Name: imaging metals in brain tissue by laser ablation - inductively coupled plasma - mass spectrometry (la-icp-ms)
Uploaded: 2017-01-22T14:00:00
Duration: 9 min 5 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Imaging Metals in Brain Tissue by Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry LA-ICP-MS at JoVE.com

DJH e PAD sono supportate da un legame Progetto Australian Research Council (LP120200081) con Agilent Technologies e il TFR Ltd. Il contributo di BK è stato sostenuto dalla Ruhr University Research Scuola PLUS, finanziato dal eccellenza iniziativa della Germania [DFG GSC 98/3]. DJH è stato in parte sostenuto dalla Fondazione Ramaciotti. KK è sostenuta dalla Fondazione Juselius Sigrid.

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	<li>Barnham, K. J., Bush, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+metals+and+metal-targeting+compounds+in+major+neurodegenerative+diseases.">Biological metals and metal-targeting compounds in major neurodegenerative diseases.</a> Chem Soc Rev. 43 (19), 6727-6749 (2014).</li><li>Hare, D. J., Double, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+and+dopamine:+a+toxic+couple.">Iron and dopamine: a toxic couple.</a> Brain. 139 (4), 1026-1035 (2016).</li><li>Savory, J., Herman, M. 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V., Dehnhardt, M., Pickhardt, C., Zilles, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Copper,+zinc,+phosphorus+and+sulfur+distribution+in+thin+section+of+rat+brain+tissues+measured+by+laser+ablation+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry:+possibility+for+small-size+tumor+analysis.">Copper, zinc, phosphorus and sulfur distribution in thin section of rat brain tissues measured by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry: possibility for small-size tumor analysis.</a> J Anal At Spectrom. 20 (9), 912 (2005).</li><li>Hare, D. 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J., Adlard, P., Finkelstein, D., Doble, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+acquisition+times+of+elemental+bio-imaging+for+quadrupole-based+LA-ICP-MS.">Improving acquisition times of elemental bio-imaging for quadrupole-based LA-ICP-MS.</a> J Anal At Spectrom. 27 (1), 159 (2012).</li><li>Matusch, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+bioimaging+of+Cu,+Fe,+Zn,+and+Mn+in+the+MPTP+mouse+model+of+Parkinson's+disease+using+laser+ablation+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry+(LA-ICP-MS).">Cerebral bioimaging of Cu, Fe, Zn, and Mn in the MPTP mouse model of Parkinson's disease using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS).</a> J Am Soc MAss Spectrom. 21 (1), 161-171 (2010).</li><li>Hare, D. 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J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+paraformaldehyde+fixation+and+sucrose+cryoprotection+on+metal+concentration+in+murine+neurological+tissue.">The effect of paraformaldehyde fixation and sucrose cryoprotection on metal concentration in murine neurological tissue.</a> J Anal At Spectrom. 29, 565-570 (2014).</li><li>Dodt, H. -. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultramicroscopy:+three-dimensional+visualization+of+neuronal+networks+in+the+whole+mouse+brain.">Ultramicroscopy: three-dimensional visualization of neuronal networks in the whole mouse brain.</a> Nat Meth. 4 (4), 331-336 (2007).</li><li>Hare, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+ablation-inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry+imaging+of+white+and+gray+matter+iron+distribution+in+Alzheimer's+disease+frontal+cortex.">Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry imaging of white and gray matter iron distribution in Alzheimer's disease frontal cortex.</a> NeuroImage. 137, 124-131 (2016).</li><li>G&#252;nther, D., Heinrich, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+sensitivity+in+laser+ablation-ICP+mass+spectrometry+using+helium-argon+mixtures+as+aerosol+carrier.">Enhanced sensitivity in laser ablation-ICP mass spectrometry using helium-argon mixtures as aerosol carrier.</a> J Anal At Spectrom. 14 (9), 1363-1368 (1999).</li><li>Austin, C. 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S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+atlas+of+gene+expression+in+the+adult+mouse+brain.">Genome-wide atlas of gene expression in the adult mouse brain.</a> Nature. 445 (7124), 168-176 (2007).</li><li>Hare, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+atlas+of+iron,+copper,+and+zinc+in+the+mouse+cerebrum+and+brainstem.">Three-dimensional atlas of iron, copper, and zinc in the mouse cerebrum and brainstem.</a> Anal Chem. 84 (9), 3990-3997 (2012).</li><li>Hjornevik, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+atlas+system+for+mouse+and+rat+brain+imaging+data.">Three-dimensional atlas system for mouse and rat brain imaging data.</a> Frontiers Neuroinform. 1, 4 (2007).</li><li>Bishop, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elemental+bio-imaging+using+laser+ablation-triple+quadrupole-ICP-MS.">Elemental bio-imaging using laser ablation-triple quadrupole-ICP-MS.</a> J Anal At Spectrom. 31 (1), 197-202 (2016).</li><li>Balcaen, L., Bolea-Fernandez, E., Resano, M., Vanhaecke, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inductively+coupled+plasma+-+tandem+mass+spectrometry+(ICP-MS/MS):+a+powerful+and+universal+tool+for+the+interference-free+determination+of+(ultra)trace+elements+-+a+tutorial+review.">Inductively coupled plasma - tandem mass spectrometry (ICP-MS/MS): a powerful and universal tool for the interference-free determination of (ultra)trace elements - a tutorial review.</a> Analytica Chimica Acta. 894, 7-19 (2015).</li><li>Van Malderen, S. J. M., Managh, A. J., Sharp, B. L., Vanhaecke, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+in+the+design+of+rapid+response+cells+for+laser+ablation-inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry+and+their+impact+on+bioimaging+applications.">Recent developments in the design of rapid response cells for laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry and their impact on bioimaging applications.</a> J Anal At Spectrom. 31, 423-439 (2016).</li></ol>

