Excerpt
The brain is a heterogeneous tissue composed of various highly interconnected cell types. Each type has a particular pattern of expression and is differentially located in the brain regions. In some pathological situations such as brain injury, cascades of metabolic, cellular and molecular events ultimately lead to brain cell death, tissue damage and atrophy. To better understand these cellular processes it is important to obtain information regarding the spatial and temporal patterns of gene expression. In this chapter, we will describe the method of intracardial perfusion of a mouse prior to brain removal. We will then describe the detailed methodology for the detection of proteins and mRNA utilizing immunohistochemistry (IHC) and in situ hybridization (ISH) respectively in brain sections; respectively. The brain is composed of areas of gray and white matter and consists of various regions, including the cerebral cortex, the thalamus, the hypothalamus, the brain stem, and the cerebellum. The sensory areas of the cerebral cortex are involved in perception of sensory information: motor areas control execution of voluntary movements and association areas deal with complex integrative functions such as memory, personality traits, and intelligence. The limbic system promotes a range of emotions including pleasure, pain, affection, fear, and anger. The thalamus relays almost all sensory input to the cerebral cortex: it contributes to motor functions by transmitting information from the cerebellum and basal nuclei to motor areas of the cerebral cortex. It also plays a role in maintaining consciousness. The hypothalamus controls and integrates activities of the autonomic nervous system: it regulates emotional and behavioral patterns and circadian rhythms. The cerebellum smoothes and coordinates contractions of skeletal muscles, regulates posture and balance, and may have a role in cognition and language processing. The brain is a heterogeneous tissue that contains neurons, neuroglia, and other cell types that vary among anatomical regions. Nonneuronal cell types are broadly categorized into (1) astrocytes, (2) radial glia, (3) oligodendrocytes, (4) ependymal cells, and (5) microglia. The role of each cell type is well defined; moreover, their interaction is essential for the neuronal function of the central nervous system. The cellular communication is substantially involved in the establishment of the majority of neurological disorders (Pham and Gupta, 2009). Brain function is determined by the communication between electrically excitable neurons and the surrounding glial cells, which perform many tasks in the brain. Oligodendrocytes are one type of glial cell that form an insulating protective myelin sheath around the axons of neurons that enables saltatory nerve conduction. A loss of myelin in defined areas of brain leads to an impairment of axonal conductance. This is what happens in many forms of myelin disorders, such as multiple sclerosis, and it results in a permanent loss of neuron impulse transmission. It is evident that the demyelinated region contains inflammatory cells such as infiltrating lymphocytes and macrophages and activated microglia. These cells might potentiate or even initiate a damage cascade leading to continuous neurodegeneration. Microglia are the resident phagocytic cells in the brain, taking part in immune-mediated defense mechanisms and clearing damaged cell debris (Ransohoff and Cardona, 2010; Ransohoff and Perry, 2009). Previously, it was thought that microglia, in their resting state, are relatively quiescent. More recent work suggests that microglia are constantly active and surveying their surroundings (Hughes, 2012; Nimmerjahn et al., 2005). Microglia are now implicated in synapse pruning during both development and throughout adulthood, and therefore play a role in regulating homeostatic synaptic plasticity (Schafer et al., 2012). Together with astrocytes, another type of glial cell, microglia can release neuromodulatory chemicals that influence neuronal firing and intracellular signaling. When first described, astrocytes were seen merely as structural scaffolding to support and fill the gaps between neurons. However, recent evidence suggests that astrocytes serve as much more than a nutrient supply or supportive scaffolding to protect neural networks (Nedergaard et al., 2003). Astrocytes are highly secretory cells, participating in rapid brain communication by releasing factors that modulate neurotransmission (Haydon and Carmignoto, 2006; Huang et al., 2004; Pascual et al., 2012) and more recently have been suggested to possess their own repertoire of gliotransmitters (Bezzi et al., 2004; Cali et al., 2008; Cali and Bezzi, 2010; Domercq et al., 2006; Jourdain et al., 2007; Prada et al., 2011; Santello et al., 2011). Astrocytes also express a wide variety of functional neurotransmitter receptors essential for sensing neuronal activity (Verkhratsky et al., 1998). When a local inflammatory reaction is triggered in the brain, the increased levels of proinflammatory mediators such as tumor necrosis factor-alpha and prostaglandin 2 can deeply alter the properties of glial network and thus of neuronal network (Bezzi and Volterra, 2001). The important roles played by glial cells in normal and pathological brain functioning are growing, and a more complete picture of neuron–glia interactions is beginning to emerge. Cellular behaviors such as proliferation, differentiation, migration, and cell death are studied during brain development and in pathological situations. To better understand the developmental processes involved, it is important to obtain information regarding the spatial and temporal patterns of gene expression. Over the past three decades, animal models have been developed to replicate the various aspects of human brain injury to better understand the underlying pathophysiology and to explore potential treatments. Among more recent models for traumatic brain injury, four specific models are widely used in research: fluid percussion injury (Dixon et al., 1987), controlled cortical impact injury (Dixon et al., 1991; Lighthall, 1988), weight drop impact acceleration injury (Marmarou et al., 1994), and blast injury (Cernak et al., 1996; Leung et al., 2008). Rodents are mostly used in traumatic brain injury research because of their modest cost, small size, and standardized outcome measurements. In this chapter, we will describe the method of intracardial perfusion and an appropriate method to dissect and remove the brain of a mouse. We will then describe methods for the detection of protein (immunohistochemistry, IHC) and messenger RNA (mRNA) (in situ hybridization, ISH) in brain sections.
