Bioluminescence imagerie de la neuro-inflammation chez des souris transgéniques Après périphériques Ensemencement de l'alpha-synucléine Fibrilles
Summary
Injection périphérique de fibrilles d'alpha-synucléine dans le péritoine ou de la langue de Tg (+/- M83: GFAP -Luc +/-) des souris qui expriment l' alpha-synucléine humaine avec la mutation A53T familiale et la luciférase de luciole, peut induire une neuropathologie, y compris la neuroinflammation , dans leur système nerveux central.
Abstract
Pour étudier le comportement de prion de l'alpha-synucléine mal repliées, les modèles de souris sont nécessaires qui permettent une transmission rapide et simple de prionoids alpha-synucléine, qui provoquent neuropathologie dans le système nerveux central (SNC). Nous décrivons ici que intraglossal ou injection intrapéritonéale de fibrilles de l' alpha-synucléine dans Tg bigéniques (M83 +/-: GFAP -Luc +/-) chez la souris, qui surexpriment l' alpha-synucléine humaine avec la mutation A53T à partir du promoteur de la protéine prion et de la luciférase de luciole le promoteur de la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP), est suffisante pour induire une maladie neuropathologique. Par rapport à Tg homozygote (M83 + / +) de souris qui développent des symptômes neurologiques sévères commençant à l'âge de 8 mois, Tg hétérozygote (+/- M83: GFAP -Luc +/-) les animaux restent indemnes de la maladie spontanée jusqu'à ce qu'ils atteignent un âge de 22 mois. Fait intéressant, l'injection de fibrilles d'alpha-synucléine via le intraperitoneitinéraire al maladie neurologique induite par la paralysie dans quatre des cinq Tg (+/- M83: GFAP -Luc +/-) chez la souris avec un temps d'incubation médiane de 229 ± 17 jours. Les animaux malades ont montré des dépôts sévères de l'alpha-synucléine phosphorylée dans leur cerveau et la moelle épinière. L'accumulation d'alpha-synucléine ont été Sarkosyl insolubles et colocalisés avec l'ubiquitine et p62, et étaient accompagnées d'une réaction inflammatoire entraîne une gliose astrocytaire et microgliose. De manière surprenante, l'inoculation de fibrilles alpha-synucléine dans la langue était moins efficace dans la maladie avec seulement l'un des cinq animaux injectés présentant une pathologie alpha-synucléine après 285 jours. Nos résultats montrent que l' inoculation par voie intraglossal et plus encore par la voie intrapéritonéale convient pour induire une maladie neurologique avec caractéristiques pertinentes de synucléinopathies Tg (+/- M83: GFAP -Luc +/-) souris. Cela fournit un nouveau modèle pour l'étude de la pathogenèse comme prion induireD par prionoids alpha-synucléine plus en détail.
Introduction
Il existe des preuves de plus en plus que l'alpha-synucléine a des caractéristiques similaires à celles de la protéine prion, en particulier dans sa capacité à se ressème et se propagent entre les cellules et le mauvais repliement le long des voies neuronales. Cette propriété de l' alpha-synucléine est aussi appelée « prion » ou « prionoid », et est soutenu par des observations dans des expériences de transplantation, ce qui suggère la transmissibilité de l' alpha-synucléine mal repliées de neurones malades aux nouveaux neurones sains transplantés 1, 2 , 3, 4. En outre l' injection directe d'alpha-synucléine dans le cerveau mal repliée ou de la périphérie, par exemple , le muscle du membre postérieur ou de la paroi intestinale, conduit à une propagation de la pathologie alpha-synucléine aux parties distales du système nerveux central 5, 6, 7, <classe sup = "xref"> 8, 9, 10. Nous avons analysé la transmission de prionoids alpha-synucléine, par des voies périphériques plus en détail et a abordé la question de savoir si l'alpha-synucléine peut neuroinvade misfolded le système nerveux central après une seule injection intrapéritonéale ou intraglossal, une fonction qui avait été montré précédemment pour prion mais pas pour misfolded alpha- synucléine. Après l' injection des prions dans la langue, neuroinvasion du système nerveux central est réalisée par propagation le long du nerf hypoglosse de la languette qui mène vers le noyau du nerf hypoglosse qui se trouve dans le tronc cérébral 11. En tant que modèle de souris , nous avons choisi Tg (+/- M83: GFAP -Luc +/-) des souris qui surexpriment le mutant A53T d'alpha-synucléine humaine à partir du promoteur de prion, et la luciférase de luciole sous le contrôle d'un promoteur GFAP pour surveiller l' activation astrocytaire par bioluminescence, comme indiqué précédemment dans le cerveaudes souris infectées par le prion-12. Dans nos mains Tg bigéniques (M83 +/-: GFAP -Luc +/-) des souris n'a pas développé la maladie jusqu'à 23 mois comme cela a été démontré par d' autres 13. Une seule injection de fibrilles d'alpha-synucléine de l' homme par voie intrapéritonéale ou intraglossal induite par une maladie neurologique avec la pathologie dans le cerveau et la moelle épinière des Tg (+/- M83: GFAP -Luc +/-) des souris soutenant l'hypothèse que prionoids alpha-synucléine importantes caractéristiques avec 14 prion.