RWH and COC are paid employees of ESI Ltd. FF and TPH are paid employees of Agilent Technologies Australia.

metalli di imaging nei tessuti neurologici è solo un esempio di come questo protocollo può fornire informazioni utili sulla distribuzione e la quantità di metalli in qualsiasi matrice biologica. Anche se la preparazione di materiali di riferimento standard può essere arduo, si tratta di un esperimento che può essere eseguito una sola volta e archiviati per un uso successivo. LA-ICP-MS ha alcuni vantaggi rispetto ai metodi alternativi, come la microscopia a fluorescenza a raggi X di sincrotrone a base, per lo più in termini di accessibilità e sensibilità. Tuttavia, ci sono alcuni svantaggi che dovrebbero essere considerati quando si prepara un esperimento utilizzando LA-ICP-MS, e come tale è spesso una tecnica complementare utile per l&#39;imaging chimica che include tecniche di analisi metallo alternative, nonché istochimica comparativo 5. L&#39;allineamento con note caratteristiche anatomiche del cervello di topo può fornire informazioni utili sul possibile relati funzionaleonship tra i livelli di metallo e distribuzione spaziale. In precedenza, abbiamo utilizzato la risorsa online Allen Cervello Atlas, 29 che è un archivio ad accesso aperto di entrambi i dati di espressione anatomici e gene nel cervello dei topi C57BL / 6 per esaminare la correlazione spaziale di entrambi espressione dell&#39;enzima metallo-dipendente 14 e neuroanatomia 27, 30. Altre risorse, come WorkBench roditore cervello 31 sono disponibili per assistere con la registrazione e l&#39;allineamento di immagini di metallo per facilitare la corretta identificazione di distribuzione del metallo in spesso piccole regioni anatomiche anche. Applicazioni di questa tecnica sono utili nella valutazione dei livelli come metallo e modifica la distribuzione alla microscala in entrambi normali eventi della vita (ad esempio, invecchiamento) e negli stati di malattia; oltre a studiare gli effetti di entrambi i composti contenenti metalli e farmaci progettati per me bersagliometabolismo Tal. Gli attuali limiti principali di LA-ICP-MS come una tecnica di imaging per valutare la distribuzione spaziale di metallo sono il throughput e la sensibilità. Vi è un compromesso tra velocità di analisi e risoluzione spaziale 5, 12, con immagini ad alta risoluzione richiedono tempi di analisi più lunghi. La tecnica è adatta a elementi biologici a concentrazioni più elevate, anche se elementi come manganese, cobalto e selenio sono limitati a causa della loro bassa abbondanza nel tessuto normale e / o limitazioni nella loro individuazione mediante convenzionale ICP-MS. Nuovi progressi nella tecnologia ICP-MS, come l&#39;introduzione di analizzatori di massa triplo quadrupolo, consentono il rilevamento mirato di analiti difficili, come selenio 32 a sensibilità superiori 33. Come procedura guidato dalla tecnologia, i progressi sia nel laser e la progettazione spettrometria di massa vedranno questa tecnica di imaging continuano ad evolversi, aumentandola velocità di analisi e sensibilità 34.

