Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
BS3 kimyasal çapraz bağlama testi, kronik psikososyal stres koşulları altında fare beyinlerinde azalmış hücre yüzeyi GABAA reseptör ekspresyonunu ortaya koymaktadır.
Anksiyete, bilişsel işlevler de dahil olmak üzere hayvan davranışlarını değişken olarak etkileyen bir duygu durumudur. Davranışsal anksiyete belirtileri hayvan krallığında gözlenir ve çok çeşitli stres modalitelerine uyarlanabilir veya uyumsuz tepkiler olarak kabul edilebilir. Kemirgenler, moleküler, hücresel ve devre seviyelerinde anksiyetenin bütünleştirici mekanizmalarını ele alan translasyonel çalışmalar için kanıtlanmış bir deneysel model sunmaktadır. Özellikle, kronik psikososyal stres paradigması, insanlar ve kemirgenler arasında benzer olan anksiyete / depresif benzeri davranışsal fenotipleri taklit eden uyumsuz tepkileri ortaya çıkarır. Önceki çalışmalar, kronik stresin beyindeki nörotransmitter içeriği üzerinde önemli etkileri gösterirken, stresin nörotransmitter reseptör seviyeleri üzerindeki etkisi yeterince çalışılmamıştır. Bu makalede, kronik stres altındaki farelerde nörotransmitter reseptörlerinin nöronal yüzey seviyelerini ölçmek için deneysel bir yöntem sunuyoruz, özellikle duygu ve bilişin düzenlenmesinde rol oynayan gama-aminobütirik asit (GABA) reseptörlerine odaklanıyoruz. Membran geçirimsiz geri dönüşümsüz kimyasal çapraz bağlayıcı bisülfosuccinimidyl suberat (BS3) kullanarak, kronik stresin prefrontal korteksteki GABAA reseptörlerinin yüzey mevcudiyetini önemli ölçüde azalttığını gösteriyoruz. GABAA reseptörlerinin nöronal yüzey seviyeleri, GABA nörotransmisyonu için hız sınırlayıcı bir süreçtir ve bu nedenle, deneysel hayvan modellerinde moleküler bir belirteç veya anksiyete / depresif benzeri fenotiplerin derecesinin bir vekili olarak kullanılabilir. Bu çapraz bağlama yaklaşımı, herhangi bir beyin bölgesinde ifade edilen nörotransmiterler veya nöromodülatörler için çeşitli reseptör sistemlerine uygulanabilir ve duygu ve bilişin altında yatan mekanizmaların daha derin bir şekilde anlaşılmasına katkıda bulunması beklenir.
Nörotransmitter reseptörleri ya nöronal plazma membran yüzeyinde ya da hücre içi olarak endomembranlarda (örneğin, endozom, endoplazmik retikulum [ER] veya trans-Golgi aparatı) lokalize olur ve nöronlardaki içsel fizyolojik durumlara bağlı olarak veya dışsal sinir ağı aktivitelerine yanıt olarak bu iki bölme arasında dinamik olarak mekik dokumaktadır 1,2. Yeni salgılanan nörotransmitterler fizyolojik fonksiyonlarını öncelikle yüzey-lokalize reseptör havuzu aracılığıyla ortaya çıkardığından, belirli bir nörotransmitter için yüzey reseptör seviyeleri, nöral devre3 içindeki sinyal kapasitesinin kritik belirleyicilerinden biridir.
Kültürlenmiş nöronlarda yüzey reseptör seviyelerini izlemek için, yüzey biyotinilasyon testi4, geçirgen olmayan koşullarda spesifik bir antikora sahip immünofloresan testi5 veya genetik olarak pH'a duyarlı floresan optik göstergeyle (örneğin, pHluorin) kaynaşmış bir reseptör transgeninin kullanımı dahil olmak üzere çeşitli yöntemler mevcuttur. Buna karşılık, bu yaklaşımlar in vivo yüzey reseptör seviyelerini değerlendirirken sınırlı veya pratik değildir. Örneğin, yüzey biyotinilasyon prosedürü, nispeten yüksek fiyatı ve avidin konjuge boncuklar üzerindeki biyotinile proteinlerin saflaştırılması için gerekli sonraki adımlar nedeniyle büyük miktarlarda ve in vivo beyin dokularının örnek sayılarını işlemek için pratik olmayabilir. Üç boyutlu beyin mimarisine gömülü nöronlar için, düşük antikor erişilebilirliği veya mikroskop tabanlı nicelemedeki zorluklar, in vivo yüzey reseptör seviyelerini değerlendirmek için önemli bir sınırlama oluşturabilir. Nörotransmitter reseptörlerinin bozulmamış beyinlerdeki dağılımını görselleştirmek için, pozitron emisyon tomografisi gibi non-invaziv yöntemler, reseptör doluluğunu ölçmek ve yüzey reseptör seviyelerini tahmin etmek için kullanılabilir7. Bununla birlikte, bu yaklaşım kritik olarak belirli radyo ligandlarının, pahalı ekipmanların ve özel uzmanlığın mevcudiyetine dayanır ve bu da çoğu araştırmacı tarafından rutin kullanım için daha az erişilebilir olmasını sağlar.
