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La tecnica di rappresentazione rivela la localizzazione del ricevitore dell'opioide attraverso l'intero cervello

Estraendo e torcendo come un labirinto, il cervello consiste di una rete elaborata dei passaggi attraverso cui flussi di informazioni alle alte velocità, generanti rapido i pensieri, le emozioni e le risposte fisiche.

Molta di questi informazioni è trasmessa dai messaggeri chimici, o dai neurotrasmettitori - come dopamina e serotonina.

Sebbene regolato e mutevole per trattamento complesso, il cervello ed i sui neurotrasmettitori sia vulnerabile al dirottamento dalle sostanze chimiche, compreso l'opioide droga quali il oxycodone, gli psicostimolanti quale cocaina e l'alcool.

L'uso cronico di qualcuno di questi sostanze migliora l'attività di una molecola conosciuta come il ricevitore dell'opioide delle kappe (KOR), che è attivo nei circuiti della ricompensa del cervello. L'attivazione di KOR produce la disforia e un'incapacità ritenere il piacere. La sua attività migliorata che segue l'uso cronico dell'alcool o della droga svolge un ruolo cruciale fondamentalmente abusa.

KORs è stato conosciuto per esistere in determinate regioni del cervello, specialmente quelle in questione nel trattamento di dolore, ricompensa e risposte di sforzo, ma il lavoro recente alla scuola di medicina di Lewis Katz alla Temple University (LKSOM) indica che questi ricevitori realmente si distribuiscono ampiamente in tutto il cervello.

I ricercatori del tempio resi a questa scoperta dopo avere illuminato i cervelli dei mouse facendo uso di una tecnica hanno chiamato CLARITY seguita (3D) dalla rappresentazione fluorescente tridimensionale.

Lo studio è il primo per applicare la tecnica di rappresentazione per capire meglio la localizzazione del ricevitore dell'opioide attraverso l'intero cervello nelle immagini 3D.

Tipicamente, esaminiamo il cervello nelle sezioni, così rendendo (le 2D) immagini bidimensionali, nel qual caso non possiamo realmente vedere per ottenere una grande visualizzazione della maschera di distribuzione della proteina. Ma con CHIAREZZA possiamo produrre le immagini 3D di intero cervello, complessivamente organo e questo ha permesso che noi esponessimo le dimensioni complete di distribuzione di KOR.„

Lee-Yuan Liu-Chen, PhD, il professor, centro per ricerca di abuso di sostanza e dipartimento di farmacologia, scuola di medicina di Lewis Katz, Temple University

Liu-Chen è un ricercatore senior sul nuovo studio.

Lo studio è stato pubblicato online nel eNeuro del giornale.

La tecnica di CHIAREZZA rende il tessuto cerebrale trasparente, permettendo ai ricercatori di prevedere le sonde fluorescenti collegate ad una proteina di interesse, in questo caso KOR.

La fluorescenza emessa dalle sonde poi è individuata via i metodi confocali della rappresentazione per rendere le immagini altamente dettagliate 3D della distribuzione specifica della proteina di intero cervello.

La ricerca guadagnare una comprensione più profonda della localizzazione di KOR nel cervello, nel Dott. Liu-Chen e nei colleghi ha applicato la CHIAREZZA ai cervelli conservati dai mouse che erano stati costruiti per esprimere un tag fluorescente conosciuto come il tdTomato sulle proteine di KOR.

Sopra la rappresentazione, le regioni molto specifiche del cervello del mouse di KOR-tdTomato hanno illuminato una tonalità luminosa di rosso, rivelante la distribuzione 3D di KOR in tutto il cervello. I ricercatori poi hanno esaminato le 2D sezioni del tessuto cerebrale per ottenere l'informazione dettagliata sulla localizzazione spaziale di KOR al livello cellulare.

Le analisi 3D e le osservazioni dalla divisione del cervello hanno permesso ai ricercatori di pianificare i posti specifici dell'espressione di KOR.

Hanno identificato gli estesi tratti collegati per fare soffrire e la ricompensa, costruente sulla conoscenza attuale dell'importanza di KOR con queste vie ed essi hanno scoperto molti tratti neurali non precedentemente conosciuti per esprimere KOR.

“Vedere KOR nello spazio 3D piombo alla realizzazione che il ricevitore è espresso in aree del cervello oltre quelle di cui era stato descritto prima,„ il Dott. Liu-Chen ha detto. “La funzione di KOR in questi circuiti neurali supplementari è sconosciuta.„ Uno scopo importante per il gruppo ora è di capire che KOR fa in questi circuiti recentemente identificati.

Il successo dell'approccio del gruppo in sé è significativo e potrebbe porte aperte allo studio di altri ricevitori del neurotrasmettitore nel cervello. KOR ed altri ricevitori dell'opioide sono tipi di ricevitori coppia G-proteina (GPCRs).

“Nessuno ha fatto uno studio 3D su distribuzione di GPCR del cervello prima,„ il Dott. Liu-Chen ha detto. “L'approccio che abbiamo usato è uno strumento molto utile e potrebbe applicarsi per studiare molti tipi differenti di GPCRs e di altre proteine attraverso i tratti neurali.„

Source:
Journal reference:

Chen, C., et al. (2020) Characterization of a Knock-In Mouse Line Expressing a Fusion Protein of κ Opioid Receptor Conjugated with tdTomato: 3-Dimensional Brain Imaging via CLARITY. eNeuro. doi.org/10.1523/ENEURO.0028-20.2020.