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A técnica de imagem lactente revela a localização do receptor do opiáceo através do cérebro inteiro

Enrolando e torcendo como um labirinto, o cérebro consiste em uma rede elaborada das passagens através de que fluxos de informação nas altas velocidades, gerando ràpida pensamentos, emoções, e respostas físicas.

Muita desta informação é retransmitida por mensageiros químicos, ou por neurotransmissor - como a dopamina e a serotonina.

Embora ajustado e evoluído para o processamento complexo, o cérebro e seus neurotransmissor seja vulnerável à sequestração por substâncias químicas, incluir o opiáceo droga-se como o oxycodone, os psychostimulants tais como a cocaína, e o álcool.

O uso crônico de qualqueras um substâncias aumenta a actividade de uma molécula conhecida como o receptor do opiáceo do kappa (KOR), que é activo nos circuitos da recompensa do cérebro. A activação de KOR produz a disforia e uma incapacidade sentir o prazer. Sua actividade aumentada que segue o uso crônico da droga ou do álcool joga um papel crucial abusa fundamentalmente.

KORs foi conhecido para existir em determinadas regiões do cérebro, particularmente aquelas envolvidas na dor que processa, recompensa, e respostas do esforço, mas a nova obra na Faculdade de Medicina de Lewis Katz em Temple University (LKSOM) mostra que estes receptors estão distribuídos realmente extensamente durante todo o cérebro.

Os pesquisadores do templo feitos esta descoberta depois que se iluminando acima dos cérebros dos ratos que usam uma técnica chamou CLARIDADE seguida (3D) pela imagem lactente fluorescente tridimensional.

O estudo é o primeiro para aplicar a técnica de imagem lactente para compreender melhor a localização do receptor do opiáceo através do cérebro inteiro nas imagens 3D.

Tipicamente, nós olhamos o cérebro nas secções, assim rendendo (2D) imagens bidimensionais, neste caso nós não podemos realmente ver para obter uma ideia grande da imagem da distribuição da proteína. Mas com CLARIDADE nós podemos produzir as imagens 3D do cérebro inteiro, no conjunto órgão, e este permitiu que nós expor a extensão completa da distribuição de KOR.”

Lee-Yuan Liu-Chen, PhD, professor, centro para a pesquisa do abuso de substâncias e departamento da farmacologia, Faculdade de Medicina de Lewis Katz, Temple University

Liu-Chen é um investigador superior no estudo novo.

O estudo foi publicado em linha no eNeuro do jornal.

A técnica da CLARIDADE torna o tecido de cérebro transparente, permitindo pesquisadores de visualizar as pontas de prova fluorescentes ligadas a uma proteína do interesse, neste caso KOR.

A fluorescência emissora das pontas de prova é detectada então através dos métodos confocal da imagem lactente para render as imagens 3D altamente detalhadas da distribuição da proteína específica no cérebro inteiro.

Procurar ganhar uma compreensão mais profunda da localização de KOR no cérebro, no Dr. Liu-Chen e nos colegas aplicou a CLARIDADE aos cérebros preservados dos ratos que tinham sido projectados para expressar uma etiqueta fluorescente conhecida como o tdTomato em proteínas de KOR.

Em cima da imagem lactente, as regiões muito específicas do cérebro do rato de KOR-tdTomato iluminaram acima uma máscara brilhante do vermelho, revelando a distribuição 3D de KOR durante todo o cérebro. Os pesquisadores examinaram então 2D secções do tecido de cérebro para ganhar a informações detalhadas na localização espacial de KOR a nível celular.

As análises 3D e as observações da secção do cérebro permitiram os pesquisadores de traçar para fora os lugares específicos da expressão de KOR.

Identificaram os intervalos extensivos relativos para causar dor e a recompensa, construindo em conhecimento existente da importância de KOR a estes caminhos, e descobriram muitos intervalos neurais conhecidos não previamente para expressar KOR.

“Ver KOR no espaço 3D conduziu à realização que o receptor está expressado nas áreas do cérebro além daquelas de que tinha sido descrito antes,” Dr. Liu-Chen disse. “A função de KOR nestes circuitos neurais adicionais é desconhecida.” Um objetivo principal para a equipe é agora figurar para fora que KOR faz nestes circuitos recentemente identificados.

O sucesso da aproximação de equipe em si mesmo é significativo e poderia estares abertos ao estudo de outros receptors do neurotransmissor no cérebro. KOR e outros receptors do opiáceo são tipos de receptors acoplados G-proteína (GPCRs).

“Ninguém fez um estudo 3D da distribuição de GPCR no cérebro antes,” o Dr. Liu-Chen disse. “A aproximação que nós nos usamos é uma ferramenta muito útil e poderia ser aplicada para estudar muitos tipos diferentes de GPCRs e de outras proteínas através dos intervalos neurais.”

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.