Summary

מיקוד אלפא Synuclein אגרגטים בתוך עורית היקפיים סיבים עצביים על ידי Free-צפה אימונוofלואונסנציה החופשית

Published: June 25, 2019
doi:

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור מערכת ביופסיה בחינם צף של העור על מקטעים לביופסיה של מעטפת המאפשרת זיהוי של מחלות היווצרות המחלה מסוים של מחלת אלפא מעורב במחלת פרקינסון מספר חלבונים של מערכת העצבים ההיקפית

Abstract

עד היום, עבור רוב מחלות ניווניות רק האבחון הסופי לאחר המוות histopathological זמין. עבור מחלת פרקינסון (PD), האבחון עדיין מסתמך רק על סימנים קליניים של מעורבות מוטורית המופיעים מאוחר יותר בקורס המחלה, כאשר רוב הנוירונים הדוגיים האלה כבר אבדו. מכאן, יש צורך חזק בסמנים שיכולים לזהות חולים בתחילת המחלה או בסיכון לפתח אותו. במהלך השנים האחרונות, ביופסיה העור הוכיחה להיות כלי מחקר מעולה ואבחון עבור מחלות עצבים היקפיים כגון נוירופתיה סיבים קטנים. מעניין, נוירופתיה סיבים קטנים ומערכת האלפא synuclein (αSyn) הפקדות עצביות הוכחו על ידי ביופסיה בעור חולי PD. אכן, ביופסיה העור יש את היתרון הגדול של להיות נגיש בקלות, פולשני מינימלית הליך כאבים המאפשר ניתוח של רקמת העצבים ההיקפית נוטה הפתולוגיה. יתר על כן, האפשרות של חזרה על ביופסיה של העור במהלך המעקב של החולה אותו מאפשר ללמוד את הקשר האורך עם התקדמות המחלה. הגדרת פרוטוקול אמין מתוקננת כדי לחקור את הנוכחות של אגרגטים αSyn בסיבי עצב העור של החולה PD. פרוטוקול זה כולל כמה שלבים הקיבעון קצר, הפסקה קריוטום ולאחר מכן בחינם צף הimmunofluorescence כפולה עם שני נוגדנים ספציפיים: אנטי חלבון מוצר גנטי 9.5 (PGP 9.5) כדי לסמן את סיבי העצב עורית ו 5G4 לגילוי . אגרגטים αSyn זהו מגוון, רגיש וקל לבצע פרוטוקול שניתן גם להחיל על המיקוד חלבונים אחרים של עניין עצבי העור. היכולת לסמן אגרגטים αSyn הוא צעד נוסף קדימה לשימוש ביופסיה של העור ככלי להקמת אבחנה טרום לנתיחה לפני המוות של PD.

Introduction

ביופסיה העור רכשה חשיבות רבה כמו כלי אבחון ומחקר בתחום של הפרעות נוירולוגיות1. אכן, אפידרמיס ו דרמיס מכילים שופע סיבי העצב החושי החושים (מיאלואידית ובלתי מיאלואידית), nociceptive קצוות עצביים חינם, קולטני חישה ואינבציה אוטונומי של בלוטות הזיעה, כלי, בלוטות החלב ושרירים הרקטור השרירום 2. שתיים.

באמצע המאה ה -20, ההתקנה עבור אימונוהיסטוכימיה של הנוגדן pgp 9.5 מותר הראיות של שימור נרחב של העור באפידרמיס האדם3. Pgp 9.5 הוא carboxyl-טרמינל הידרוקלז מופץ באופן שווה לאורך אקסונים של מערכת העצבים המרכזית וההיקפית (היקפית). הזמינות של הנוגדן הזה מותר לא רק כדי להבהיר את המבנה ואת האנטומיה של היקפית בעור אלא גם יישמה את המחקר של מחלות הקשורות בו3,4. ביופסיה של העור תרמו להגדרת ישות קלינית חדשה: נוירופתיה סיבים קטנים. קבוצות בינלאומיות מספר הפגינו את הקשר בין אובדן סיבי העצב התוך באפידרמיס ותסמינים/סימנים של נוירופתיה סיבים קטנים5 על ידי ניתוח ביופסיה העור סיפק פרוטוקולים סטנדרטיים עבור ממורמטריה עצבים, כמו גם ערכי התייחסות נורמטיבית לשימוש בפרקטיקה הקלינית6,7,8.

