마우스 중추 신경계의 조직학적 분석을 위한 편리한 중력 공급 관류 방법이 제시된다. 인산화된 α시누클레인의 면역형광 검출은 파킨슨병의 마우스 모델에서 입증된다. 이 연구는 또한 심질 관류, 해부, 조직 동결 / 임베딩 및 냉동 절개 단계를 포괄적으로 설명합니다.
마우스에서 분리 된 뇌 및 척수 표본의 조직 학적 분석은이 모델 시스템에서 병리학 평가를위한 일반적인 관행입니다. 이러한 섬세한 조직의 형태를 유지하기 위해, 마취된 동물에서 심장의 캐뉼레이션(transcardial perfusion)을 통해 파라포름알데히드와 같은 화학적 고정제를 투여하는 것이 일상적이다. 마우스 심장의 심막 관류는 전통적으로 연동 펌프 또는 공기 압력의 사용에이 과정에 필요한 식염수 및 고정 솔루션을 모두 제공하는 데 의존해 왔습니다. 이러한 방법에 쉽게 접근 할 수있는 대안으로,이 작업은 대부분의 하드웨어 상점에서 사용할 수있는 재료를 사용하는 향수 전달의 중력 공급 방법의 사용을 보여줍니다.
이 새로운 관류 방법을 검증하기 위해이 연구는 뇌와 척수 모두에서 인산화 된 α 시누클레인의 민감한 검출에 필요한 모든 후속 단계를 보여줍니다. 이 단계에는 고정 된 뇌 및 척수 조직의 해부, 조직의 신속한 동결 / 임베딩 및 냉동 절제, 면역 형광 염색이 포함됩니다. 이 방법은 고정제의 전신 전달을 초래하기 때문에, 조직학적 분석을 위해 다른 비신경 조직을 제조하는데 사용될 수도 있다.
마우스 중추 신경계 (CNS)에서 병리학의 조직 학적 특성화는 신경 퇴행 연구에 사용되는 일상적인 기술입니다. 신경 조직이 사망 후 급속히 분해됨에 따라, 파라포름알데히드와 같은 화학적 고정제를 CNS 조직에 전달하여 형태 1,2를 보존하는 것이 일반적입니다. 화학적 고정은 고정 용액과의 전신 관류를 통해 또는 조직의 분리 및 고정 용액 ( “드롭 고정”이라고 함)에 침지함으로써 수행 될 수 있습니다. 관류는 낙하 고정이 깊은 CNS 구조물 3,4,5 내로의 고정 용액의 신속한 침투를 허용하지 않을 수 있기 때문에 고정 전달의 바람직한 방법이다. 또한, 척추 기둥으로부터 고정되지 않은 척수를 제거하는 것이 어렵기 때문에, 관류를 통한 고정 용액의 전달은 척수 현미경 및 총체적 해부학의 현장 보존을 허용하고 조직을 경직시켜 제거 시 손상을 최소화한다.
고정에 필요한 버퍼 및 고정 용액의 전달은 일반적으로 상업적으로 이용 가능한 펌프 또는 공기 압력을 사용하여 수행됩니다. 퍼퓨세이트의 중력 전달은 다음과 같은 이유로 펌프 전달에 대한 대안으로서 작용할 수 있다: (1) 펌프 또는 공기 압력 전달은 경우에 따라 사용자가 관류 전반에 걸쳐 시스템 내의 압력을 수동으로 유지하도록 요구할 수 있다. 방향제의 중력 전달은 사용자의 개입 없이 유지될 수 있다. (2) 중력 전달 향수 장치는 표준 과학 공급 업체로부터 사용 가능한 재료를 얻음으로써 사용자에게 저렴한 비용으로 구축 할 수 있습니다. 이 작업은 세척 병과 비닐 튜브를 사용하여 간단한 중력 관류 장치를 구성하는 방법을 설명합니다. 파킨슨 병의 마우스 모델을 사용하여,이 연구는 냉동 절편을 위해 분리하기 전에 뇌와 척수 조직을 관류하는이 시스템의 효능을 보여줍니다. 이 연구는 동물에서 고정 된 조직을 해부하고, 조직을 신속하게 동결 / 내장 및 냉동 절제하고, 간접 면역 형광 현미경을 통해 뇌와 척수 모두에서 인산화 된 α 시누클레인의 존재를 감지하는 데 필요한 모든 단계, 기술 및 물질을 종합적으로 설명합니다.
