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
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DJH e PAD são suportados por um projeto Australian Research Council Linkage (LP120200081) com a Agilent Technologies e ESI Ltd. A contribuição de BK foi apoiado pela Research Escola PLUS Universidade Ruhr, financiado pela Iniciativa de Excelência da Alemanha [DFG GSC 98/3]. DJH foi parcialmente financiado pela Fundação Ramaciotti. KK é suportado pelo Juselius Fundação 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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D., McColl, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+metals+in+biology:+balancing+sensitivity,+selectivity+and+spatial+resolution.">Imaging metals in biology: balancing sensitivity, selectivity and spatial resolution.</a> Chem Soc Rev. 44 (17), 5941-5958 (2015).</li><li>Pozebon, D., Scheffler, G. L., Dressler, V. L., Nunes, M. A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+the+applications+of+laser+ablation+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry+(LA-ICP-MS)+to+the+analysis+of+biological+samples.">Review of the applications of laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) to the analysis of biological samples.</a> J Anal At Spectrom. 29 (12), 2204-2228 (2014).</li><li>Becker, J. S., Zoriy, M. 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. J., Austin, C., 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=Quantification+strategies+for+elemental+imaging+of+biological+samples+using+laser+ablation-inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry.">Quantification strategies for elemental imaging of biological samples using laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry.</a> The Analyst. 137 (7), 1527-1537 (2012).</li><li>Hare, D. J., Lear, J., Bishop, D., Beavis, A., Doble, P. 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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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M., 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=A+multimodal+imaging+workflow+to+visualize+metal+mixtures+in+the+human+placenta+and+explore+colocalization+with+biological+response+markers.">A multimodal imaging workflow to visualize metal mixtures in the human placenta and explore colocalization with biological response markers.</a> Metallomics. 8, 444-452 (2016).</li><li>Austin, C., 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=Barium+distributions+in+teeth+reveal+early-life+dietary+transitions+in+primates.">Barium distributions in teeth reveal early-life dietary transitions in primates.</a> Nature. 498 (7453), 216-219 (2013).</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=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.

metais de imagem em tecido neurológico é apenas um exemplo de como este protocolo pode fornecer informações úteis sobre a distribuição e quantidades de metais em qualquer matriz biológica. Embora a preparação dos materiais de referência padrão pode ser árdua, que é uma experiência que pode ser realizada uma vez e arquivadas para uso posterior. LA-ICP-MS tem certas vantagens sobre os métodos alternativos, como a microscopia de fluorescência de raios-X com base em síncrotron, principalmente em termos de acessibilidade e sensibilidade. No entanto, existem algumas desvantagens que devem ser considerados na preparação de um experimento usando LA-ICP-MS, e como tal, é muitas vezes uma técnica útil para complementar imagem química que inclui técnicas de análise de metais alternativos, bem como histoquímica comparativo 5. Alinhamento com características anatômicas conhecidas do cérebro do rato pode fornecer informações úteis sobre a possível relati funcionalonship entre os níveis de metal e distribuição espacial. Anteriormente, temos usado o recurso online Allen Brain Atlas, 29, que é um repositório de acesso aberto de ambos os dados de expressão anatómicas e genéticas no cérebro do rato C57BL / 6 para examinar a correlação espacial de ambos dependentes de metais expressão da enzima 14 e neuroanatomia 27, 30. Outros recursos, como o WorkBench Rodent Cérebro 31 também estão disponíveis para ajudar com o registo e alinhamento de imagens de metal para ajudar na identificação correta de distribuição de metal em muitas vezes pequenas regiões anatômicas. Aplicações desta técnica são úteis para avaliar os níveis de metal e como a mudança de distribuição em microescala longo de ambos os eventos de vida normais (por exemplo, envelhecimento) e em estados de doença; assim como o estudo dos efeitos de ambos os compostos e medicamentos contendo metal destinadas a me alvometabolismo tal. Os atuais principais limitações da LA-ICP-MS como uma técnica de imagem para avaliar espacialmente a distribuição de metal são rendimento e sensibilidade. Há uma troca entre a velocidade de análise e resolução espacial 5, 12, com imagens de resolução mais alta que exigem tempos de análise mais longos. A técnica é bem adequado para elementos biológicos em concentrações mais elevadas, apesar de elementos, tais como manganês, cobalto e selénio são restritas devido à sua baixa abundância em tecidos normais e / ou limitações na detecção por ICP-MS convencional. Os novos avanços na tecnologia de ICP-MS, tal como a introdução de analisadores de massa triplo quadrupolo-, para permitir a detecção de analitos alvo de difíceis, tais como o selênio 32 com sensibilidades superiores 33. Como procedimento impulsionada pela tecnologia, os avanços em ambos laser e design de espectrometria de massa vai ver isso imaging técnica continuam a evoluir, aumentandoa velocidade de análise e sensibilidade 34.