Burada, deneysel hayvan beyinlerindeki yüzey reseptör seviyelerini ex vivo olarak ölçmek için suda çözünür, membran geçirimsiz bir kimyasal çapraz bağlayıcı olan bis (sulfosuccinimidyl) suberat (BS3) 8,9 kullanarak basit, çok yönlü bir yöntem açıklıyoruz. BS3, lizin kalıntılarının yan zincirindeki birincil aminleri hedefler ve birbirine yakın proteinlere kovalent olarak çapraz bağlayabilir. Beyin dilimleri ilgilenilen bir bölgeden taze olarak hazırlandığında ve BS3 içeren bir tamponda inkübe edildiğinde, hücre yüzey reseptörleri komşu proteinlerle çapraz bağlanır ve böylece daha yüksek moleküler ağırlıklı türlere dönüşürken, hücre içi endomembran ile ilişkili reseptörler değiştirilmeden kalır. Bu nedenle, yüzey ve hücre içi reseptör havuzları sodyum dodesil sülfat-poliakrilamid jel elektroforezi (SDS-PAGE) ile ayrılabilir ve incelenecek reseptöre özgü antikorlar kullanılarak batı lekesi ile ölçülebilir.
Öngörülemeyen kronik hafif stres (UCMS), kemirgenlerde kronik psikososyal stresi indüklemek için iyi kurulmuş bir deneysel paradigmadır10. KMYS, GABA ve reseptörleri10,11 dahil olmak üzere bir dizi nörotransmitter sisteminin modülasyonu yoluyla anksiyete / depresif benzeri davranışsal fenotipleri ve bilişsel eksiklikleri ortaya çıkarır. Özellikle, α5 alt birimi içeren GABA A reseptörü (α5-GABAAR), hafıza ve bilişsel işlevlerin düzenlenmesinde rol oynar12,13, bu alt birimin değiştirilmiş fonksiyonlarının UCMS kaynaklı bilişsel eksikliklere olası katılımını düşündürmektedir. Bu protokolde, BS3 çapraz bağlama testini, stressiz kontrol farelerine kıyasla UCMS'ye maruz kalan farelerin prefrontal korteksindeki yüzey eksprese α5-GABAAR seviyelerini ölçmek için kullandık.
Bu protokoldeki tüm hayvan çalışmaları, Ontario Araştırma Hayvanları Yasası (RSO 1990, Bölüm A.22) ve Kanada Hayvan Bakımı Konseyi (CCAC) uyarınca tamamlanmış ve Kurumsal Hayvan Bakım Komitesi tarafından onaylanmıştır.
1. Hayvanların hazırlanması
2. Stok çözümlerinin hazırlanması
3. İş istasyonunun hazırlanması
4. Çalışma çözeltilerinin ve tamponların hazırlanması
NOT: Tahlil sabahında, aşağıdaki çözeltileri hazırlayın. Bu hesaplama, 12 fareden iki beyin bölgesini (yani PFC ve HPC) işlemek için gerekli çözümlere dayanmaktadır.
5. Beyin dokularının diseksiyonu
NOT: Bu adımdan itibaren, en az iki kişi koordineli bir şekilde birlikte çalışmalıdır. Bir kişi hayvan diseksiyonuna odaklanırken (adım 5.2-5.10 ve adım 6.3), diğer kişi zaman tutucu olarak çalışmalı ve tahlilin koordine edilmesine yardımcı olmalıdır (adım 5.1, adım 6.1, adım 6.2, adım 6.4 ve adım 6.5)
6. Çapraz bağlama reaksiyonu
7. Doku lizisi, protein hazırlama ve batı lekesi
Fare PFC'sindeki yüzey α5-GABA A R seviyelerini değerlendirmek için BS3 çapraz bağlama testinin fizibilitesini göstermek için, SDS-PAGE'de BS3-çapraz bağlı ve çapraz bağlı olmayan protein örneklerinin her biri 10 μg çalıştırdık ve proteinleri bir anti-α5-GABAAR antikoru (tavşan poliklonal) kullanarak batı lekesi ileanaliz ettik (Şekil 7). Çapraz bağlı olmayan protein örnekleri, ~ 55 kDa'da toplam α5-GABA A R miktarını verirken, BS3-çapra...