לאחרונה כמות גדולה של ראיות הראו כי מחלות ניווניות, המאופיינת על ידי חלבון מקופל צטברויות במערכת העצבים המרכזית, הם הפתווגיות מולטי מערכת9. אכן, PD מאופיין על ידי הצטברות αSyn בתוך תא העצב הדואמנרגיים של החומר, אבל זה הוכח כי αSyn וצורתו הפתולוגית, αSyn זרחתי (P-αSyn), ניתן להבחין גם ברקמות ההיקפית. רירית העיכול10, בלוטות הרוק11, סיבי העור האוטונומית סביב בלוטות הזיעה והשרירים הפילגניים12,13,14, להראות פעילות immunoreactivity צורות של מערכת החיסונית של, ב בהתאם להשערה Braak כי שליט אקסיומת כי αSyn פתולוגיה עשויה להתחיל ב היקפית גם מראש, לפני הצטברות שלה במוח15. עוד, הנוכחות של p-αSyn כבר הפגינו עצבי העור של חולים עם הפרעות התנהגות REM שנחשבים משטרת prodromal16,17 ובכך העור הפתולוגי αSyn יכול להיחשב היקפי מבטיח מוקדם סימן ההיסטואוולוגי של הסיננופתיה.

האגודה של נוירופתיה סיבים קטנים במשטרה כבר הפגינו בעבר וזה נמצא כי צפיפות סיבים עצביים באפידרמיס משקף התקדמות המחלה18,19. מכאן, ביופסיה של העור הוא כלי שימושי עבור לימוד נוירוניוון ב PD ולהקמת אבחון histopathological לפני המוות של המחלה. אכן, ביופסיה של העור יש יתרון גדול של להיות הליך נגיש בקלות מינימלית פולשנית, המאפשר ניתוח של רקמת העצבים נוטה הפתולוגיה. לבסוף, האפשרות לחזור על ביופסיה בעור במהלך המעקב של חולים אותו מאפשר ללמוד את הקורלציה האורך עם התקדמות המחלה.

במעבדה שלנו, ניצול דלקת חיסונית כפולה עם pgp 9.5 ואת הקונפורמציה-הנוגדן 5g4 ספציפי, כי מזהה צורות ספציפיות של המחלה של αSyn כולל אגרגטים קטנים20,21, הצלחנו להראות את ה נוכחות של אגרגטים αSyn בעצבי העור עם יעילות מבטיחה אבחון גבוה19. Immunofluorescence ניתוח של ביופסיה של העור מחלות קונפורניות בולטת כמו מקור מבטיח של סמנים באמצעות שילוב הן זיהוי של אגרגטים חלבונים ואת המדד של נוירוניוון ב vivo. להלן, אנו ממחישים פרוטוקול קל וצדדי על הטיפול ביופסיה העור וביצוע ללא תשלום הimmunofluorescence כתמים עבור זיהוי אגרגטים. יתר על כן, פרוטוקול זה יכול להיות מותאם למיקוד כל חלבון אחר של ריבית המתבטאת בעור היקפית.

