü gösterilir. Basamak toplanan Aβ1-42 (son konsantrasyonu, 0.5 mikron) uygulamadan sonra dakika: saniye temsil eder. Ölçek çubuğu 10 mikron =. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4 : A yirmi dakika Β1-42 tedavi indüklenen endositoz. Kortikal nöronlar 4 gündür kültürlü ve floresan membran sonda ile tedavi. O zaman, nöronlar için 20 min Aβ1-42 ya da araç ile tedavi edildi. Büyüme koniler floresans görüntüleri gösterilir. Sarı noktalı çizgiler büyüme koniler anahatlarını gösterir. Ölçek çubuğu 10 mikron =. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5 : AP180-C terminus ifade engeller Aβ1-42-indüklenen Daralt. Dört gün sonra transfection EGFP (A, B) veya EGFP-AP180 C-terminus (C, D); Aβ1-42 (B, D) ya da araç (A, C) 1 h. DIC (üst panelleri) için kortikal nöronlar eklendi ve floresan (alt paneller) görüntüleri gösterilir. Oklar büyüme koni gösterir. Ölçek çubukları 10 mikron =. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Bu çalışmada açıklanan protokol aksonal büyüme koniler erken olayları gözlem Aβ1-42 tedaviden sonra etkin. Aβ1-42 endositoz aksonal büyüme koni içinde 20 dk içinde indüklenen ve büyüme koni Daralt tedavinin içinde 1 h gözlendi. Bu endositoz muhtemelen clathrin tarafından aracılık. Bu iletişim kuralını kullanarak, clathrin-aracılı endositoz inhibisyonu Aβ1 42 bağlı büyüme koni çöküşü ve kültürlü nöronlar27aksonal dejenerasyon önlemek için doğrulandı. Ayrıca, clathrin-aracılı endositoz inhibisyonu Aβ1-42-indüklenen aksonal dejenerasyon ve bellek açıkları vivo içinde27zayıflatılmış. Bu sonuçlar bu clathrin aracılı endositoz reklam önleme için umut verici bir terapötik cadde belirtin.
Bu iletişim kuralı geliştirilmiştir deneyleri aksonal büyüme kovucular, 3A ve ephrin-A516,17,18,19,20semaphorin gibi için daraltma. Daralt deneyleri nöronal ağlar gelişimi değerlendirme çalışmalarında kullanılmıştır. Bu iletişim kuralı patolojik analizleri için özellikle de reklam mekanizmaları içeren uygulanabilir göstermiştir; Ancak, bir sınırlama büyüme koniler yaklaşık % 40 ın sağlıklı durumuna daraltılmış olabilir. Bu yüzde, daha yaygın olarak kullanılan kültürlü dorsal kök gangliyon nöronlar sonuçlarından deneyleri16,17,18,19,20daraltmak daha yüksektir. Bu nedenle, hücre tipleri arasındaki farkı Daralt oranları farklılıkları bağlantılı. Bu çalışmada bulundu Daralt oranları normal kültürlü kortikal nöronlar40,41ile önceki çalışmalarda bulunanlar ile tutarlı edildi. Ayrıca, Aβ1-42 3A ve ephrin-A527semaphorin gibi diğer Daralt faktörler ile karşılaştırıldığında büyüme koni çöküşün benzer düzeyde indüklenen. Bu nedenle, bu iletişim kuralını Aβ1 42 bağlı büyüme koni Daralt miktar için geçerlidir. Bu fiksasyon Protokolü büyüme koni şeklini korumak önemlidir. Eğer hücreleri geleneksel oda sıcaklığında %4 paraformaldehyde ile sabit, daha fazla büyüme koniler fiksasyon yordam (veri gösterilmez) nedeniyle çökmüş olabilir. Alternatif olarak, oxazolidin ve fiksasyon arabellekleri yukarıda açıklanan42rijit fiksasyonu için kullanılabilir; Ancak, oxazolidin autofluorescence, floresans görüntüleme için önemli bir engeli olan sergiler.