이 연구는 심질 관류를 수행하는 중요한 단계를 설명합니다. 관류 장치(프로토콜 섹션 1)를 구성할 때, 지혈제에 의해 완전히 폐색될 수 있을 만큼 충분히 유연한 튜빙을 사용하는 것이 중요하다. 일부 뻣뻣한 튜빙은 지혈제에 의해 충분히 폐색되지 않을 수 있고, 초기 PBS 관류 동안 PFA가 메인 라인으로 누출되는 것을 여전히 허용할 수 있다. 4% PFA 용액을 제조할 때, pH가 생리학적인지 확인하는 것이 중요하다(7.4). PFA 용액의 제조는 그것을 65°C로 가열하는 것을 포함하기 때문에, 이것은 pH가 미터상에서 교정되는 온도이기 때문에 pH를 측정하기 전에 용액을 25°C까지 다시 냉각시켜야 한다.
복부에 초기 절개를 할 때 복부 장기의 열상을 피하기 위해주의를 기울여야합니다 (프로토콜 섹션 2). 횡격막 쪽으로 우월하게 해부 할 때, 간이 전방 복벽과 부착되는 것이 일반적이므로 간이 열상을 피하는 것이 중요합니다. 이를 극복하기 위해 간은 횡격막 쪽으로 절개를 계속하기 전에 전벽에서 조심스럽게 그리고 뻔뻔스럽게 해부됩니다. 횡격막을 통해 흉강에 들어갈 때는 심장, 큰 혈관 및 폐의 열상을 피하는 것이 중요합니다. 이를 피하기 위해 가위 팁은 흉곽과 피상적으로 그리고 급성 각도로 유지됩니다.
심장을 노출시키는 초기 해부에는 초기 절개에서 약 2 분이 걸립니다. 이 기간 동안 일부 공기가 나비 바늘의 끝으로 들어갈 것으로 예상됩니다. 이 공기를 마우스의 순환에 도입하면 품질이 떨어지는 관류가 발생합니다. 따라서 메인 라인이 열리고 PBS가 심장의 캐뉼레이션 직전에 바늘을 통해 플러시되어 기포를 제거하는 것이 중요합니다. 이상적으로는, 작은 PBS 트리클이 바늘 팁을 통해 흐르는 동안 심장은 캐뉼레이션되어 LV를 뚫을 때 공기가 완전히 없음을 보장합니다.
바늘이 LV에 들어갈 때, 바늘 끝을 우심실 (RV)에 도입 할 정도로 깊어서는 안됩니다. RV 또는 승모판 너머에 바늘을 배치하면 관류가 시작될 때 폐의 즉각적인 “인플레이션”이 발생합니다. 이것은 바람직하지 않으며, LV 배치를 보장하기 위해 바늘을 약간 뽑아야합니다. 바늘을 제대로 놓으면 폐는 관류 내내 평평하게 유지됩니다. 관류가 시작될 때, 동물의 열린 입에서 맑은 액체가 나오는 것이 때때로 관찰됩니다. 이것은 일반적으로 너무 높은 관류 압력 또는 심장 내 바늘의 잘못 배치 때문입니다. 저자들은 상승 된 관류 압력이 동맥 모세관 층에서 퍼퓨세이트의 혈관을 외부화하고 기관지 트리를 통해 식도와 구강으로 PBS의 역행 흐름을 초래한다고 추측합니다.
관류 압력은 PBS 병 내의 PBS 수준을 감소시키거나 PBS 병의 높이를 낮춤으로써 낮아져야 한다. 대안으로, 바늘이 좌심실에 너무 깊이 놓이면 승모판 밸브를 통과하여 향수를 좌심방으로 전달할 수 있습니다. 이것은 위에서 설명한 바와 같이 폐정맥을 통한 역행 유동 및 세동맥으로의 향수의 혈관외 유출을 초래할 수 있다. PBS를 사용한 순환계로부터의 혈액의 철저한 클리어런스는 후속 고정 관류시 혈관 폐색을 초래하는 혈액 성분의 고정-유도된 가교결합을 피하기 위해 특히 중요하다. 클리어런스는 복부 꼬리 기저부의 절개로부터 간 및 PBS 유동의 색 변화에 의해 효과적으로 평가된다. 혈액 클리어런스는 일반적으로 PBS와의 관류 3 분에 의해 완료된다; 그러나 짧은 시간에 클리어런스의 시각적 징후가 발생하면 3 분보다 빨리 고정이 발생합니다. 지연된 고정 관류가 CNS 미세 구조1에서 아티팩트로 이어지기 때문에 더 긴 클리어런스 시간은 권장되지 않습니다.
