A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה למתן תוך-אפי של צברי α-סינוקלאין. שיטה זו מספקת תובנות לגבי התפשטות α-סינוקלאין מרירית חוש הריח לפקעת הריח במחלת פרקינסון.
מחלת פרקינסון (PD) היא הפרעה נוירודגנרטיבית המאופיינת בנוכחות של גופי לוי, שהם צברים של α-סינוקלאין (α-Syn). לאחרונה, המחלה הוצעה להתפתח ולהתקדם באמצעות התפשטות דמוית פריון של אגרגטים α-Syn מפקעת הריח (OB) או הגרעין הגבי של העצב התועה. למרות שמקורם של צברי α-Syn ב- OB נותר לא ברור, התפשטותם מרירית הריח הוצעה לאחרונה. בעבר הראינו כי מתן תוך-אפי של אגרגטים α-Syn במודל עכבר גרם לפתולוגיה של α-Syn ב-OB של עכברים. במחקר זה, אנו מציגים שיטה של ניהול intranasal של אגרגטים α-Syn שגרמו פתולוגיה α-Syn ב OB של עכברים. מתן תוך-אפי של אגרגטים α-Syn היא שיטה פשוטה ופשוטה מאוד, ואנו מאמינים שהיא תהיה כלי שימושי במחקר להבהרת מקור הפתולוגיה של α-Syn ב-OB ומסלול התפשטות α-Syn דרך מערכת חוש הריח.
מחלת פרקינסון (PD), המאופיינת בתסמינים מוטוריים כגון ברדיקינזיה, רעידות במנוחה ונוקשות שרירים, היא ההפרעה הנוירודגנרטיבית השנייה בשכיחותה1. פרקינסון מציג גם תסמינים לא מוטוריים, כולל תפקוד לקוי של חוש הריח, ליקוי קוגניטיבי, דיכאון, הזיות, עצירות ולחץ דם אורתוסטטי. סימני ההיכר הפתולוגיים שלו הם מוות תאי דופמינרגי בחומר השחור ונוכחותם של אגרגטים α-סינוקלאין (α-Syn), הנקראים גופי לוי2.
יש לציין כי α-Syn הוא חלבון בן 140 חומצות אמינו הקיים בצורה של מונומר מסיס (או טטרמר) בתנאים רגילים. עם זאת, בתנאים חריגים, המונומר המסיס מומר לצברים בלתי מסיסים בעלי משקל מולקולרי גבוה, כולל אוליגומרים וסיבים. על פי הדיווחים, המעבר של α-Syn לאוליגומרים וסיבים מעורב ברעילות תאית3.
מחקרים אחרונים הציעו התפשטות דמוית פריון של צברי α-Syn בין נוירונים. בהתבסס על בדיקות רבות לאחר המוות, Braak et al. הציעו בשנת 2003 את ההשערה כי פתולוגיה של גוף לוי מתפשטת בהדרגה במוח באופן סטריאוטיפי משהו (השערת בראק)4,5. בשנת 2008, בדיקה לאחר המוות של חולי פרקינסון שעברו השתלת מוח אמצעית עוברית גילתה גופי לוי בנוירונים דופמינרגיים שמקורם ברקמות עובריות 6,7. מחקרים אלה הציעו כי צברי α-Syn יכולים להתפשט מהמוח החולה לשתלים, מה שתומך בהשערה של בראק.
בעקבות תצפיות אלה, ניסויים שכללו תרביות עצביות ראשוניות והזרקה תוך-מוחית של צברי α-Syn בעכברים שיחזרו את ההתפשטות של אגרגטים דמויי גוף לוי, וסיפקו ראיות נוספות להתפשטות α-Syn באופן דמוי פריון 8,9.