ตัดThe brain is a heterogeneous tissue composed of various highly interconnected cell types. Each type has a particular pattern of expression and is differentially located in the brain regions. In some pathological situations such as brain injury, cascades of metabolic, cellular and molecular events ultimately lead to brain cell death, tissue damage and atrophy. To better understand these cellular processes it is important to obtain information regarding the spatial and temporal patterns of gene expression. In this chapter, we will describe the method of intracardial perfusion of a mouse prior to brain removal. We will then describe the detailed methodology for the detection of proteins and mRNA utilizing immunohistochemistry (IHC) and in situ hybridization (ISH) respectively in brain sections; respectively. The brain is composed of areas of gray and white matter and consists of various regions, including the cerebral cortex, the thalamus, the hypothalamus, the brain stem, and the cerebellum. The sensory areas of the cerebral cortex are involved in perception of sensory information: motor areas control execution of voluntary movements and association areas deal with complex integrative functions such as memory, personality traits, and intelligence. The limbic system promotes a range of emotions including pleasure, pain, affection, fear, and anger. The thalamus relays almost all sensory input to the cerebral cortex: it contributes to motor functions by transmitting information from the cerebellum and basal nuclei to motor areas of the cerebral cortex. It also plays a role in maintaining consciousness. The hypothalamus controls and integrates activities of the autonomic nervous system: it regulates emotional and behavioral patterns and circadian rhythms. The cerebellum smoothes and coordinates contractions of skeletal muscles, regulates posture and balance, and may have a role in cognition and language processing. The brain is a heterogeneous tissue that contains neurons, neuroglia, and other cell types that vary among anatomical regions. Nonneuronal cell types are broadly categorized into (1) astrocytes, (2) radial glia, (3) oligodendrocytes, (4) ependymal cells, and (5) microglia. The role of each cell type is well defined; moreover, their interaction is essential for the neuronal function of the central nervous system. The cellular communication is substantially involved in the establishment of the majority of neurological disorders (Pham and Gupta, 2009). Brain function is determined by the communication between electrically excitable neurons and the surrounding glial cells, which perform many tasks in the brain. Oligodendrocytes are one type of glial cell that form an insulating protective myelin sheath around the axons of neurons that enables saltatory nerve conduction. A loss of myelin in defined areas of brain leads to an impairment of axonal conductance. This is what happens in many forms of myelin disorders, such as multiple sclerosis, and it results in a permanent loss of neuron impulse transmission. It is evident that the demyelinated region contains inflammatory cells such as infiltrating lymphocytes and macrophages and activated microglia. These cells might potentiate or even initiate a damage cascade leading