Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Mevcut protokol, α-sinüklein agregatlarının intranazal uygulaması için bir yöntemi tanımlamaktadır. Bu yöntem, Parkinson hastalığında koku alma mukozasından koku soğancığına α-sinüklein yayılımı hakkında bilgi sağlar.
Parkinson hastalığı (PH), α-sinükleinin (α-Syn) agregatları olan Lewy cisimciklerinin varlığı ile karakterize nörodejeneratif bir hastalıktır. Son zamanlarda, hastalığın, vagus sinirinin koku soğanciği (OB) veya dorsal çekirdeğinden α-Syn agregatlarının prion benzeri yayılması yoluyla geliştiği ve ilerlediği öne sürülmüştür. OB'deki α-Syn agregatlarının kökeni belirsizliğini korusa da, koku alma mukozasından yayılmaları son zamanlarda önerilmiştir. Daha önce, bir fare modelinde α-Syn agregatlarının intranazal uygulamasının, farelerin OB'sinde α-Syn patolojisini indüklediğini göstermiştik. Bu çalışmada, farelerin OB'sinde α-Syn patolojisini indükleyen α-Syn agregatlarının intranazal uygulama yöntemini sunuyoruz. α-Syn agregatlarının intranazal uygulaması çok basit ve anlaşılır bir yöntemdir ve OB'deki α-Syn patolojisinin kökenini ve koku alma sistemi yoluyla α-Syn yayılımının yolunu aydınlatmak için araştırmalarda yararlı bir araç olacağına inanıyoruz.
Bradikinezi, istirahat titremesi ve kas sertliği gibi motor semptomlarla karakterize Parkinson hastalığı (PH), en sık görülen ikinci nörodejeneratif bozukluktur1. PH ayrıca koku alma disfonksiyonu, kognitif bozukluk, depresyon, halüsinasyonlar, kabızlık ve ortostatik hipotansiyon gibi motor olmayan semptomlar da gösterir. Patolojik özellikleri, substantia nigra'daki dopaminerjik hücre ölümü ve Lewy cisimcikleri 2 olarak adlandırılan α-sinüklein (α-Syn) agregatlarının varlığıdır.
α-Syn, normal koşullar altında çözünür bir monomer (veya tetramer) şeklinde bulunan 140 amino asitlik bir proteindir. Bununla birlikte, anormal koşullar altında, çözünür monomer, oligomerler ve fibriller dahil olmak üzere çözünmeyen yüksek moleküler ağırlıklı agregalara dönüştürülür. α-Syn'in oligomerlere ve fibrillere geçişinin hücresel toksisite3'te rol oynadığı bildirilmektedir.
Son çalışmalar, nöronlar arasında α-Syn agregatlarının prion benzeri yayılımını önermiştir. Çok sayıda postmortem incelemeye dayanarak, Braak ve ark. 2003 yılında Lewy cisimciği patolojisinin beyinde biraz stereotipik bir şekilde ilerleyici olarak yayıldığı hipotezini öne sürdüler (Braak'ın hipotezi)4,5. 2008 yılında, fetal orta beyin nakli yapılan PH'li hastaların postmortem muayenesinde, fetal dokulardan türetilen dopaminerjik nöronlarda Lewy cisimcikleri ortaya çıktı 6,7. Bu çalışmalar, α-Syn agregatlarının hastalıklı beyinden greftlere yayılabileceğini ve Braak'ın hipotezini desteklediğini öne sürdü.
Bu gözlemleri takiben, farelerde birincil nöronal kültürleri ve α-Syn agregatlarının intraserebral enjeksiyonunu içeren deneyler, Lewy cisimciği benzeri agregatların yayılmasını yeniden üretmiş ve prion benzeri bir şekilde α-Syn yayılımı için daha fazla kanıt sağlamıştır 8,9.
Braak ve ark. PD'deki Lewy cisimciği patolojisinin koku soğancığı (OB) ve/veya vagus sinirinin dorsal çekirdeğinde (dmX) başladığını göstermiştir4. Braak'ın hipotezine dayanarak, birkaç çalışma, α-Syn agregatlarının veya Lewy cisimciği ekstraktlarının PD beyinlerinden deney hayvanlarının OB ve gastrointestinal sistemine uygulandığını bildirmiştir 10,11,12. 2018'de yapılan bir araştırma, α-Syn agregatlarının vahşi tip farelerin OB'sine uygulanmasının, koku alma yolu boyunca α-Syn patolojisinin yayılmasını indüklediğini ve koku alma disfonksiyonuna neden olduğunu gösterdi13. Daha önce α-Syn agregatlarını α-Syn transgenik farelerin OB'sine aşıladık ve bunun hipokampal atrofi ve hafıza bozukluğuna yol açtığını bulduk14.