Braak et al. הראו כי פתולוגיית גוף לוי בפרקינסון מתחילה בפקעת הריח (OB) ו/או בגרעין הגבי של עצב הואגוס (dmX)4. בהתבסס על השערתו של בראק, מספר מחקרים דיווחו על מתן אגרגטים α-Syn או תמציות גוף לוי ממוחות פרקינסון לתוך OB ומערכת העיכול של חיות ניסוי 10,11,12. בשנת 2018, מחקר הראה כי מתן צברים של α-Syn לתוך OB של עכברים מסוג בר גרם להתפשטות של פתולוגיה α-Syn לאורך מסלול חוש הריח, וכתוצאה מכך תפקוד לקוי של חוש הריח13. בעבר חיסנו צברי α-Syn לתוך OB של עכברים טרנסגניים α-Syn ומצאנו שזה הוביל לניוון ההיפוקמפוס ולפגיעה בזיכרון14.
בשנת 2022 חיסנו צברי α-Syn ל-OB של מרמוסטים, פרימט קטן שאינו אנושי; זה הביא להתפשטות של פתולוגיה α-Syn לאורך מסלול חוש הריח, ניוון OB, ו hypometabolism גלוקוז מוחי נרחב10.
עם זאת, אם ההתפשטות של צברי α-Syn מתרחשת מה- OB, מתעוררת שאלה קריטית: באיזה מנגנון מופיעים לראשונה צברי α-Syn? סאיטו ועמיתיו דיווחו בעבר על נוכחות של גופות לוי ברירית האף15. נוכחות של אגרגטים α-Syn זוהתה ברירית האף של חולים עם PD וניוון מערכות מרובות (MSA) באמצעות ניתוח המרה המושרה על ידי רעידות בזמן אמת (RT-QUIC)16. יש לציין כי ניתוח דגימות רירית האף מחולים עם הפרעת התנהגות שינה בתנועות עיניים מהירות (RBD), הנחשבת לשלב פרודרומלי של פרקינסון, גילה עלייה ברמות α-Syn17. מחקר זה הציע כי פתולוגיה של α-Syn עשויה להתקיים ברירית האף אפילו מהשלב הפרודרומלי של מחלת פרקינסון.
בעוד ממצאים אלה הצביעו על נתיב אפשרי מרירית האף לרופא OB, היו ראיות ניסיוניות מוגבלות התומכות בתרחיש זה. כדי להתמודד עם פער זה, נתנו אגרגטים α-Syn לתוך חלל האף של עכברים וחקרנו את התפשטות פתולוגיית α-Syn מרירית האף ל- OB. הגישה הניסויית שלנו הראתה כי מתן תוך-אפי במינון יחיד של אגרגטים α-Syn בעכברי בר גרם לפתולוגיה של α-Syn ב-OB, וסיפק ראיות ניסיוניות למסלול ההתפשטות מרירית האף ל-OB.
במחקר זה נעשה שימוש בעכברים זכרים C57BL/6J בני חודשיים. כל הליכי הניסוי בוצעו על פי הנחיות לאומיות. הוועדה לחקר בעלי חיים של אוניברסיטת קיוטו העניקה אישור אתי ואישור למחקר זה (MedKyo 23,544).
1. מתן תוך אפי של סיבי α-Syn מוכנים
2. הכנת מדגם
3. צביעה אימונוהיסטוכימית של OB
איור 3 מראה כמה דוגמאות לצברי α-Syn ב-OB. במחקר הנוכחי נתנו צברי α-Syn לתוך הנחיר החד-צדדי. שני חללי האף מופרדים על ידי מחיצת האף, וכל OB מקרין את נוירוני חוש הריח לכל חלל אף בנפרד. לכן, OB בצד הנגדי יכול לשמש כבקרה.
פתולוגיה של P-α-Syn לא נצפתה ב-OB בצד המ?...
במחקר קודם, מתן אגרגטים של α-Syn לתוך חלל האף של קופי מקוק גרם למוות של תאים דופמינרגיים ושקיעת ברזל בחומר השחור, אם כי אגרגטים α-Syn לא נצפו21. מתן יומי של A53T α-Syn אנושי מצטבר לתוך חלל האף של עכברים טרנסגניים מקדם פריונים α-Syn (עכברי M83) במשך 28 ימים דווח כגורם לפתולוג...
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
כל הניסויים נתמכו על ידי רי היקאווה. אנו מודים ליאסוקו מאטסוזאווה על הניירת. מחקר זה נתמך על ידי JSPS KAKENHI (M.S., NO. JP19K23779, JP20K16493 ו-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