Summary

体内高分子量截离法从脑间质液中提取大细胞外蛋白的微透析方法

Published: September 26, 2018
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Summary

体内微透析已使大脑间质液中存在的分子从清醒的、自由行为的动物中收集。为了分析该化合物中相对较大的分子, 本文重点研究了用高分子量切断膜探针的微透析协议。

Abstract

在体内微透析是一种强大的技术, 收集从清醒, 自由行为的动物基于透析原理。虽然微透析是一种测量相对较小的分子, 包括氨基酸或神经递质的已建立的方法, 它最近也被用来评估大分子的动力学, 利用探针与高分子量切断膜。使用这种探针时, 微透析必须以推拉模式运行, 以避免探头内部积聚的压力。本文提供了分步协议, 包括立体定向手术, 以及如何建立微透析线收集蛋白质从。在微透析中, 药物可以系统地或直接输注到疫苗中。反向微透析技术是直接将化合物注入到其上的一种方法。在微透析灌注缓冲器中加入药物, 可使它们通过探针扩散到。以头蛋白为例, 通过对化学点燃癫痫的反向微透析, 揭示了其水平在刺激神经元活性方面的变化。本文结合其他体内方法, 介绍了微透析技术的优点和局限性。

Introduction

该方法包括总脑容积的 15-20%, 并提供了一个关键的微环境对信号传导, 基质运输和废物清除1。因此, 收集活体动物的能力将对各种生物过程和疾病机制带来更大的影响。体内微透析是从清醒的、自由移动的动物中取样和量化细胞外分子的为数不多的方法之一, 从而在神经科学研究领域23中成为有用的工具。在该方法中, 透膜的微透析探针插入脑中, 以相对缓慢的流速 (0.1-5 µL/分钟) 灌流灌注缓冲液。在此灌注过程中, 细胞外分子根据浓度梯度被动扩散到探针中, 并作为透析液收集。虽然本文的重点是对脑部标本的方法, 但无论是原则还是方法, 都可以通过适当的修改在必要的情况下应用于其他器官。

微透析在二十世纪六十年代代初首次被使用, 从那时起, 它被广泛用于收集小分子, 包括氨基酸或脑内神经递质。然而, 最近的商业可用性微透析探针与高分子量的切割膜 (100 kDa-3 MDa) 已扩大其应用到相对较大的蛋白质, 以及4,5,6 ,7。使用这些探针的研究结果发现, 长时间被认为是专属细胞质的头或α synuclein 的蛋白质也在生理上存在于4,5,8

使用微透析探针与大型切断膜 (通常超过 1000 kDa) 的难点之一是, 由于探针中积聚的内压, 它们更容易受到超滤液的损耗。这里使用的微透析探针有一个独特的结构来避免这个问题。压力不会被建立由于这个结构, 因此微透析与这些探针应该操作在 “推挤-拉扯” 方式使用注射器泵灌注探针 (= 推挤) 和滚筒/蠕动泵收集从探针出口的透析器(= 拉)9 (虽然它需要推挤和拉扯泵, 由于压力取消透气孔存在于探针, 系统在技术上仅由拉扯泵驱动)。本文从引导套管植入的立体定向手术入手, 介绍了如何建立微透析线, 以便通过微透析探针与 1000 kDa 膜分离来采集。

Protocol

所有动物研究都由东京大学医学研究生院机构动物护理和使用委员会审查和批准。 1. 手术前的程序 在开始手术前, 用70% 乙醇擦拭所有的东西以保持不育的条件。推荐使用加热垫的热支持。 麻醉对小鼠进行腹腔注射水合氯醛 (400 毫克/千克)。通过执行脚趾夹来确认麻醉。推荐使用 meloxicam SR 在感应和丁丙诺啡恢复出价至少24小时。 用手术剪刀刮头发。用?…

Representative Results

为了刺激或抑制反向微透析11,12,13, 化学点燃癫痫, GABAA受体拮抗剂或河豚毒素的神经活动, Na+通道阻滞药已被使用。结果表明, 通过神经元活动的增加13,14刺激了头的释放。与以前的观察一致, 当50µM 化学点燃癫痫 (PTX) 通过反向微透析 (参见讨?…

Discussion

高分子量切断膜的微透析必须采用推拉方式操作, 因此流速准确、恒定是至关重要的。流动速率的不准确性可能是气泡产生的原因和样品浓度不一致。如果流程不一致, 请检查所有连接是否有泄漏。如果问题仍然存在, 可能需要重新启动新的探头和油管。

Microdilaysis 探头通过灌注缓冲液不断灌注。因此, 细胞外分子没有足够的时间在灌注缓冲液中达到完全平衡。因此, 透析液中?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

这项工作得到了来自下个和年轻科学家 (B) (16K20969) 资助的 “对创新领域 (脑蛋白质老化和痴呆控制) (15H01552) 进行科学研究的资助” 的支持。作者感谢 David m. Holtzman 博士和 Cirrito 博士在这一方法的发展过程中提出的技术建议。

Materials

The Univentor 820 Microsampler Univentor 8303002 Refrigerated fraction collector
Syringe pump KD scientific KDS-101
Roller pump Eicom microdialysis ERP-10
Raturn Stand-Alone System BASi MD-1409 Free-moving system
Dual species cage kit BASi CX-1600
AtmosLM Microdialysis probe (shaft length 8 mm, membrane length 2 mm) Eicom microdialysis PEP-8-02 Shaft length for a probe, a guide, a dumy probe and a stereotaxic adaptor should be identical.
Microdialysis guide (shaft length 8 mm) Eicom microdialysis PEG-8
Microdialysis dummy probe (shaft length 8 mm) Eicom microdialysis PED-8
Bone screw BASi MD-1310
Super bond C&B set Sunmedical Dental cement
Small animal Stereotaxic Instrument with digital display console Kopf Model 940 Stereotaxic apparatus
Mouse and neonatal rat adaptor Stoelting 51625
Standard Ear Bars and Rubber Tips for Mouse Stereotaxic Stoelting 51648
Albumin solution from bovine serum Sigma A7284-50ML 30% BSA solution
FEP tubing (70 cm) Eicom microdialysis JF-10-70 Internal volume = 0.5 µL/cm
Teflon tubing (50 cm) Eicom microdialysis JT-10-50 Internal volume = 0.08 µL/cm
Byton tube Eicom microdialysis JB-30
Intramedic luer stab adaptor 23G BD 427565 Blunt end needle
Roller tube Eicom microdialysis RT-5S Internal volume = 4 µL
Cap nut Eicom microdialysis AC-5
0.25 mL microcentrifuge tube with cap QSP 503-Q Tubes for fraction collector
Sterotaxic adaptor (shaft length 8 mm) Eicom microdialysis PESG-8
Connection needle Eicom microdialysis RTJ
Mouse animal collar BASi MD-1365
High Speed Rotary Micromotor kit FOREDOM K.1070 Drill
Picrotoxin Sigma P1675
Screw driver for bone screws
Scalpel
Cotton swab
Surgical clipper

Referencias

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Yamada, K. In Vivo Microdialysis Method to Collect Large Extracellular Proteins from Brain Interstitial Fluid with High-molecular Weight Cut-off Probes. J. Vis. Exp. (139), e57869, doi:10.3791/57869 (2018).

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