Protocol
Representative Results
Discussion
Injection périphérique de fibrilles d'alpha-synucléine dans le péritoine de Tg (+/- M83: GFAP -Luc +/-) chez la souris représente une méthode facile pour induire une maladie neurologique accompagnée d' une neuroinflammation de récapituler caractéristiques importantes des synucléinopathies. De même, l'injection de la languette représente une autre voie pour la neuroinvasion par prionoids alpha-synucléine dans les souris transgéniques, mais est moins efficace. Nous …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient Olga Sharma, Theresa Hundt, et le personnel des installations de microscopie DZNE et animales pour le soutien technique.
Materials
| anti-actin antibody | Merck Millipore | MAB1501 | |
| anti-alpha-synuclein, phospho S129 antibody [pSyn#64] | Wako | 015-25191 | |
| anti-alpha-synuclein, phospho S129 antibody [EP1536Y] | Abcam | ab51253 | |
| anti-GFAP antibody | Dako | Z0334 01 | |
| anti-IBA-1 antibody | Wako | 019-19741 | |
| anti-Sequestosome-1 (p62) antibody | Proteintech | 18420-1-AP | |
| anti-ubiquitin antibody [Ubi-1] | Merck Millipore | MAB1510 | |
| Phosphate-buffered saline (PBS) | Invitrogen | 14190169 | |
| Ketamine | Ratiopharm | 100 mg/kg | |
| Xylazine | Ratiopharm | 10 mg/kg | |
| 27-gauge syringe | VWR | 613-4900 | |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | PZN 4831850 | |
| Depilatory cream | Veet | ||
| Secureline lab marker | Neolab | 25040 | |
| D-luciferin potassium salt | Acris | LK10000 | 30 mg/mL stock solution |
| Thermomixer | Eppendorf | 5776671 | |
| Sonopuls Mini20 sonicator | Bandelin | 3648 | |
| IVIS Lumina II imaging system | PerkinElmer | ||
| Living Image 3.0 Software | PerkinElmer | ||
| Tg(M83+/-) mice or B6;C3-Tg(Prnp-SNCA*A53T)83Vle/J mice | The Jackson Laboratory | 004479 | |
| Standard pattern forceps | Fine Science Tools | 11000-16 | |
| Narrow pattern forceps | Fine Science Tools | 11002-12 | |
| N-laurylasarcosyl | Sigma | L5125-100G | |
| Optima Max-XP ultracentrifuge | Beckman Coulter | TLA-110 rotor | |
| Thickwall polycarbonate tubes | Beckman Coulter | 362305 | |
| NuPAG Novex 4-12% Bis-Tris Midi Protein Gels | Thermo Fisher Scientific | WG1401BOX | |
| HRP conjugated antibody | Cayman | Cay10004301-1 | |
| IR Dye 680 conjugated antibody | LI-COR Biosciences | 926-68070 | |
| SuperSignal West Dura Extended Duration Substrate | Thermo Fisher Scientific | 34075 | |
| Stella 3200 imaging system | Raytest | ||
| Odyssey infrared imaging system | LI-COR Biosciences | ||
| Tween 20 | MP Biomedicals | TWEEN201 | |
| Triton X-100 | Sigma | SA/T8787 | |
| Immobilon-FL PVDF membrane | Merck Millipore | IPFL00010 | |
| Xylol | Sigma | Roth | |
| Hydrogen peroxide | Sigma | SA/00216763/000500 | working solution 3% |
| Bovine serum albumine (BSA) | Thermo Fisher Scientific | A3294-100G | |
| Goat serum | Thermo Fisher Scientific | PCN5000 | |
| 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Thermo Fisher Scientific | D1306 | working dilution 1:50,000 |
| Fluoromount media | Omnilab | SA/F4680/000025 | |
| LSM700 confocal laser scanning microscope | Carl Zeiss | ||
| HALT protease and phosphatase inhibitors | Thermo Fisher Scientific | 10516495 | |
| Precellys 24-Dual homogenizer | Peqlab | 91-PCS24D | |
| Alexa Fluor 488 conjugated antibody | Thermo Fisher Scientific | A31619 | |
| Alexa Fluor 594 conjugated antibody | Thermo Fisher Scientific | A11005 | |
| Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | 10741395 | |
| Microtome RM2255 | Leica | ||
| LSM700 confocal laser scanning microscope | Carl Zeiss |
References
- Aguzzi, A. Cell biology: Beyond the prion principle. Nature. 459 (7249), 924-925 (2009).