Il redox chimica unica di metalli facilita una serie di funzioni neurologiche, tra cui trasduzione del segnale, la produzione di energia e la sintesi dei neurotrasmettitori. In una serie di importanti malattie neurodegenerative, dyshomeostasis di questi metalli sono stati entrambi implicati nella patogenesi della malattia e identificati come potenziali nuovi bersagli per l&#39;intervento terapeutico 1. Per capire meglio come i metalli sono coinvolti in condizioni come il morbo di Alzheimer e il Parkinson (AD e PD, rispettivamente), è indispensabile per essere in grado di misurare quanto la distribuzione ei livelli di metallo cambiano all&#39;interno delle regioni colpite dal processo della malattia. Questi cambiamenti sono spesso indicativi di cambiamenti sottili nelle reazioni biochimiche che possono essere intimamente legato ai processi che avviano la morte delle cellule, come il nostro recentemente proposto meccanismo di ferro e dopamina neurotossicità nel PD 2. Tradizionalmente, metalivelli L all&#39;interno di regioni anatomiche definite è stato raggiunto attraverso un attento escissione, la digestione e l&#39;analisi utilizzando una gamma di tecniche analitiche 3. Tuttavia, un tale approccio perde l&#39;informazione territoriale, che può essere critico quando gli stati di malattia in fase di studio riguardano le piccole, le regioni ben definite o tipi cellulari specifici. Un certo numero di metodi analitici sono disponibili per la visualizzazione metalli in sistemi biologici, dai campioni intatti a sezioni di tessuto e in due e tre dimensioni, usando spettroscopia di emissione, sonde fluorescenti e spettrometria di massa 4. Ogni tecnica ha vantaggi e svantaggi per quanto riguarda la sensibilità, la selettività di specie chimiche e la risoluzione spaziale che può essere raggiunto. Per una panoramica completa della gamma di tecniche disponibili, vedi la recensione di Hare et al. 5. La spettrometria di massa (MS) a base di metodi sono più sensibili di queste tecniche, In grado di misurare i metalli più biologicamente rilevanti alla loro concentrazione nativa 6. Ablazione laser - plasma accoppiato induttivamente - spettrometria di massa (LA-ICP-MS) Imaging impiega un fascio laser ultravioletto concentrato di dimensioni variabili da 1 a&gt; 100 micron di diametro (o larghezza, quando viene usata una forma del fascio quadrilatera), in cui la campione è passato 7. Le informazioni quantitative può essere ottenuto attraverso l&#39;ablazione rappresentante di standard di riferimento, che può essere prodotto utilizzando una varietà di approcci differenti 8, ciascuno con diversi gradi di difficoltà tecnica e praticità analitica. L&#39;approccio più comune utilizza l&#39;accoppiamento alla matrice, in cui un campione con una composizione chimica predominante paragonabile a quella del campione viene preparato chiodare con l&#39;analita bersaglio e accuratamente valutati per l&#39;omogeneità e la concentrazione del metallo assoluta mediante analitici indipendenti 9, </sup&gt; 10. Ablazione standard preparati può quindi essere utilizzato per scopi di taratura esterni, consentendo dati di concentrazione dall&#39;immagine campione risultante da estrarre per pixel. La risoluzione dell&#39;immagine è determinato sia dalla dimensione del fascio e la velocità con cui viene analizzato il campione. Il quadrupolo-design standard ICP-MS (che rappresentano oltre il 90% di tutti i sistemi ICP-MS installate in tutto il mondo 11) è un analizzatore di massa sequenziale, in che il rilevatore di massa in sequenza tutti i rapporto massa-di-carica selezionate (m / z ) piuttosto che raccogliere dati simultaneamente. Così, il tempo di acquisizione per ciascun ciclo di masse deve uguagliare il tempo impiegato per il campione per attraversare una larghezza del fascio laser per garantire un rappresentante pixel della risoluzione desiderata è acquisito 12. Laser selezione della dimensione del fascio è un parametro fondamentale che ha effetti significativi sulla sensibilità e tempo di analisi totale. Come ablazione laser Physicamente rimuove il materiale che viene spazzato al ICP-MS da un gas di trasporto argon, la quantità di materia che può essere fisicamente rilevato dal analizzatore di massa segue la legge dell&#39;inverso del quadrato. Ad esempio, la riduzione del diametro del fascio laser da 50 - 25 micron comporta una riduzione del materiale ablato di un fattore di quattro. Inoltre, come metodo di scansione, i diametri più piccoli fascio aumentano il tempo totale necessario per l&#39;ablazione un&#39;area selezionata. Pertanto, disegno sperimentale è essenziale per bilanciare la risoluzione spaziale necessaria con le esigenze di sensibilità e vincoli di tempo. Imaging di LA-ICP-MS è stato applicato ad una gamma di campioni, matrici e stati di malattia, tra cui modelli animali di malattie neurologiche 13, 14, trauma cranico 15, la distribuzione, l&#39;esposizione sostanza tossica di metallo contenenti farmaci antitumorali 16 nella placenta 17 e metallo distribution nei denti come biomarker di transizioni dieta precoce di vita. 18 In questo protocollo si descrive un metodo generale per l&#39;imaging ferro, rame e zinco nel cervello di topo WT ad una risoluzione di 30 micron, anche se può essere facilmente adattato ad una gamma di campioni e risultati sperimentali, in base alle esigenze del analista.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="668">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Soda glass microscope slides</td>