A química redox única de metais facilita uma gama de funções neurológicas, incluindo a transdução do sinal, produção de energia e síntese de neurotransmissores. Em uma série de importantes doenças neurodegenerativas, dyshomeostasis destes metais tem sido implicada tanto na patogênese da doença e identificados como novos alvos potenciais para intervenção terapêutica 1. Para entender melhor como os metais estão envolvidos em doenças como a doença de Alzheimer e de Parkinson (AD e PD, respectivamente), é imperativo para ser capaz de medir a distribuição de metal e os níveis de mudar dentro de regiões afetadas negativamente pelo processo de doença. Estas mudanças são muitas vezes indicativo de mudanças sutis nas reações bioquímicas que podem estar intimamente ligados aos processos que iniciam a morte celular, como o nosso mecanismo proposto recentemente de ferro e dopamina neurotoxicidade na DP 2. Tradicionalmente, metaníveis l dentro das regiões anatômicas definidas foi conseguida através de excisão cuidado, a digestão e análise usando uma variedade de técnicas analíticas 3. No entanto, uma tal abordagem perde informação espacial, o que pode ser crítico quando estados de doença a ser investigada, envolvem regiões bem definidas pequenas ou tipos de células específicos. Um número de métodos analíticos estão disponíveis para a visualização de metais em sistemas biológicos, a partir de amostras de tecidos intactos para secções e em duas ou três dimensões, usando espectroscopia de emissão, sondas fluorescentes e espectrometria de massa 4. Cada técnica tem vantagens e desvantagens quanto à sensibilidade, selectividade das espécies químicas, e a resolução espacial que pode ser alcançado. Para uma visão abrangente da gama de técnicas disponíveis, consulte a revisão por Hare et al. 5. Espectrometria de massa (MS) -based métodos são os mais sensíveis destas técnicas, Capaz de medir metais biologicamente mais relevantes a sua concentração nativa 6. A ablação por laser - plasma acoplado indutivamente - espectrometria de massa (LA-ICP-MS) imagiologia emprega um feixe de laser ultravioleta focada variando em tamanho desde 1 a&gt; 100 um de diâmetro (ou largura, quando uma forma do feixe quadrilátero é utilizado), sob a qual o amostra é passada 7. A informação quantitativa pode ser obtida através da ablação representativa de materiais de referência padrão, que podem ser produzidos utilizando uma variedade de diferentes abordagens 8, cada um com diferentes graus de dificuldade técnica analítica e praticidade. A abordagem mais comum utiliza-matriz correspondente, onde um padrão com uma composição química predominante comparável à da amostra é preparada por cravação com o analito-alvo e com precisão para avaliar a homogeneidade e a concentração de metais absoluto por meio de análise independentes 9, </sup&gt; 10. A ablação de padrões preparados pode, então, ser utilizado para fins de calibração externa, permitindo que os dados de concentração a partir da imagem resultante da amostra a ser extraído por pixel. A resolução da imagem é determinada tanto pelo tamanho do feixe ea velocidade com que a amostra é digitalizada. O quadrupolo-design padrão ICP-MS (que representam mais de 90% de todos os sistemas ICP-MS instalados em todo o mundo 11) é um analisador de massa seqüencial, em que os ciclos de o detector de massa por toda relação massa-carga selecionado (m / z ) em vez de coleta de dados simultaneamente. Assim, o tempo de aquisição para cada ciclo de massas deve ser igual ao tempo necessário para a amostra a percorrer uma largura do feixe de laser para garantir um representante pixel da resolução desejada é adquirido 12. seleção de tamanho de feixe de laser é um parâmetro crucial que tem efeitos significativos sobre a sensibilidade e tempo de análise total. Como physi ablação por lasercamente remove material que é arrastado para o ICP-MS por um gás portador de árgon, a quantidade de matéria que pode ser fisicamente detectados pelo analisador de massa segue a lei inversa da raiz quadrada. Por exemplo, a redução do diâmetro do feixe de laser a partir de 50 - 25 um resulta numa redução de material sujeito a ablação por um factor de quatro. Além disso, como um método de digitalização, diâmetros de feixe menores aumentam o tempo total necessário para fazer a ablação de uma área seleccionada. Portanto, design experimental é essencial para equilibrar a resolução espacial necessária com as necessidades de sensibilidade e limitações de tempo. Imagiologia por LA-ICP-MS foi aplicado a uma gama de amostras, as matrizes e estados de doença, incluindo modelos animais de desordens neurológicas 13, 14, lesão cerebral traumática 15, a distribuição, a exposição tóxico fármacos anticancerígenos 16 contendo metal na placenta 17 e de metal distribution em dentes como um biomarcador de transições alimentares do início da vida. 18 Neste protocolo, descrevem um método geral para a imagiologia de ferro, cobre e zinco no cérebro do rato WT a uma resolução de 30 um, embora possa ser facilmente adaptado para uma variedade de tipos de amostras e os resultados experimentais, com base nas necessidades do 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)

