A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يصف البروتوكول الحالي طريقة للإعطاء داخل الأنف لمجاميع α-synuclein. توفر هذه الطريقة نظرة ثاقبة حول انتشار α سينوكلين من الغشاء المخاطي الشمي إلى البصلة الشمية في مرض باركنسون.
مرض باركنسون (PD) هو اضطراب تنكسي عصبي يتميز بوجود أجسام ليوي ، وهي عبارة عن مجاميع من α-سينوكلين (α-Syn). في الآونة الأخيرة ، تم اقتراح تطور المرض وتطوره من خلال الانتشار الشبيه بالبريون لمجاميع α-Syn من البصلة الشمية (OB) أو النواة الظهرية للعصب المبهم. على الرغم من أن أصل مجاميع α-Syn في OB لا يزال غير واضح ، فقد تم اقتراح انتشارها من الغشاء المخاطي الشمي مؤخرا. لقد أظهرنا سابقا أن الإعطاء داخل الأنف لمجاميع α-Syn في نموذج الفأر تسبب في علم أمراض α-Syn في OB للفئران. في هذه الدراسة ، نقدم طريقة للإعطاء داخل الأنف لمجاميع α-Syn التي تسببت في علم أمراض α-Syn في OB للفئران. تعد الإدارة داخل الأنف لمجاميع α-Syn طريقة بسيطة للغاية ومباشرة ، ونعتقد أنها ستكون أداة مفيدة في البحث لتوضيح أصل علم أمراض α-Syn في OB ومسار انتشار α-Syn من خلال نظام حاسة الشم.
مرض باركنسون (PD) ، الذي يتميز بأعراض حركية مثل بطء الحركة ، والرعشة أثناء الراحة ، وتصلب العضلات ، هو ثاني أكثر الاضطرابات التنكسية العصبيةشيوعا 1. يظهر مرض باركنسون أيضا أعراضا غير حركية ، بما في ذلك ضعف حاسة الشم ، والضعف الإدراكي ، والاكتئاب ، والهلوسة ، والإمساك ، وانخفاض ضغط الدم الانتصابي. السمات المميزة المرضية هي موت الخلايا الدوبامينية في المادة السوداء ووجود مجاميع α-سينوكلين (α-Syn) ، تسمى أجسام ليوي2.
وتجدر الإشارة إلى أن α-Syn هو بروتين مكون من 140 حمض أميني موجود على شكل مونومر قابل للذوبان (أو رباعي) في ظل الظروف العادية. ومع ذلك ، في ظل ظروف غير طبيعية ، يتم تحويل المونومر القابل للذوبان إلى مجاميع غير قابلة للذوبان عالية الوزن الجزيئي ، بما في ذلك القلة والألياف. يقال إن انتقال α-Syn إلى أوليغومرات وألياف يشارك في السمية الخلوية3.
اقترحت الدراسات الحديثة الانتشار الشبيه بالبريون لمجاميع α-Syn بين الخلايا العصبية. بناء على العديد من فحوصات ما بعد الوفاة ، اقترح Braak et al. في عام 2003 الفرضية القائلة بأن أمراض جسم ليوي تنتشر تدريجيا في الدماغ بطريقة نمطية إلى حد ما (فرضية براك)4،5. في عام 2008 ، كشف فحص ما بعد الوفاة للمرضى الذين يعانون من مرض باركنسون الذين خضعوا لعمليات زرع الدماغ المتوسط للجنين عن أجسام ليوي في الخلايا العصبية الدوبامين المشتقة من أنسجة الجنين6،7. اقترحت هذه الدراسات أن مجاميع α-Syn يمكن أن تنتشر من الدماغ المصاب إلى الطعوم ، مما يدعم فرضية براك.
بعد هذه الملاحظات ، أعادت التجارب التي تنطوي على ثقافات الخلايا العصبية الأولية والحقن داخل المخ لمجاميع α-Syn في الفئران إنتاج انتشار مجاميع شبيهة بجسم ليوي ، مما يوفر مزيدا من الأدلة على انتشار α-Syn بطريقة تشبه البريون8،9.
براك وآخرون أظهر أن علم أمراض جسم ليوي في مرض باركنسون يبدأ في البصلة الشمية (OB) و / أو النواة الظهرية للعصب المبهم (dmX)4. بناء على فرضية براك ، أبلغت العديد من الدراسات عن إعطاء مجاميع α-Syn أو مستخلصات أجسام ليوي من أدمغة باركنسون في OB والجهاز الهضمي لحيوانات التجارب10،11،12. في عام 2018 ، أظهرت دراسة أن إعطاء مجاميع α-Syn في OB للفئران البرية أدى إلى انتشار أمراض α-Syn على طول المسار الشمي ، مما أدى إلى خلل في حاسة الشم13. لقد قمنا سابقا بتلقيح مجاميع α-Syn في OB للفئران المعدلة وراثيا α-Syn ووجدنا أن هذا أدى إلى ضمور الحصين وضعف الذاكرة14.
في عام 2022 ، قمنا بتلقيح مجاميع α-Syn في OB من marmosets ، وهي رئيسيات صغيرة غير بشرية. أدى ذلك إلى انتشار علم الأمراض α-Syn على طول المسار الشمي ، وضمور OB ، ونقص التمثيل الغذائي للجلوكوز الدماغيعلى نطاق واسع 10.