Aynı iletişim kuralını ile yapılan bir çalışmada Radix Polygalae ( Polygala tenuifoliaköklerinin) su ayıklamak Aβ1-42-indüklenen endositoz kültürlü nöronlar içinde inhibe, aksonal dejenerasyon engelledi ve bellek açıkları azaltılmış gösterdi bir Reklam31transgenik fare modeli. Reklam önleme için yeni bir aday bu iletişim kuralı ile buldu. Gen transfection ve bu protokol görüntülemede canlı hücre akson ve onların terminalleri Ca2 + görüntüleme, Mikrotubul dynamics ve hücre adezyon dinamikleri, gibi Aβ işlemden önce ve sonra bulunan diğer hücresel olaylar göstermek olabilir hangi Bildirildiğine göre ilgili aksonal büyüme43,44,45vardır. Bu iletişim kuralı Aβ toksisitesi daha ayrıntılı mekanizmaları açığa yardımcı ve önleme ve/veya reklam tedavisinde yol yardımcı olabilir.
Yazar ifşa etmek hiçbir şey vardır.
Bu eser kısmen JSP'ler gelen araştırma hibe tarafından desteklenmiştir (KAKENHI 18K 07389), Japonya, Takeda Bilim Vakfı, Japonya ve Kobayashi ilaç Co., Ltd., Japonya.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ddY mice | SLC | ||
Eight-well culture slide | Falcon | 354108 | |
poly D lysine | Wako | 168-19041 | |
Culture medium, Neurobasal medium | Gibco | 21103-049 | |
house serum | Gibco | 26050-088 | |
glucose | Wako | 049-31165 | |
L-glutamine | Wako | 074-00522 | |
0.05% trypsin | Gibco | 25300-054 | |
DNase I | Worthington | DP | |
soybean trypsin inhibitor | Gibco | 17075-029 | |
Filter with 70 µm mesh size, cell strainer | Falcon | 352350 | |
B-27 supplement | Gibco | 17504-044 | |
CO2 incubator | Astec | SCA-165DS | |
Amyloid β1-42 | Sigma-Aldrich | A9810 | |
paraformaldehyde | Wako | 162-16065 | |
sucrose | Wako | 196-00015 | |
Aqueous mounting medium, Aqua-Poly/Mount | polysciences | 18606-20 | |
Inverted microscope A | Carl Zeiss | Axio Observer Z1 | Connected with AxioCam MRm, Heating Unit XL S, CO2 Module S1, and TempModule S1 |
Objective Plan-Apochromat 20x | Carl Zeiss | 420650-9901 | |
Objective Plan-Apochromat 63x | Carl Zeiss | 440762-9904 | |
Objective, CFI Plan Apo Lambda 40X | Nikon | ||
anti-MAP2 IgG | Abcam | ab32454 | |
anti-tau-1 IgG | Chemicon | MAB3420 | |
anti-amyloid β antibody | IBL | 10379 | clone 11A1 |
normal goat serum | Wako | 143-06561 | |
bovine serum albumin | Wako | 010-25783 | |
t-octylphenoxypolyethoxyethanol | Wako | 169-21105 | |
goat anti-mouse IgG conjugated with AlexaFluor 594 | Invitrogen | A11032 | |
goat anti-rabbit IgG conjugated with AlexaFluor 488 | Invitrogen | A11029 | |
hot plate | NISSIN | NHP-M30N | |
cover glass | Fisher Scientific | 12-545-85 | |
35 mm dish | IWAKI | 1000-035 | |
Silicone RTV | Shin-Etsu | KE42T | |
hand punch | Roper Whitney | No. XX | |
Fluorescence membrane probe, FM1-43FX | Invitrogen | F35355 | |
Ca2+- and Mg2+-free Hanks' balanced salt solution | Gibco | 14175-095 | |
Transfection solution, Nucleofector solution | Lonza | VPG-1001 | |
Electroporator, Nucleofector I | Amaxa | ||
Inverted microscope B | Keyence | BZ-X710 | |
Image software, ImageJ | NIH | https://imagej.nih.gov/ij/ |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır