A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
רמת החלבון של נוזל השדרה הגבוה יכול להיות תוצאה של דיפוזיה של חלבון פלזמה על פני מחסום דם-מוח שונה או סינתזה התוך. פרוטוקול בדיקה מיטבי מוצג במאמר זה, המסייע להפלות את שני המקרים ומספק מדידות כמותית של חלבונים מסונתז באופן פנימי.
נוזל מוחי שדרתי, נוזל שנמצא במוח ואת חוט השדרה, הוא בעל חשיבות רבה למדע בסיסי וקליני. ניתוח הרכב חלבון שדרתי מספק מידע חיוני במחקר בסיסי במדעי המוח, כמו גם מחלות נוירולוגיות. אזהרה אחת היא כי חלבונים הנמדדים בתוך שדרתי עשוי לנבוע הן סינתזה הפנימי והטראנזפה מן הנסיוב, וניתוח חלבונים של שדרתי יכול רק לקבוע את הסכום של שני רכיבים אלה. על מנת להפלות בין החלבון המופק מהדם לבין החלבונים המיוצרים בדגמי בעלי חיים, כמו גם בבני אדם, מדידות חלבון שדרתי פרופיל באמצעות כלים קונבנציונליים ניתוח חלבון חייב לכלול את החישוב של המנה האלקטרוליציונלית/סרום (Qאלבומין), סמן של השלמות של הממשק בדם-מוח (bbi), ואת מדד החלבון (Qחלבון/qאלבומין), הערכה של סינתזה החלבון הפנימי. פרוטוקול זה ממחיש את ההליך כולו, מ שדרתי ואיסוף דם לחישובי quotients ואינדקסים, עבור המדידה הכמותית של סינתזה החלבון הפנימי וליקוי BBI בדגמי העכבר של הפרעות נוירולוגיות.
נוזל מוחי שדרתי, נוזל ברור וחסר צבע סביב המוח וחוט השדרה, מחזיק בחשיבות מדעית קלינית ובסיסית גדולה. המוח השדרתי משמר את הסביבה האלקטרוטית של מערכת העצבים המרכזית (CN), מאזנת את הסטטוס בסיס חומצה מערכתית, אספקת חומרים מזינים לתאי העצבי והגליאל, פונקציות כמו מערכת הלימפה עבור ה-CN, ו הובלות הורמונים, נוירוטרנסמיטורים, ציטוקינים ונוירופפטידים אחרים ברחבי ה-CN1 לפיכך, כאשר הרכב הנוזל הנוזלי משקף את הפעילות של ה-CN, החומר הזה מציע מגוון בעל ערך, אם כי עקיף, גישה לאפיון המצב הפיזיולוגי והפתולוגי של ה-CN.
שדרתי שימוש כדי לאבחן את התנאים המשפיעים על ה-CN למעלה ממאה שנים, ובמשך רוב הזמן הזה, הוא למד בעיקר על ידי מטפלים ככלי אבחון. עם זאת, בשנים האחרונות נוירוביולוגים הכירו את הפוטנציאל של שדרתי לחקר הפתופסולוגיה של ה-CN. בפרט, מספר כלי ניתוח חלבון בתפוקה גבוהה הוצגו בתחום מדעי המוח המאפשר מחקר מפורט של הרכב החלבון של שדרתי, עם הציפייה כי ניתוח זה עשוי לעזור לספק תובנה שינויים דינמיים תרחשות בתוך ה-CN.
התפתחויות טכנולוגיות בשיטות חיסוני מולטיפלקס כגון לומיקס וסימוע טכנולוגיות2,3, לספק לחוקרים היום עם היכולת לזהות מאות חלבונים בריכוזים נמוכים מאוד. כמו-כן, אותן טכנולוגיות מאפשרות שימוש באמצעי אחסון קטנים לדוגמה, ובכך לקדם מחקרים בבעלי חיים קטנים, כולל עכברים, בהם כמויות מוגבלות של מדגם שדרתי מנעה באופן מוגבל תווים מפורטים של הנוזל עד לאחרונה.