PFA가 투여 될 때, PFA 병에서 PFA 용액의 수준을 모니터링하는 것이 중요합니다. PFA 병의 입 위로 4cm 미만으로 떨어지면 PFA 병을 채우십시오. 관류가 완료된 후, 관류 장치는 증류수로 철저히 헹구어 야합니다. 이는 메인 라인의 잔류 PFA가 PFA로 초기 PBS 관류를 오염시키고 품질이 떨어지는 관류를 초래하기 때문에 중요합니다. 마지막으로, 25G 나비 바늘은 일반적으로 20-30g 범위의 평균 크기의 성인 마우스에 권장됩니다. 그러나, 더 크거나 작은 마우스는 최적의 유속을 제공하기 위해 고정 병의 조정 이외에 약간 더 크거나 더 작은 게이지 바늘을 필요로 할 수 있다.
CNS 해부 및 OCT 임베딩 (프로토콜 섹션 3)의 경우, 척수 조직이 30 % 수크로오스에 완전히 가라 앉지 않는 것이 일반적입니다. 따라서 이들 조직은 2일 동안 수크로오스에 방치된 후 가라앉는지 여부에 관계없이 OCT에 포매된다. OCT에서 조직을 동결시킬 때, 냉각된 2-메틸부탄에 넣으면 특정 조직이 갈라질 수 있습니다. 이것은 뇌에서 더 흔하며 일반적으로 너무 많은 OCT가 조직에 배치 될 때 발생합니다. 이를 피하려면 즉시 동결하기 전에 조직 표면을 덮기에 충분한 OCT 만 두십시오. 일부 프로토콜에서는 OCT에 완전히 몰두했음에도 불구하고 크래킹이 덜 일반적입니다. 이것은 일반적으로 드라이 아이스 냉각 2-메틸 부탄을 사용하거나 드라이 아이스 블록에 cryomold를 직접 배치 할 때와 같이 느린 동결 방법 때문입니다. 액체-질소-냉각된 2-메틸부탄은 동결 속도가 실질적으로 더 빠르고, 느린 동결 방법보다 조직 형태를 더 잘 보존할 수 있기 때문에 이 작업에서 바람직하다.
조직을 동결 절제할 때(프로토콜 섹션 4), 다수의 동결-해동 사이클을 피하는 것이 중요하다. 따라서 단일 OCT 블록에서 모든 섹션을 절단하여 선택한 영역을 해동하고 다시 얼리는 대신 분석을 위해 특정 뇌 영역을 얻는 것이 가장 좋습니다. 이것이 실행 가능하지 않은 경우, 몇 개의 섹션을 얻은 후, 사용자는 OCT 블록을 나중에 사용하기 위해 -80°C 깊은 냉동고에 1-2회 더 재동결 및 저장할 수 있다.
보다 전통적인 펌프 또는 퍼퓨세이트의 공기 압력 전달에 대한 이 방법의 주요 이점은 다음과 같다: (1) 관류 장치의 저렴한 비용 및 접근성. (2) 사용자는 관류 전반에 걸쳐 관류 장치에서 수동으로 압력을 유지할 필요가 없다. (3) 주사기 전달과 같은 관류를위한 다른 저비용 대안보다 낮고 일관된 관류 압력. Bernoulli의 방정식을 사용하여, 여기에 건설 된 중력 공급 관류 장치는 향수 병이 바늘에 대해 1m의 고도에 배치 될 때 약 73mm Hg의 관류 압력을 유지할 것이라고 계산됩니다. 이것이 이들 동물의 수축기 혈압보다 현저히 낮다는 것을 감안할 때, 이러한 관류 압력은 혈관 파열(12)을 피하기 위해 충분히 낮을 가능성이 높다.
저자들은 지금까지 파킨슨 병의 마우스 모델에서 인산화 된 α 시누클레인의 존재를 검출하기 위해이 관류 시스템을 성공적으로 사용했습니다. 이 시간 동안, 이러한 관류 방법에 대한 상당한 한계는 펌프 관류 전달 방법과 함께 존재하지 않는 것이 발생하지 않았다. 이 기술의 주요 한계는 관류 대 낙하 고정의 시간이 많이 걸리는 특성입니다. 이 기술은 관류가 CNS 구조에 대한 고정성의 더 깊은 침투를 초래하기 때문에 고정을 떨어뜨리는 것이 바람직하다. 이 기술의 두 번째 한계는 흉강으로 들어간 후 심장을 신속하게 캐뉼레이션해야하기 때문에 수행하는 데 약간의 수술 기술이 필요하다는 것입니다. 그러나 경험을 통해 숙련 된 사용자는 복부를 처음 절개 한 후 1 분 이내에 일상적으로 심장을 수축시킬 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
저자들은 Xiaowen Wang, Liam Coyne 및 Jason Grullon이이 프로토콜을 개발하는 데 도움을 준 것에 감사드립니다. 이 작업은 NIH 보조금 AG061204 및 AG063499에 의해 지원되었습니다.
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