Os metais são encontradas ao longo de um organismo ubiquamente, com o seu papel biológico tanto ditada pela sua reactividade química e abundância dentro de uma região anatómica específicas. Dentro do cérebro, metais têm uma distribuição altamente compartimentada, dependendo da função primária que desempenham no sistema nervoso central. Imagem da distribuição espacial dos metais forneceu visão única da arquitectura bioquímica do cérebro, o que permite uma correlação directa entre as regiões neuroanatomical e a sua função conhecida no que diz respeito a processos dependentes de metais. Além disso, várias doenças neurológicas relacionadas com a idade apresentam perturbado homeostase metal, que é muitas vezes confinados a pequenas regiões do cérebro que são de outra maneira difícil de analisar. Aqui, descrevemos um método abrangente para imagiologia quantitativamente metais no cérebro do rato, usando ablação a laser - plasma indutivamente acoplado - espectrometria de massa (LA-ICP-MS) e processamento de imagem especialmente concebidoProgramas. Concentrando-se em ferro, cobre e zinco, que são três dos metais mais abundantes e doenças relevantes dentro do cérebro, descrevemos os passos essenciais na preparação da amostra, análise, medições quantitativas e processamento de imagem para produzir mapas de distribuição de metal dentro da baixa micrômetro faixa de resolução. Esta técnica, aplicável a qualquer secção de corte de tecido, é capaz de demonstrar a distribuição altamente variável de metais dentro de um órgão ou sistema, e pode ser utilizada para identificar alterações na homeostase de metal e os níveis absolutos no interior de estruturas anatómicas finas.