to continuous neurodegeneration. Microglia are the resident phagocytic cells in the brain, taking part in immune-mediated defense mechanisms and clearing damaged cell debris (Ransohoff and Cardona, 2010; Ransohoff and Perry, 2009). Previously, it was thought that microglia, in their resting state, are relatively quiescent. More recent work suggests that microglia are constantly active and surveying their surroundings (Hughes, 2012; Nimmerjahn et al., 2005). Microglia are now implicated in synapse pruning during both development and throughout adulthood, and therefore play a role in regulating homeostatic synaptic plasticity (Schafer et al., 2012). Together with astrocytes, another type of glial cell, microglia can release neuromodulatory chemicals that influence neuronal firing and intracellular signaling. When first described, astrocytes were seen merely as structural scaffolding to support and fill the gaps between neurons. However, recent evidence suggests that astrocytes serve as much more than a nutrient supply or supportive scaffolding to protect neural networks (Nedergaard et al., 2003). Astrocytes are highly secretory cells, participating in rapid brain communication by releasing factors that modulate neurotransmission (Haydon and Carmignoto, 2006; Huang et al., 2004; Pascual et al., 2012) and more recently have been suggested to possess their own repertoire of gliotransmitters (Bezzi et al., 2004; Cali et al., 2008; Cali and Bezzi, 2010; Domercq et al., 2006; Jourdain et al., 2007; Prada et al., 2011; Santello et al., 2011). Astrocytes also express a wide variety of functional neurotransmitter receptors essential for sensing neuronal activity (Verkhratsky et al., 1998). When a local inflammatory reaction is triggered in the brain, the increased levels of proinflammatory mediators such as tumor necrosis factor-alpha and prostaglandin 2 can deeply alter the properties of glial network and thus of neuronal network (Bezzi and Volterra, 2001). The important roles played by glial cells in normal and pathological brain functioning are growing, and a more complete picture of neuron–glia interactions is beginning to emerge. Cellular behaviors such as proliferation, differentiation, migration, and cell death are studied during brain development and in pathological situations. To better understand the developmental processes involved, it is important to obtain information regarding the spatial and temporal patterns of gene expression. Over the past three decades, animal models have been developed to replicate the various aspects of human brain injury to better understand the underlying pathophysiology and to explore potential treatments. Among more recent models for traumatic brain injury, four specific models are widely used in research: fluid percussion injury (Dixon et al., 1987), controlled cortical impact injury (Dixon et al., 1991; Lighthall, 1988), weight drop impact acceleration injury (Marmarou et al., 1994), and blast injury (Cernak et al., 1996; Leung et al., 2008). Rodents are mostly used in traumatic brain injury research because of their modest cost, small size, and standardized outcome measurements. In this chapter, we will describe the method of intracardial perfusion and an appropriate method to dissect and remove the brain of a mouse. We will then describe methods for the detection of protein (immunohistochemistry, IHC) and messenger RNA (mRNA) (in situ hybridization, ISH) in brain sections.