אף על פי כן, אזהרה אחת היא כי חלבונים הנמדדים בתוך שדרתי עשוי לנבוע סינתזה הפנימי ו/או ההמרה מן הנסיוב בשל ממשק דם פגום מוח (BBI). למרבה הצער, ניתוח חלבונים של שדרתי בלבד יכול רק לקבוע את הסכום של שני רכיבים אלה. כדי להפלות בין transudate ובין הייצור חלבונים, מדידות חלבון שדרתי באמצעות כל הכלי הזמין ניתוח חלבון חייב להיות מותאם לשונות בודדות ריכוזי סרום, כמו גם שלמות המכשול. עם זאת, למרות התאמה זו משמשת בדרך כלל בפרקטיקה קלינית, למשל, המדד igg שדרתי, אשר יש רגישות גבוהה לזיהוי הפנימי סינתזה igg4,5,6, עד תאריך מחקרים מעטים מאוד מתוקן ריכוזי חלבון שדרתי לריכוז סרום ושלמות המכשול7,8.
כיום, הגישה הרייברגרמה היא הדרך הטובה ביותר לקבוע את תפקוד המכשול וסינתזה של חלבונים. זהו הערכה גרפית בדיאגרמות שדרתי/סרום מנה אשר מנתחת, באופן משולב, הן המכשול (dys) פונקציה סינתזה חלבון הפנימי, המתייחס חלבון בלעדי דם נגזר9,10. אלבומין החלבון העשיר ביותר נבחר בדרך כלל חלבון התייחסות כי הוא מיוצר רק בכבד ובגלל גודלו, כ 70 kDa, הוא ביניים בין חלבונים קטנים וגדולים11. דיאגרמת הניתוח הוגדרה לראשונה על ידי "רייבר ופלינהאואר" ב-1987 לכיתות הגדולות של האימונוגלובונים11, המבוססות על התוצאות שהתקבלו מניתוח של אלפי דגימות אדם9. הגישה אושרה לאחר מכן על ידי יישום שני חוקי הדיפוזיה של Fick בתאוריה של דיפוזיה מולקולרית/שיעור זרימה12. תיאוריה מעין זו ממחישה את הדיפוזיה של חלבון דרך המכשול יש התפלגות היפרבולי יכול להסביר את הדינמיקה של חלבונים ב-cn9,13. בסך הכל, היתרון של שימוש ברייברגרמה לצורך הוכחת סינתזה החלבון הפנימי הוא שהוא במקביל מזהה את שבר החלבון הנכנס השדרתי מן הנסיוב, כמו גם את כמות החלבון שנמצא השדרתי בגלל הייצור המקומי.
המאמר הנוכחי והפרוטוקול הקשור מתארים את ההליך כולו, מתוך מתקן שדרתי ואיסוף דם לחישובים הסופיים לתיקון שדרתי את רמות החלבון, עבור המדידה הכמותית של סינתזת החלבון הפנימי במודלים של העכבר הנוירולוגי פרעות. הליך זה מספק תוכנית בסיסית שממנה יש להעריך (1) את המקור הפתופסולוגי של חלבון שדרתי כלשהו ו-(2) את היציבות והמשמעות הפונקציונלית של שלמות המכשול. הליך זה ופרוטוקול אינם שימושיים רק להערכת דגימות של העכבר, אבל הם גם שימושיים בניתוח שדרתי בהמון מודלים בעלי חיים של מחלות נוירולוגיות וחולים אנושיים.
כל העבודה בעלי חיים מנצל פרוטוקולים שנבדקו ואושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) בבית הספר של גייזל לרפואה בדרתמות.
1. איסוף נוזלים
הערה: הסרום והשדרתי הינם נדרשים. שני פרוטוקולים עבור כל אוסף נוזלים נחוצים להישרדות ונקרופסי.
2. אנליזת חלבון
3. חישובי המדד הפנימי
זה ניסוי מייצג שנועד להשוות את הסינתזה הפנימי של IgG בשני מודלים מכרסמים רלוונטיים קלינית של טרשת נפוצה (MS): המושרה PLP139-151הנגרמת אוטואימוניות Encephalomyelitis (R-השני) ואת כרונית מתקדמת, מורלין encephalomyelitis הנגרמת וירוס המושרה המחלה deמחלות (TMEV-IDD). R-הם מודל שימושי להבנת הישנות-MS, ואילו מודל TMEV-IDD תכו...
שיטות כמותיים להערכת ריכוזי חלבון שדרתי מוגברת הם כלים שימושיים באפיון המצב הפיזיולוגי והפתולוגי של ה-CN. עם זאת, מעבר לקוונפיקציה אמין של רמות חלבון שדרתי, הזיהוי של חלבונים מתוך שדרתי מחייב ביטוי של תוצאות המפלה בין שברים דם ומערכת התחתית של שדרתי. עם זאת, עד כה, כימות החלבון הנפוץ בשימוש ?...