			<td style="width:71px;">n/a</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td style="width:263px;">Typical slides are suitable for all experiments</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">PTFE-coated microtome blades</td>
			<td style="width:71px;">C.L. Stuckey</td>
			<td style="width:119px;">DT315R50</td>
			<td>Blade size depends on cryostat blade holder. Check before ordering.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Parafomaldehyde</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">16005</td>
			<td>Any supplier suitable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sucrose</td>
			<td style="width:71px;">n/a</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Commercial grade white sugar is suitable</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Phosphate buffer saline</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">P5368</td>
			<td>Pre-mixed sachets listed, can be prepared according to normal laboratory protocols</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Xylene</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">247624</td>
			<td>Any supplier suitable</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">E7023</td>
			<td>Any supplier suitable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Lamb brain</td>
			<td style="width:71px;">n/a</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Available from most local butchers</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Metal salts</td>
			<td style="width:71px;">n/a</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Use water soluble metal salts containing desired analytes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Omni TH Tissue Homogeniser</td>
			<td style="width:71px;">Omni Inc</td>
			<td style="width:119px;">THP115</td>
			<td>Alternative homogenizers are suitable</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Polycarbonate homgenizer probes</td>
			<td style="width:71px;">Omni Inc</td>
			<td style="width:119px;">TH115-PCRH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microwave digestion unit</td>
			<td style="width:71px;">n/a</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Optional. See Section 2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">1.5 mL microfuge tubes</td>
			<td style="width:71px;">TechnoPlas</td>
			<td style="width:119px;">P4010</td>
			<td>Metal-free polypropylene tubes. Acid washed tubes are also suitable</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">65% nitric acid</td>
			<td style="width:71px;">Merk Millipore</td>
			<td align="right" style="width:119px;">100441</td>
			<td>Trace analysis grade</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">30% hydrogen peroxide</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">95321</td>
			<td>Trace analysis grade</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">10 x 10 mm disposable cryomolds</td>
			<td style="width:71px;">Ted Pella</td>
			<td align="right" style="width:119px;">27181</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Iso-pentane</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">76871</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Liquid nitrogen</td>
			<td style="width:71px;">n/a</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Use local supplier</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NWR213 Laser Ablation system</td>
			<td style="width:71px;">ESI Ltd</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Used in these experiments. Other manufacturers suitable, may require modifications to protocol</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Agilent 8800 Series ICP-MS</td>
			<td style="width:71px;">Agilent Technologies</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Used in these experiments. Other manufacturers suitable, may require modifications to protocol</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Iolite</td>
			<td style="width:71px;">Iolite Software</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Available from http://iolite-software.com/. Other methods are available, see protocol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Excel</td>
			<td style="width:71px;">Microsoft</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">IGOR Pro</td>
			<td style="width:71px;">Wave Metrics</td>
			<td style="width:119px;">n/a</td>
			<td>Avalable from https://www.wavemetrics.com/products/igorpro/igorpro.htm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