การแปล กรุณารอสักครู่..

ข้อความที่ตัดตอนมาสมองเป็นเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันประกอบด้วยต่างๆที่เชื่อมต่อกันสูงเซลล์ชนิด แต่ละชนิดมีรูปแบบเฉพาะในการแสดงออกและตั้งอยู่แตกต่างกันในภูมิภาคสมอง ในบางสถานการณ์เช่นพยาธิสภาพการบาดเจ็บของสมองน้ำตกของการเผาผลาญเหตุการณ์เซลล์และโมเลกุลที่สุดนำไปสู่การตายของเซลล์สมองความเสียหายของเนื้อเยื่อและฝ่อ เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการโทรศัพท์มือถือเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญที่จะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับรูปแบบเชิงพื้นที่และเวลาของการแสดงออกของยีน ในบทนี้เราจะอธิบายวิธีการปะ intracardial เมาส์ก่อนที่จะกำจัดสมอง จากนั้นเราจะอธิบายวิธีการรายละเอียดสำหรับการตรวจสอบของโปรตีนและ mRNA ใช้ immunohistochemistry (IHC) และแหล่งกำเนิดพันธุ์ (ISH) ตามลำดับในส่วนของสมอง; ตามลำดับ สมองประกอบด้วยพื้นที่ของเรื่องสีเทาและสีขาวและประกอบด้วยภูมิภาคต่าง ๆ รวมทั้งเปลือกสมองฐานดอก, มลรัฐ, ก้านสมองและสมอง พื้นที่ทางประสาทสัมผัสของเปลือกสมองมีส่วนร่วมในการรับรู้ทางประสาทสัมผัสของข้อมูล: พื้นที่มอเตอร์ควบคุมการดำเนินการของการเคลื่อนไหวของความสมัครใจและพื้นที่สมาคมจัดการกับฟังก์ชั่นแบบบูรณาการที่ซับซ้อนเช่นหน่วยความจำลักษณะบุคลิกภาพและสติปัญญา ระบบ limbic ส่งเสริมช่วงของอารมณ์รวมทั้งความสุขความเจ็บปวดความรักความกลัวและความโกรธ ฐานดอกรีเลย์เกือบทุกประสาทไปยังสมองมันมีส่วนช่วยในการทำงานของมอเตอร์โดยการส่งข้อมูลจากสมองและนิวเคลียสฐานไปยังพื้นที่มอเตอร์ของเปลือกสมอง นอกจากนี้ยังมีบทบาทในการรักษาสติ การควบคุม hypothalamus และบูรณาการกิจกรรมของระบบประสาทอัตโนมัติ: เป็นรูปแบบการควบคุมอารมณ์และพฤติกรรมและจังหวะ circadian สมองคล่องตัวและประสานงานการหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่าง, ควบคุมท่าทางและความสมดุลและอาจมีบทบาทในความรู้ความเข้าใจและการประมวลผลภาษา สมองเป็นเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันที่มีเซลล์ประสาทเซลล์เกลียและเซลล์ชนิดอื่น ๆ ที่แตกต่างกันระหว่างภูมิภาคกายวิภาค เซลล์ชนิด Nonneuronal มีการแบ่งประเภทออกเป็น (1) astrocytes (2) glia รัศมี (3) oligodendrocytes (4) เซลล์ ependymal และ (5) ไมโคร บทบาทของเซลล์แต่ละชนิดจะถูกกำหนดไว้อย่างดี; ยิ่งไปกว่านั้นการมีปฏิสัมพันธ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์ประสาทของระบบประสาทส่วนกลาง การสื่อสารโทรศัพท์มือถือที่มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากในสถานประกอบการของคนส่วนใหญ่ของความผิดปกติทางระบบประสาท (Pham และ Gupta 2009) การทำงานของสมองจะถูกกำหนดโดยการสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทหัวใจเต้นผิดจังหวะไฟฟ้าและเซลล์ glial โดยรอบซึ่งดำเนินการจำนวนมากในสมอง oligodendrocytes เป็นหนึ่งในชนิดของเซลล์ glial ที่รูปแบบ myelin ปลอกฉนวนป้องกันรอบซอนของเซลล์ประสาทที่ช่วยให้การนำกระแสประสาท saltatory การสูญเสียของไมอีลินในพื้นที่ที่กำหนดไว้ของสมองจะนำไปสู่การด้อยค่าของสื่อกระแสไฟฟ้า axonal นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นในหลายรูปแบบของความผิดปกติของเยื่อไมอีลิเช่นหลายเส้นโลหิตตีบและมันส่งผลในการสูญเสียถาวรของการส่งแรงกระตุ้นเซลล์ประสาท จะเห็นว่าภูมิภาค demyelinated มีเซลล์อักเสบเช่นการแทรกซึมเข้าไปในเซลล์เม็ดเลือดขาวและขนาดใหญ่และไมโครเปิดใช้งาน เซลล์เหล่านี้อาจ potentiate หรือแม้กระทั่งการเริ่มต้นความเสียหายน้ำตกที่นำไปสู่การเสื่อมของสมองอย่างต่อเนื่อง microglia