Para demonstrar as capacidades desta abordagem de imagem LA-ICP-MS, um experimento simples com uma única seção de um / 6 cérebro do rato WT C57BL, dividido em corpo caloso e seccionados no plano coronal, é apresentado. Um fluxo de trabalho para a análise de dados usando BioLite (Figura 1), tal como descrito nas Secções 6 e 7, bem como para fornecer uma imagem representativa da distribuição do metal na secção de analisado (Figura 2) é também descrita. Como pode ser visto, a distribuição de metal no cérebro do rato é variável de acordo com a região anatómica. Isto pode ser atribuído aos metais papéis variáveis, e mais especificamente as proteínas a que ambos se ligam, desempenham em cada região do cérebro 27. Por exemplo, ferro tende a ter concentrações mais elevadas no mesencéfalo e ao longo do giro dentado, enquanto que o zinco é o mais abundante no Cortiáreas cal. Carbono, que é um padrão interno utilizada 8, está distribuída de forma homogénea. Mapas elementar (Figura 2) pode ser particularmente útil quando usado em conjunto com o atlas anatómicos e funcionais existentes de Referência 29, em que a informação sobre a co-localização de metais pode a expressão de proteínas específicas de ligação a metais pode fornecer informações sobre a função de metais dentro de um cérebro região ou mudanças nos níveis de metal em linha com uma biomolécula relacionada com a doença identificada. Utilizando a abordagem descrita, que é optimizado para uma gama mais ampla de analitos, se opõe a sensibilidade para os elementos de baixa abundância, tais como o manganês, e métodos podem ser adaptados a centrar-se essencialmente sobre este analito, aumentando os tempos de retenção em detrimento de outras massas medidas. A principal vantagem na utilização de imagens por LA-ICP-MS está observando diferenças relativas de concentr de metalção e distribuição entre os grupos experimentais. Temos anteriormente utilizada uma tal técnica a demonstrar o aumento de ferro na sequência de um insulto neurotoxina imitando PD 2, 10, e as alterações dos níveis de ferro no tecido cortical da doença de Alzheimer humana 21. um protocolo tal como descrito aqui pode ser facilmente adaptado a qualquer outro tipo de tecido com alterações mínimas para os métodos listados. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/55042/55042fig1.jpg" /> Figura 1: Fluxo de trabalho para processamento de imagens. Fluxo de trabalho complementar com as Secções 6 e 7, que descrevem a conversão de dados em tempo-prima resolvidos a partir do ICP-MS para imagens quantitativas de distribuição de metal no cérebro do rato. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55042/55042fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </p&gt; <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/55042/55042fig2.jpg" /> Figura 2: Distribuição elementar típica de Biometals dentro de um mouse cérebro. mapas de elementos representativos de uma secção coronal 30 mm de espessura de um único hemisfério cerebral do rato analisados ​​com LA-ICP-MS. Imagens para carbono-13 (C13), magnésio-24 (MG24) e fósforo-31 (P31) exibidos em escalas de ouro de cor (contagens por segundo; CPS) (linha superior). Imagens quantitativos (linha inferior) para o manganês-55 (Mn55), cobre-63 (Cu63), ferro-56 (Fe56) e zinco-66 (Zn66) exibido com correspondentes escalas de cores BlueHot (mg g -1). O tempo total de análise para a secção de cérebro foi de aproximadamente 5 horas. Barra de escala = 2 mm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55042/55042fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <strong&gt; Código Complementar arquivo 1. código Python Open-source com o ponto 6.1, que pode ser modificado utilizando um editor de Python apropriado de acordo com o método de saída de dados do fabricante ICP-MS. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55042/CopyFilesFromSubDirs_3.txt" target="_blank">Por favor clique aqui para baixar esse arquivo.</a>

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

Quantitativamente mapeamento metais no tecido por ablação a laser - indutivamente acoplado plasma - espectrometria de massa (LA-ICP-MS) é uma técnica analítica sensível que pode proporcionar uma nova visão sobre como os metais participar nos processos de função e doenças normais. Aqui, descrevemos um protocolo para imagiologia quantitativamente metais nas seções finas de tecido neurológico mouse.

Metais de imagem no tecido cerebral por Laser Ablation - plasma indutivamente acoplado - Espectrometria de Massa (LA-ICP-MS)

Metals are found ubiquitously throughout an organism, with their biological role dictated by both their chemical reactivity and abundance within a ...

Research

JoVE Journal

Medicine

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