Kronik psikososyal stresin davranışlar (yani, duygusallık ve bilişsel eksiklikler) ve moleküler değişiklikler (yani, GABAerjik genlerin ekspresyonunun azalması ve GABAerjik nörotransmisyonda eşlik eden eksiklikler) üzerindeki etkisi iyi belgelenmiş olmasına rağmen,10, bu tür eksikliklerin altında yatan mekanizmaların daha fazla araştırılması gerekmektedir. Özellikle, kronik stresin ER fonksiyonları üzerindeki aşırı yüklenme yoluyla nöronal proteomu önemli ölçüde et...
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını bildirmektedir.
Yazarlar, çalışma süresi boyunca hayvanlara baktıkları için CAMH hayvan tesisi personeline teşekkür eder. Bu çalışma, Kanada Sağlık Araştırmaları Enstitüsü (CIHR Project Grant # 470458 to T.T.), CAMH'den Keşif Fonu (T.P.'ye), Ulusal Şizofreni ve Depresyon Araştırma İttifakı (NARSAD ödülü #25637 E.S.'ye) ve Campbell Aile Ruh Sağlığı Araştırma Enstitüsü (E.S.'ye) tarafından desteklenmiştir. E.S., kliniğe yeni GABAerjik bileşikler getirmeye adanmış bir biyofarma olan Damona Pharmaceuticals'ın kurucusudur.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.5 M EDTA, pH 8.0 | Invitrogen | 15575020 | |
1 M HEPES | Gibco | 15630080 | |
10x TBS | Bio-Rad | 1706435 | |
2.5 M (45%, w/v) Glucose | Sigma | G8769 | |
2-mercaptoethanol | Sigma | M3148 | |
4x SDS sample buffer (Laemmli) | Bio-Rad | 1610747 | |
Bis(sulfosuccinimidyl)suberate (BS3) | Pierce | A39266 | No-Weigh Format; 10 x 2 mg |
Brain matrix | Ted Pella | 15003 | For mouse, 30 g adult, coronal, 1 mm |
Calcium chloride (CaCl2) | Sigma | C4901 | |
Curved probe | Fine Science Tools | 10088-15 | Gross Anatomy Probe; angled 45 |
Deionized water | milli-Q | EQ 7000 | Ultrapure water [resistivity 18.2 MΩ·cm @ 25 °C; total organic carbon (TOC) ≤ 5 ppb] |
Dithiothreitol (DTT) | Sigma | 10197777001 | |
Filter paper (3MM) | Whatman | 3030-917 | |
Forceps (large) | Fine Science Tools | 11152-10 | Extra Fine Graefe Forceps |
Forceps (small) | Fine Science Tools | 11251-10 | Dumont #5 Forceps |
GABA-A R alpha 5 antibody | Invitrogen | PA5-31163 | Polyclonal Rabbit IgG; detect erroneous signal upon chemical crosslinking |
GABA-A R alpha 5 C-terminus antibody | R&D Systems | PPS027 | Polyclonal Rabbit IgG; cross-reacts with mouse and rat |
Glycine | Sigma | W328707 | |
Horseradish peroxidase-conjugated goat anti-rabbit IgG (H+L) | Bio-Rad | 1721019 | |
Magnesium chloride (MgCl2·6H2O) | Sigma | M2670 | |
Nonidet-P40, substitute (NP-40) | SantaCruz | 68412-54-4 | |
Potassium chloride (KCl) | Sigma | P9541 | |
Protease inhibitor cocktail | Sigma | P8340 | |
PVDF membrane | Bio-Rad | 1620177 | |
Scissors (large) | Fine Science Tools | 14007-14 | Surgical Scissors - Serrated |
Scissors (small) | Fine Science Tools | 14060-09 | Fine Scissors - Sharp |
Sodium chloride (NaCl) | Sigma | S9888 | |
Sonicator (Qsonica Sonicator Q55) | Qsonica | 15338284 | |
Table-top refregerated centrifuge | Eppendorf | 5425R | |
Tissue punch (ID 1 mm) | Ted Pella | 15110-10 | Miltex Biopsy Punch with Plunger, ID 1.0 mm, OD 1.27 mm |
Trans-Blot Turbo 5x Transfer buffer | Bio-Rad | 10026938 | |
Tube rotator (LabRoller) | Labnet | H5000 |
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