เป็นเซลล์ phagocytic มีถิ่นที่อยู่ในสมองที่มีส่วนร่วมในกลไกการป้องกันระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายและการล้างเศษซากความเสียหายของเซลล์ (Ransohoff และโดนา 2010; Ransohoff และเพอร์รี่ 2009) ก่อนหน้านี้ก็คิดว่า microglia ในรัฐที่พำนักของพวกเขาจะค่อนข้างนิ่ง การทำงานล่าสุดแสดงให้เห็นว่าไมโครมีอย่างต่อเนื่องการใช้งานและการสำรวจสภาพแวดล้อมของพวกเขา (ฮิวจ์ 2012;. Nimmerjahn et al, 2005) microglia ที่เกี่ยวข้องในขณะนี้ในการตัดแต่งกิ่งไซแนปส์ในระหว่างการพัฒนาและตลอดทั้งวัยและดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการ synaptic ปั้น homeostatic (Schafer et al., 2012) ร่วมกับ astrocytes ประเภทของเซลล์ glial อื่น microglia สามารถปล่อยสารเคมี neuromodulatory ที่มีอิทธิพลต่อการยิงและการส่งสัญญาณประสาทในเซลล์ เมื่อครั้งแรก, astrocytes ถูกมองเป็นเพียงนั่งร้านโครงสร้างเพื่อสนับสนุนและเติมช่องว่างระหว่างเซลล์ประสาท อย่างไรก็ตามหลักฐานที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่า astrocytes ทำหน้าที่เป็นอะไรมากไปกว่าการจัดหาสารอาหารหรือนั่งร้านสนับสนุนในการปกป้องเครือข่ายประสาท (Nedergaard et al., 2003) astrocytes เป็นเซลล์หลั่งสูงมีส่วนร่วมในการสื่อสารที่สมองอย่างรวดเร็วโดยการปล่อยปัจจัยที่ปรับ neurotransmission (เฮดันและ Carmignoto 2006; Huang et al, 2004;.. ปาส et al, 2012) และเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับการแนะนำที่จะมีเพลงของตัวเอง gliotransmitters (Bezzi et al, 2004;. กาลี et al, 2008;. กาลีและ Bezzi 2010; Domercq et al, 2006;.. ชู et al, 2007; Prada et al, 2011;.. Santello et al, 2011) . astrocytes ยังแสดงความหลากหลายของตัวรับสารสื่อประสาทการทำงานที่จำเป็นสำหรับการตรวจวัดกิจกรรมของเซลล์ประสาท (Verkhratsky et al., 1998) เมื่อปฏิกิริยาการอักเสบในท้องถิ่นจะถูกเรียกในสมองในระดับที่เพิ่มขึ้นของผู้ไกล่เกลี่ย proinflammatory เช่นเนื้องอกเนื้อร้ายปัจจัยอัลฟาและ prostaglandin ลึก 2 สามารถปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของเครือข่าย glial และทำให้เครือข่ายเส้นประสาท (Bezzi และ Volterra, 2001) บทบาทที่สำคัญเล่นโดยเซลล์ glial ในการทำงานของสมองปกติและมีการเจริญเติบโตทางพยาธิวิทยาและภาพที่สมบูรณ์มากขึ้นของการมีปฏิสัมพันธ์เซลล์ประสาท glia เป็นจุดเริ่มต้นที่จะออก พฤติกรรมมือถือเช่นการขยายความแตกต่างของการย้ายถิ่นและการตายของเซลล์มีการศึกษาในระหว่างการพัฒนาสมองและในสถานการณ์ทางพยาธิวิทยา เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการพัฒนาที่เกี่ยวข้องจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับรูปแบบเชิงพื้นที่และเวลาของการแสดงออกของยีน ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมารูปแบบสัตว์ได้รับการพัฒนาที่จะทำซ้ำด้านต่างๆของการบาดเจ็บที่สมองของมนุษย์ที่จะเข้าใจพยาธิสรีรวิทยาพื้นฐานและการสำรวจการรักษาที่มีศักยภาพ ในบรรดารุ่นล่าสุดสำหรับแผลบาดเจ็บที่สมองสี่รูปแบบเฉพาะที่ใช้ในการวิจัย (. ดิกสัน, et al, 1987) ได้รับบาดเจ็บกระทบของเหลวควบคุมได้รับบาดเจ็บส่งผลกระทบต่อเยื่อหุ้มสมอง (. ดิกสัน et al, 1991; Lighthall, 1988) ผลกระทบต่อการลดลงของน้ำหนัก (. Marmarou, et al, 1994) ได้รับบาดเจ็บเร่งและการบาดเจ็บระเบิด (Cernak et al, 1996;. เหลียง, et al, 2008). หนูส่วนใหญ่จะใช้ในการวิจัยเป็นแผลบาดเจ็บที่สมองเนื่องจากค่าใช้จ่ายเจียมเนื้อเจียมตัวของพวกเขาขนาดเล็กและการวัดผลลัพธ์ที่ได้มาตรฐาน ในบทนี้เราจะอธิบายวิธีการปะ intracardial และวิธีการที่เหมาะสมที่จะผ่าเอาสมองและเมาส์ที่ จากนั้นเราจะอธิบายวิธีการในการตรวจหาโปรตีน (immunohistochemistry, IHC) และสาร rna (mRNA) (ในแหล่งกำเนิดพันธุ์, ISH) ในส่วนของสมอง
การแปล กรุณารอสักครู่..