פרוטוקול המחקר שלהלן נעשה שימוש כדי להעריך את כלי האבחון של ניתוח αSyn צבור בהיקפית של PD על ידי העור ביופסיה19. קריטריוני הכללה עבור המשטרה היו: אבחנה קלינית מובהק על פי הקריטריונים האבחון של בנק המוח בבריטניה, משך המחלה לפחות 3 שנים, אין היסטוריה משפחתית, ואין ליקוי קוגניטיבית גדול או סימפטומים dysautonomic הגדולות בהיסטוריה. קריטריוני הדרה היו ידועים סיבות נוירופתיה (המוגלובין מסוכרר, קריאטינין, ויטמין B12, TSH, החיסוני סרום, HIV, מימן, עגבת, ו borreliosis). כל אחד מהנושאים עבר ל -3 ביופסיות עור בקוטר 3 מ”מ בשלושה אתרים אנטומיים (צוואר ברמה C8 דרמטאלית, ירכיים 10 ס מ מעל הברך, רגל 10 ס”מ מעל קרסולית לרוחב) בצד, אשר הושפע קלינית יותר. באופן כללי, הפרוטוקול הבא הוא על טיפול ביופסיה של העור וביצוע של כתמים וניתוח החיסונית הצפה בחינם. לכן זה יכול להיות מותאם ומשמש לאיתור חלבונים אחרים של עניין רקמת העור.

Protocol

הפרוטוקול אושר על ידי ועדת האתיקה של הקנטראל וכל הנושאים הרשומים העניקו הסכמה מושכלת למחקר. 1. העור אוסף ביופסיה תן רופא מוסמך לבצע את ביופסיה העור בסביבה קלינית מתאימה. בחר את האזור כדי לבצע את ביופסיה העור ולנקות אותו עם ספוגית אלכוהול. הכינו את פתרון ההרדמ…

Representative Results

בעקבות ההליך המתואר (איור 1), גילינו אגרגטים αSyn, המסומנים עם נוגדן 5G4, במבנה עצבי העורי innervating מבנים אוטונומית של חולי PD. מורפולוגיה של הפיקדונות אלפא-synuclein מופיע כאות מנוקד לאורך האקטונים של עצבי העורי (איור 2). אכן, ניצול פרוטוקול זה 19 חולים PD ו -17 שולטת ביופסי?…

Discussion

אנו מתארים את שיטת הimmunofluorescence צף חינם עבור ביופסיות עור לאבחון של PD: הוא מנצל את החיסוני כפול עם אנטי PGP הנוגדן 9.5, סמן panaxonal, ו-anti-5G4, נוגדן מסוים מזהה הטופס הצבור של αSyn.

היתרונות הגדולים של ביופסיה של העור למטרת אבחון ב PD ואולי בהפרעות אחרות חלבון הפרעות מסוימות הם: 1) גישה ישיר?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

אנו מודים לפרקינסון שוויץ ו ABREOC (המועצה המייעצת של המחקר המדעי של ה-“אנטה Ospedaliero)” על תמיכתם הכספית של מחקר זה.

Materials

5G4 (anti human αSyneclein 5G4) Analytik Jena Roboscreen 847-0102004001 Mouse monoclonal 
AlexaFluor 488 Goat anti Rabbit IgG  Invitrogen 1971418 2mg/ml
AlexaFluor 594 Goat anti Mouse IgG  Invitrogen 1922849 2mg/ml
Disodium hydrogen phosphate solution Merk Millipore 106586
Ethylene Glycol Sigma-Aldrich 324558
Glycerol Sigma-Aldrich G7757
L-Lysine monohydrochloride Sigma-Aldrich L5626
Paraformaldehyde Aldrich Chemistry 441244
PGP9.5 Abcam ab15503 Rabbit polyclonal
Sodium Chloride Sigma  S3014
Sodium Dihydrogen Phosphate Monohydrate Merck Millipore 106346
Sodium (meta)periodate  Sigma-Aldrich S1878
Trizma Base Sigma  T1503
Tryton X-100 Sigma-Aldrich X100
Vectashield  Vector Laboratories H-1000 Mounting medium