imaging metals in brain tissue by laser ablation - inductively coupled plasma - mass spectrometry (la-icp-ms)

I metalli sono presenti ovunque in tutto un organismo, il loro ruolo biologico dettato sia dalla loro reattività chimica e abbondanza all&#39;interno di una specifica regione anatomica. Nel cervello, metalli hanno una distribuzione molto compartimentato, a seconda della funzione primaria giocano all&#39;interno del sistema nervoso centrale. Imaging la distribuzione spaziale dei metalli ha fornito visione unica nell&#39;architettura biochimico del cervello, permettendo correlazione diretta fra regioni neuroanatomiche e loro nota funzione con riferimento ai processi metallo-dipendente. Inoltre, diversi disturbi neurologici legati all&#39;età dispongono interrotto l&#39;omeostasi di metallo, che è spesso limitato alle piccole regioni del cervello che sono altrimenti difficili da analizzare. Qui, descriviamo un metodo completo per l&#39;imaging quantitativamente metalli nel cervello del mouse, utilizzando ablazione laser - plasma accoppiato induttivamente - spettrometria di massa (LA-ICP-MS) e di elaborazione delle immagini appositamente progettatiSoftware. Concentrandosi su ferro, rame e zinco, che sono tre dei metalli più abbondanti e malattie rilevanti all&#39;interno del cervello, si descrivono le fasi essenziali nella preparazione dei campioni, analisi, misurazioni quantitative e di elaborazione delle immagini per produrre mappe di distribuzione del metallo all&#39;interno della bassa micrometro gamma risoluzione. Questa tecnica, applicabile a qualsiasi sezione di tessuto taglio, è in grado di dimostrare la distribuzione altamente variabile di metalli all&#39;interno di un organo o sistema, e può essere utilizzato per identificare cambiamenti nella omeostasi metallo e livelli assoluti all&#39;interno di strutture anatomiche sottili.