- Kordower, J. H., Chu, Y., Hauser, R. A., Freeman, T. B., Olanow, C. W. Lewy body-like pathology in long-term embryonic nigral transplants in Parkinson’s disease. Nat Med. 14 (5), 504-506 (2008).
- Li, J. Y., et al. Lewy bodies in grafted neurons in subjects with Parkinson’s disease suggest host-to-graft disease propagation. Nat Med. 14 (5), 501-503 (2008).
- Hansen, C., et al. alpha-Synuclein propagates from mouse brain to grafted dopaminergic neurons and seeds aggregation in cultured human cells. J Clin Invest. 121 (2), 715-725 (2011).
- Masuda-Suzukake, M., et al. Prion-like spreading of pathological alpha-synuclein in brain. Brain. 136 (4), 1128-1138 (2013).
- Holmqvist, S., et al. Direct evidence of Parkinson pathology spread from the gastrointestinal tract to the brain in rats. Acta Neuropathol. 128 (6), 805-820 (2014).
- Luk, K. C., et al. Pathological alpha-synuclein transmission initiates Parkinson-like neurodegeneration in nontransgenic mice. Science. 338 (6109), 949-953 (2012).
- Sacino, A. N., et al. Induction of CNS alpha-synuclein pathology by fibrillar and non-amyloidogenic recombinant alpha-synuclein. Acta Neuropathol Commun. 1, 38 (2013).
- Sacino, A. N., et al. Intramuscular injection of alpha-synuclein induces CNS alpha-synuclein pathology and a rapid-onset motor phenotype in transgenic mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (29), 10732-10737 (2014).
- Mougenot, A. L., et al. Prion-like acceleration of a synucleinopathy in a transgenic mouse model. Neurobiol Aging. 33 (9), 2225-2228 (2012).
- Bartz, J. C., Kincaid, A. E., Bessen, R. A. Rapid prion neuroinvasion following tongue infection. J Virol. 77 (1), 583-591 (2003).
- Tamgüney, G., et al. Measuring prions by bioluminescence imaging. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (35), 15002-15006 (2009).
- Watts, J. C., et al. Transmission of multiple system atrophy prions to transgenic mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (48), 19555-19560 (2013).
- Breid, S., et al. Neuroinvasion of alpha-Synuclein Prionoids after Intraperitoneal and Intraglossal Inoculation. J Virol. 90 (20), 9182-9193 (2016).
- Giasson, B. I., et al. Neuronal alpha-synucleinopathy with severe movement disorder in mice expressing A53T human alpha-synuclein. Neuron. 34 (4), 521-533 (2002).
- Zhu, L., et al. Non-invasive imaging of GFAP expression after neuronal damage in mice. Neurosci Lett. 367 (2), 210-212 (2004).
- Bernis, M. E., et al. Prion-like propagation of human brain-derived alpha-synuclein in transgenic mice expressing human wild-type alpha-synuclein. Acta Neuropathol Commun. 3 (1), 75 (2015).
- Gunther, R., et al. Clinical testing and spinal cord removal in a mouse model for amyotrophic lateral sclerosis (ALS). J Vis Exp. (61), (2012).
- Jackson-Lewis, V., Przedborski, S. Protocol for the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Nat Protoc. 2 (1), 141-151 (2007).
- Mathews, S. T., Plaisance, E. P., Kim, T. Imaging systems for westerns: chemiluminescence vs. infrared detection. Methods Mol Biol. 536, 499-513 (2009).
- Kim, C., et al. Exposure to bacterial endotoxin generates a distinct strain of alpha-synuclein fibril. Sci Rep. 6, 30891 (2016).
- Keller, A. F., Gravel, M., Kriz, J. Live imaging of amyotrophic lateral sclerosis pathogenesis: disease onset is characterized by marked induction of GFAP in Schwann cells. Glia. 57 (10), 1130-1142 (2009).
- Stöhr, J., et al. Distinct synthetic Abeta prion strains producing different amyloid deposits in bigenic mice. Proc Natl Acad Sci U S A. , (2014).
- Luk, K. C., et al. Intracerebral inoculation of pathological alpha-synuclein initiates a rapidly progressive neurodegenerative alpha-synucleinopathy in mice. J Exp Med. 209 (5), 975-986 (2012).
- Recasens, A., et al. Lewy body extracts from Parkinson disease brains trigger alpha-synuclein pathology and neurodegeneration in mice and monkeys. Ann Neurol. 75 (3), 351-362 (2014).
- Sacino, A. N., et al. Induction of CNS alpha-synuclein pathology by fibrillar and non-amyloidogenic recombinant alpha-synuclein. Acta Neuropathol Commun. 1 (1), 38 (2013).
- Peelaerts, W., et al. alpha-Synuclein strains cause distinct synucleinopathies after local and systemic administration. Nature. 522 (7556), 340-344 (2015).