. למחברים אין מה לגלות
המחברים מודים לצוות המרכז לרפואה השוואתית ומחקר (CCMR) ב דארטמאות עבור הטיפול המומחים שלהם העכברים המשמשים למחקרים אלה. קופת המחקר של בורנשטיין מימנה את המחקר הזה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 mL insulin syringe | BD | 329650 | |
1 mL syringe | BD | 329622 | |
25 gauge needle | BD | 305122 | |
3 mL syringe | BD | 309582 | |
30 gauge insulin needle | BD | 305106 | |
Absorbent pads | Any suitable brand | ||
Acepromazine | Patterson Vet Supply Inc | ||
BioPlex Handheld Magnetic Washer | BioRad | 171020100 | Magnet |
BioPlex MAGPIX Multiplex Reader | BioRad | 171015001 | |
BioPlex Pro Flat Bottom Plates | BioRad | 171025001 | |
Biotinilated detection antibody | Any suitable source | The antibody has to be directed against the species of the protein of interest. | |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma | A4503 | |
Buprenorphine hydrochloride | PAR Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | |
Capillary Tubes | Sutter Instrument | B100-75-10 | OD: 1.0 mm, ID: 0.75 mm Borosilicate glass 10 cm; drawn over Bunsen to make ID smaller. |
Centrifuge tube, 0.2 mL | VWR | 20170-012 | |
Centrifuge tube, 0.5 mL | VWR | 87003-290 | |
Centrifuge tube, 1.5 mL | VWR | 87003-294 | |
Chlorhexidine diacetate | Nolvasan | E004272 | |
Disposable pipettes tips | Any suitable brand | ||
Ear bars | KOPF Instruments | 1921 or 1922 | |
Ethanol | Kopter | V1001 | |
Freezer | VWR | VWR32086A | |
Gauze | Medline | NON25212 | |
Heating pad | Sunbeam | XL King Size SoftTouch, 4 Heat Settings with Auto-Off, Teal, 12-Inch x 24-Inch | |
Induction Chamber | VETEQUIP | ||
Isoflurane | Patterson Vet Supply Inc | NDC 14043-704-06 | |
Ketamine (KetaVed) | Patterson Vet Supply Inc | ||
MagPlex Microspheres (antibody-coupled) | BioRad | Antibody-coupled magnetic bead | |
Microplate Shaker | Southwest Scientific | SBT1500 | |
Microretractors | Carfill Quality | ACD-010 | Blunt - 1 mm |
Microsoft Office (Excel) | Microsoft | ||
MilliPlex MAP Mouse Immunoglobulin Isotyping Magnetic Bead Panel | EMD Millipore | MGAMMAG-300K | Commercial kit for the quantification through Luminex of a panel of immunoglobulin isotypes and subclasses in mouse fluids. |
Mouse Albumin capture ELISA kit | Novus Biological | NBP2-60484 | Commercial kit for the quantification through ELISA of albumin in mouse fluids. |
Multichannel pipette | Eppendorf | 3125000060 | |
Non-Sterile swabs | MediChoice | WOD1002 | Need to be autoclaved for sterility |
Oxygen | AIRGAS | OX USPEA | |
Pasteur Pippettes | Fisher | 13-678-20A | 5 & 3/4" |
PDS suture with disposable needle, 6-0 Prolen | Patterson Vet | 8695G | P-3 Reverse Cutting, 18" |
PE-Streptavidin | BD Biosciences | 554061 | |
Pipetters | Eppendorf | Research seriers | |
Polyethylene tubing | |||
Refrigerated Centrifuge | Beckman Coulter | ALLEGRA X-12R | |
Scale | Uline | H2716 | |
Scalpel | Feather | EF7281 | |
Shaver | Harvard Apparatus | 52-5204 | |
Standard proteins | Any suitable source | The best choice for a reference standard is a purified, known concentration of the protein of interest. | |
Stereotaxic instrument | KOPF Instruments | Model 900LS | Standard Accessories |
Sterile 1 x PBS | Corning Cellgro | 21-040-CV | |
Sterile saline | Baxter | 0338-0048-02 | 0.9 % Sodium Chloride Irrigation USP |
Surgical Forceps Curved, 7 (2) | Fine Science Tools | 11271-30 | Dumont |
Surgical Scissors | Fine Science Tools | 14094-11 | Stainless 25x |
Vaporizer + Flow meter | Moduflex Anhestesia Instruments | ||
Vortex | Fisher | 02-215-414 | |
Warming pad | Kent Scientific Corporation | RT-JR-20 | |
Water Sonicator | Cole Parmer | EW-08895-01 | |
Xylazine | Patterson Vet Supply Inc |
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