Per dimostrare le capacità di questo approccio di imaging LA-ICP-MS, un semplice esperimento utilizzando una singola sezione di un WT C57BL / 6 cervello di topo, diviso in due al corpo calloso e sezionato nel piano coronale, è presentato. Un flusso di lavoro per l&#39;analisi dei dati utilizzando Biolite (Figura 1), come descritto nelle sezioni 6 e 7, nonché per fornire un&#39;immagine rappresentativa di distribuzione del metallo nella sezione analizzata (Figura 2) è anche descritto. Come si vede, la distribuzione di metallo nel cervello di topo è variabile a seconda della regione anatomica. Questo può essere attribuito ai ruoli metalli variabile, e più specificamente le proteine a cui sono legati, giocare in ciascuna regione cerebrale 27. Per esempio, il ferro tende ad avere concentrazioni più elevate nel mesencefalo e lungo il giro dentato, mentre lo zinco è più abbondante nel Cortiaree cal. Carbon, che è uno standard interno comunemente usato 8, viene omogeneamente distribuito. Mappe Elemental (figura 2) può essere particolarmente utile quando usato in combinazione con atlanti di riferimento anatomici e funzionali esistenti 29, in cui le informazioni sul colocalizzazione dei metalli può l&#39;espressione di proteine specifiche metallo-legante può fornire comprensione della funzione di metalli all&#39;interno di un cervello regione, o cambiamenti nei livelli di metallo in linea con un biomolecole correlata alla malattia identificata. Utilizzando l&#39;approccio descritto, che è ottimizzato per una più ampia gamma di analiti, preclude la sensibilità per gli elementi poco abbondanti come il manganese, e metodi possono essere adattati per concentrarsi principalmente su questo analita aumentando tempi di sosta a scapito di altre masse misurate. Il principale vantaggio nell&#39;utilizzo di immagini di LA-ICP-MS sta osservando differenze relative a Conc metallozione e la distribuzione tra i gruppi sperimentali. Abbiamo precedentemente utilizzato tale tecnica per dimostrare un aumento del ferro dopo un insulto neurotossina imitando PD 2, 10, e cambiamenti nei livelli di ferro corticali in tessuto morbo di Alzheimer umano 21. Tale protocollo, come descritto qui può essere facilmente adattato a qualsiasi altro tipo di tessuto con modifiche minime ai metodi elencati. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/55042/55042fig1.jpg" /> Figura 1: Flusso di lavoro per l&#39;elaborazione dell&#39;immagine. Workflow complementari a sezioni 6 e 7, raffiguranti la conversione dei dati in tempo grezzi risolti dalla ICP-MS per immagini quantitativi di distribuzione del metallo nel cervello di topo. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55042/55042fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> </p&gt; <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/55042/55042fig2.jpg" /> Figura 2: Tipico Distribuzione Elemental di Biometals all&#39;interno di un cervello di topo. mappe elemento rappresentativo di una sezione coronale 30 micron di spessore di un singolo emisfero cervello di topo analizzate con LA-ICP-MS. Immagini per il carbonio-13 (C13), il magnesio-24 (MG24) e fosforo-31 (P31) visualizzati in scale di colore oro (conteggi per secondo; CPS) (riga superiore). Immagini quantitativi (riga inferiore) per il manganese-55 (Mn55), rame-63 (Cu63), ferro-56 (Fe56) e zinco-66 (Zn66) visualizzati con scale di colore corrispondenti BlueHot (mg g-1). tempo di analisi totale per la sezione del cervello è stato di circa 5 h. Barra di scala = 2 mm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55042/55042fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <strong&gt; Codice supplementare sul file 1. Open-source codice Python indicato al paragrafo 6.1, che può essere modificato utilizzando un editor di Python appropriata in base al metodo di uscita dei dati di ICP-MS produttore. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55042/CopyFilesFromSubDirs_3.txt" target="_blank">Clicca qui per scaricare il file.</a>

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Imaging Metals in Brain Tissue by Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry LA-ICP-MS

Quantitativamente mappatura metalli in tessuto da ablazione laser - induttivo plasma ad accoppiamento - spettrometria di massa (LA-ICP-MS) è una tecnica analitica sensibile in grado di fornire nuovi indizi su come i metalli partecipare a normali processi di funzionamento e di malattia. Qui, descriviamo un protocollo per l&#39;imaging quantitativo metalli in sezioni sottili di tessuto neurologico del mouse.

Metalli di imaging in tessuto cerebrale di Laser Ablation - plasma accoppiato induttivamente - spettrometria di massa (LA-ICP-MS)

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