Riferimenti

  1. McArthur, J. C., Griffin, J. W. Another Tool for the neurologist’s Tollbox. Annals of Neurology. 57, 163-167 (2005).
  2. Wilkinson, P. F., Millington, R. . Skin. , 49-50 (2009).
  3. Weddell, G., et al. Nerve endings in mammalian skin. Biological reviews of the Cambridge Philosophical Society. 30, 159-195 (1954).
  4. Wang, L., et al. Protein gene product 9.5-immunoreactve nerve fibers and cells in human skin. Cell and Tissue Research. 261 (1), 25-33 (1990).
  5. Holland, N. R., et al. Intraepidermal nerve fiber density in patients with painful sensory neuropathy. Neurology. 48, 708-711 (1997).
  6. McArthur, J. C., Stocks, E. A., Hauer, P., Cornblath, D. R., Griffin, J. W. Epidermal nerve fiber density: normative reference range and diagnostic efficiency. Archives of Neurology. 55 (12), 1513-1520 (1998).
  7. Lauria, G., et al. European Federation of Neurological Societies/Peripheral Nerve Society Guideline on the use of skin biopsy in the diagnosis of small fiber neuropathy. Report of a joint task force of the European Federation of Neurological Societies and the Peripheral Nerve Society. European Journal of Neurology. 17, 903-912 (2010).
  8. Provitera, V., et al. A multi-center, multinational age- and gender-adjusted normative dataset for immunofluorescent intraepidermal nerve fiber density at the distal leg. European Journal of Neurology. 23, 333-338 (2016).
  9. Wakabayashi, K., et al. Involvement of the peripheral nervous system in synucleinopathies, tauopathies and other neurodegenerative proteinopathies of the brain. Acta Neuropathology. 120, 1-12 (2010).
  10. Ruffmann, C., et al. Detection of alpha-synuclein conformational variants from gastro-intestinal biopsy tissue as a potential biomarker for Parkinson’s disease. Neuropathology and Applied Neurobiology. 44 (7), 722-736 (2018).
  11. Lee, J. M., et al. The search for a peripheral biopsy indicator of alpha-synuclein pathology for Parkinson Disease. Journal of Neuropathology & Experimental Neurology. 76, 2-15 (2017).
  12. Donadio, V., et al. Skin nerve misfolded alpha-synuclein in pure autonomic failure and Parkinson disease. Annals of Neurology. 79, 306-316 (2016).
  13. Doppler, K., et al. Cutaneous neuropathy in Parkinson’s disease: a window into brain pathology. Acta Neuropathologica. 128, 99-109 (2014).
  14. Zange, L., Noack, C., Hahn, K., Stenzel, W., Lipp, A. Phosphorylated alpha-synuclein in skin nerve fibres differentiates Parkinson’s disease from multiple system atrophy. Brain. 138, 2310-2321 (2015).
  15. Braak, H., et al. Staging of brain pathology related to sporadic Parkinson’s disease. Neurobiology of Aging. 24, 197-211 (2003).
  16. Doppler, K., et al. Dermal phospho-alpha-synuclein deposits confirm REM sleep behaviour disorder as prodromal Parkinson’s disease. Acta Neuropathologica. 133 (4), 535-545 (2017).
  17. Antelmi, E., et al. Skin nerve phosphorylated α-synuclein deposits in idiopathic REM sleep behavior disorder. Neurology. 88 (22), 2128-2131 (2017).
  18. Nolano, M., et al. Small fiber pathology parallels disease progression in Parkinson disease: a longitudinal study. Acta Neuropathologica. , (2018).
  19. Melli, G., et al. Cervical skin denervation associates with alpha-synuclein aggregates in Parkinson disease. Annals of Clinical and Translational Neurology. 5, 1394-1407 (2018).
  20. Kovacs, G. G., et al. Intracellular processing of disease-associated alpha-synuclein in the human brain suggests prion-like cell-to-cell spread. Neurobiology Disease. 69, 76-92 (2014).
  21. Kovacs, G. G., et al. An antibody with high reactivity for disease-associated alpha-synuclein reveals extensive brain pathology. Acta Neuropathologica. 124, 37-50 (2012).

Play Video

Citazione di questo articolo
Vacchi, E., Pinton, S., Kaelin-Lang, A., Melli, G. Targeting Alpha Synuclein Aggregates in Cutaneous Peripheral Nerve Fibers by Free-floating Immunofluorescence Assay. J. Vis. Exp. (148), e59558, doi:10.3791/59558 (2019).

View Video