2022'de, α-Syn agregalarını, insan olmayan küçük bir primat olan marmosetlerin OB'sine aşıladık; bu, α-Syn patolojisinin koku alma yolu, OB atrofisi ve yaygın serebral glukoz hipometabolizması boyunca yayılmasına neden oldu10.
Bununla birlikte, α-Syn agregalarının yayılması OB'den meydana gelirse, kritik bir soru ortaya çıkar: α-Syn agregaları başlangıçta hangi mekanizmayla ortaya çıkar? Saito ve ark. daha önce nazal mukozada Lewy cisimciklerinin varlığını bildirmişlerdir15. Gerçek zamanlı sarsıntı kaynaklı konversiyon (RT-QUIC) analizi16 kullanılarak PD ve çoklu sistem atrofisi (MSA) olan hastaların burun mukozasında α-Syn agregatlarının varlığı tespit edildi. Özellikle, PD'nin prodromal bir aşaması olarak kabul edilen hızlı göz hareketi uyku davranış bozukluğu (RBD) olan hastalardan alınan burun mukozası örneklerinin analizi, α-Syn seviyelerinde bir artış olduğunu ortaya koymuştur17. Bu çalışma, α-Syn patolojisinin PH'nin prodromal fazından itibaren bile nazal mukozada bulunabileceğini düşündürmektedir.
Bu bulgular nazal mukozadan OB'ye potansiyel bir yol önerse de, bu senaryoyu destekleyen sınırlı deneysel kanıt vardır. Bu boşluğu gidermek için, farelerin burun boşluğuna α-Syn agregatları uyguladık ve α-Syn patolojisinin burun mukozasından OB'ye yayılmasını araştırdık. Deneysel yaklaşımımız, vahşi tip farelerde α-Syn agregatlarının tek doz intranazal uygulamasının OB'de α-Syn patolojisini indüklediğini ve nazal mukozadan OB'ye yayılma yolu için deneysel kanıt sağladığını göstermiştir.
Bu çalışma için 2 aylık C57BL/6J erkek fareler kullanıldı. Tüm deneysel prosedürler ulusal yönergelere göre gerçekleştirilmiştir. Kyoto Üniversitesi Hayvan Araştırma Komitesi bu çalışma için etik onay ve izin vermiştir (MedKyo 23,544).
1. α-Syn önceden oluşturulmuş fibrillerin intranazal uygulaması
2. Numune hazırlama
3. OB'nin immünohistokimyasal boyanması
Şekil 3, OB'deki α-Syn agregalarının birkaç örneğini göstermektedir. Bu çalışmada tek taraflı burun deliğine α-Syn agregatları uygulandı. İki burun boşluğu nazal septum ile ayrılır ve her OB, koku alma duyu nöronlarını her bir burun boşluğuna ayrı ayrı yansıtır. Bu nedenle, karşı taraftaki OB bir kontrol olarak kullanılabilir.
1 ve 3 ay sonra tedavi edilen taraftaki OB'de P-α-Syn patolojisi gözle...
Daha önceki bir çalışmada, α-Syn agregatlarının makakların burun boşluğuna uygulanması, α-Syn agregatları gözlenmese de, dopaminerjik hücrelerin ölümüne ve substantia nigra'da demir birikimine neden olmuştur21. Prion promotörü α-Syn transgenik farelerin (M83 fareleri) burun boşluğuna 28 gün boyunca A53T insan α-Syn agregatlarının günlük olarak uygulanmasının, beyinlerde α-Syn patolojisine ve farelerde motor semptomlara neden olduğ...
Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Tüm deneyler Rie Hikawa tarafından desteklendi. Evrak işleri için Yasuko Matsuzawa'ya teşekkürlerimizi sunarız. Bu çalışma JSPS KAKENHI (M.S., No. JP19K23779, JP20K16493 ve 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 |
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