ومع ذلك ، إذا حدث انتشار مجاميع α-Syn من OB ، فإن سؤالا مهما: ما هي الآلية التي تظهر بها مجاميع α-Syn في البداية؟ أبلغ سايتو وآخرون سابقا عن وجود جثث ليوي في الغشاء المخاطي للأنف15. تم الكشف عن وجود مجاميع α-Syn في الغشاء المخاطي للأنف للمرضى الذين يعانون من مرض باركنسون وضمور الجهاز المتعدد (MSA) باستخدام تحليل التحويل الناجم عن الارتعاش في الوقت الفعلي (RT-QUIC)16. والجدير بالذكر أن تحليل عينات الغشاء المخاطي للأنف من المرضى الذين يعانون من اضطراب سلوك النوم في حركة العين السريعة (RBD) ، والذي يعتبر مرحلة بادرية من مرض باركنسون ، كشف عن زيادة في مستويات α-Syn17. اقترحت هذه الدراسة أن علم أمراض α-Syn قد يكون موجودا في الغشاء المخاطي للأنف حتى من المرحلة البادرية من مرض باركنسون.
في حين أن هذه النتائج تشير إلى مسار محتمل من الغشاء المخاطي للأنف إلى OB ، إلا أن هناك أدلة تجريبية محدودة تدعم هذا السيناريو. لمعالجة هذه الفجوة ، قمنا بإعطاء مجاميع α-Syn في تجويف أنف الفئران وحققنا في انتشار أمراض α-Syn من الغشاء المخاطي للأنف إلى OB. أظهر نهجنا التجريبي أن إعطاء جرعة واحدة داخل الأنف من مجاميع α-Syn في الفئران البرية يسببت في علم أمراض α-Syn في OB ، مما يوفر دليلا تجريبيا على مسار الانتشار من الغشاء المخاطي للأنف إلى OB.
تم استخدام الفئران الذكور C57BL / 6J بعمر شهرين لهذه الدراسة. تم تنفيذ جميع الإجراءات التجريبية وفقا للمبادئ التوجيهية الوطنية. منحت لجنة أبحاث بجامعة كيوتو الموافقة الأخلاقية والإذن لهذه الدراسة (MedKyo 23،544).
1. إعطاء ألياف α-Syn مسبقة التشكيل داخل الأنف
2. إعداد العينة
3. تلطيخ كيميائي مناعي ل OB
يوضح الشكل 3 عدة أمثلة على مجاميع α-Syn في OB. في هذه الدراسة ، قمنا بإعطاء مجاميع α-Syn في فتحة الأنف أحادية الجانب. يتم فصل تجويف الأنف عن طريق الحاجز الأنفي ، ويقوم كل OB بعرض الخلايا العصبية الحسية الشمية على كل تجويف أنفي على حدة. لذلك ، يمكن استخدام OB على الج...
في دراسة سابقة ، أدى إعطاء مجاميع α-Syn في تجويف الأنف لقرود المكاك إلى موت خلايا الدوبامين وترسب الحديد في المادة السوداء ، على الرغم من عدم ملاحظة مجاميع α-Syn21. تم الإبلاغ عن الإدارة اليومية لمجاميع A53T البشرية α-Syn في تجويف الأنف لفئران محفز البريون α-Syn المعد?...
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
تم دعم جميع التجارب من قبل Rie Hikawa. نتقدم بالشكر إلى ياسوكو ماتسوزاوا على الأعمال الورقية. تم دعم هذه الدراسة من قبل JSPS KAKENHI (M.S., NO. JP19K23779 و JP20K16493 و JP20H00663).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
All-in-One Fluorescence Microscope BZ-X710 | KEYENCE | N/A | All-in-One microscope |
Ampicillin Sodium Salt | Nacalai tesque | 02739-32 | |
Bioruptor II | Sonicbio | BR2006A | Water bath type sonicator. |
Butorphanol tartrate | Meiji Seika Pharma | WAK-52850 | |
Cellulose tube | MISUMI | UC20-32-100 | |
DeepWellMaximizer | TAITEC | MBR-022UP | Shaker |
DynaCompetent Cells Zip BL21(DE3) | BioDynamics Laboratory Inc. | DS255 | Competent cell |
Entellan | Sigma-Aldrich | 107961 | Rapid mounting medium for microscopy |
Graefe Extra Fine Forceps Curved Serrated | FST | 11152-10 | forceps |
Hardened Fine Scissors | FST | 14090-09 | scissors |
Histofine Simple stain mouse MAX-PO (R) | Nichirei Bioscience | 414341 | Universal Immuno-peroxidase Polymer, anti-Rabbit |
ImageJ ver 1.52p | NA | NA | https://imagej.net/ |
innova4200 | New Brunswick scientific | 9105085 | Incubator shaker |
Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside | Nacalai tesque | 19742-94 | |
LB broth, Lennox | Nacalai tesque | 20066-24 | |
Leica EG 1150 H | Leica | 14 0388 86 108 | Modular Tissue Embedding Center |
Leica TP 1020 | Leica | 14 0422 85108 | Automatic Tissue Processor |
Medetomidine | Fuji Film | 135-17473 | |
Microm HM325 Rotary Microtome | Thermo Scientific | 902100 | |
Midazolam | Maruishi Seiyaku | 4987-211-76210-0 | |
New hematoxylin Type G | Muto | 65-9197-38 | Hematoxylin solution |
Normal winged needle for vein D type, 25G | TERUMO | NN2332R | 25G needle |
Optima TLX Ultracentrifuge | Beckman Couler | 8043-30-1197 | Ultracentrifuge |
P10 pipette | Gilson | FA10002P | |
Paraffin | Leica | 39601095 | |
paraformaldehyde | Nacalai tesque | 30525-89-4 | |
Peroxidase Stain DAB Kit | Nacalai tesque | 25985-50 | |
Pirece BCA Protein Assay Kits | Thermo Scientific | 23225 | BCA assay |
pRK172 | Addgene | #134504 | Plasmid |
Q-Sepharose Fast Flow. | cytiva | 17051001 | Ion exchange resin |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved