Induction de la mère Immune Activation chez la souris à mi-gestation scène avec Viral Mimic Poly (I: C)
Summary
Maternal immune activation (MIA) is a model for an environmental risk factor of autism and schizophrenia. The goal of this article is to provide a step-by-step procedure of how to induce MIA in the pregnant mice in order to enhance the reproducibility of this model.
Abstract
Maternal immune activation (MIA) model is increasingly well appreciated as a rodent model for the environmental risk factor of various psychiatric disorders. Numerous studies have demonstrated that MIA model is able to show face, construct, and predictive validity that are relevant to autism and schizophrenia. To model MIA, investigators often use viral mimic polyinosinic:polycytidylic acid (poly(I:C)) to activate the immune system in pregnant rodents. Generally, the offspring from immune activated dam exhibit behavioral abnormalities and physiological alterations that are associated with autism and schizophrenia. However, poly(I:C) injection with different dosages and at different time points could lead to different outcomes by perturbing brain development at different stages. Here we provide a detailed method of inducing MIA by intraperitoneal (i.p.) injection of 20 mg/kg poly(I:C) at mid-gestational embryonic 12.5 days (E12.5). This method has been shown to induce acute inflammatory response in the maternal-placental-fetal axis, which ultimately results in the brain perturbations and behavioral phenotypes that are associated with autism and schizophrenia.
Introduction
Le concept de l' activation immunitaire maternelle (MIA) provient des études épidémiologiques sur l'association de l' infection maternelle avec l' autisme et la schizophrénie 1. En raison de l'absence d'agents pathogènes viraux replication détectables dans le placenta ou le cerveau du fœtus après l' infection virale de la mère 2,3, l'effet de l'infection sur la descendance est supposée être provoquée par l'activation du système immunitaire maternel plutôt que les agents pathogènes eux – mêmes .
Pour élucider la relation et de cause à effet entre MIA et les troubles psychiatriques, l'injection de synthétisé chimiquement, viral mimique à double polyinosinique ARN brin: acide polycytidylique (poly (I: C)) dans les rongeurs enceintes a été largement utilisé comme modèle animal pour MIA 4,5. Poly (I: C) est reconnu par Toll-like récepteur 3 (TLR3), et l'administration systémique de poly (I: C) induit une réponse inflammatoire aiguë de type viral. L'un des mécanismes par lesquels le poly (I: C) produces anomalies comportementales et neuropathologies chez la progéniture est en provoquant un déséquilibre de cytokines pro – inflammatoires et anti dans l'axe de la mère-placentaire-foetal 6. Plusieurs groupes ont adopté le modèle MIA pour comprendre l'étiologie des troubles psychiatriques 7, et en raison de la diversité des intérêts entre les groupes de recherche, divers points de temps d'activation immunitaire ont été utilisés pour réaliser différentes perturbations sur le développement du cerveau et les comportements 7.
Le laboratoire Paul H. Patterson à l'Institut de Technologie de Californie adopte la stratégie d'injection de poly (I: C) dans des souris enceintes à embryonnaires 12,5 jours (E12.5), qui a démontré avec succès que MIA est capable d'induire des comportements, neurologique, et des modifications immunologiques chez la progéniture qui sont associés à l' autisme et la schizophrénie 11/08. Nos travaux antérieurs montrent que MIA progéniture afficher des anomalies du comportement (par exemple, impairmen sociauxt, le déficit de communication, comportement répétitif, le comportement à l' anxiété, et latente déficit d'inhibition 8,10,12), immunitaire dysrégulation et cytokines déséquilibre 8,13,14, altération de l' expression des gènes du cerveau du fœtus 15, la perte de cellules de Purkinje dans lobule VII du cervelet 11, altération des propriétés synaptiques dans l' hippocampe 9, gène x environnement interaction 13, altération de la perméabilité intestinale, et la composition du microbiote intestinal 16. En outre, des stratégies thérapeutiques et prophylactiques sont également développés à partir de ce 13,16,17 système modèle. En induisant MIA à E12.5, d' autres ont montré que MIA produit l' activation du fœtus microglie et l' altération du développement cholinergique cerveau antérieur basal 18, souche spécifique interaction 19, le cerveau synaptosomiques cérébrale anomalies ultrastructurales, cérébrales mitochondriales respiratoires abnormalties chaîne hyperfonctionnement, la régulation négative de molécules synaptosomiques cérébrales 17 ,comportements dépressifs-like, déficience de la cognition et hippocampique potentialisation à long terme (LTP), et le déficit de la neurogenèse hippocampique adulte 20.
Ici, nous fournissons une méthode détaillée de la façon d'induire MIA à E12.5 par poly (I: C), ainsi que les paradigmes de la façon d'appliquer ce modèle pour étudier l'étiologie de l'autisme et la schizophrénie. Il est important de noter que la MIA est un facteur de risque pour une variété de troubles 4, et ses résultats sont extrêmement sensibles au temps et un procédé d'induction ainsi que l'élevage des femelles gravides. En tant que tel, même des incohérences mineures entre les laboratoires aboutissent souvent à faible reproductibilité et / ou différents phénotypes de la progéniture. Notre méthode est spécifiquement conçu pour les personnes intéressées à étudier MIA comme un facteur de risque environnemental pour l'autisme et la schizophrénie, et la description détaillée fournie aidera les chercheurs à améliorer la reproductibilité de leurs données.
Protocol
Representative Results
Discussion
MIA induction à différentes fenêtres de temps perturbe différents événements de développement du cerveau chez les rongeurs, et conduit par conséquent à différentes anomalies comportementales et neuropathologies chez la progéniture. Ici, nous avons décrit un protocole pour induire MIA chez la souris avec le poly (I: C) injection à E12.5. Cette méthode de MIA conduit à l' induction de comportement, neurologiques, immunologiques et des anomalies gastro – intestinaux associés à l' autisme et la schi…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à rendre hommage à feu le Dr Paul H. Patterson pour sa contribution à l'avancement du modèle MIA, l'autisme et la recherche sur la schizophrénie. Nous reconnaissons Sarkis K. Mazmanian pour son grand soutien sur ce protocole; Ruben M. Bayon, Yvette Garcia-Flores, Karen C. Lencioni et Leslie A. Neumann d'assistance administrative; Ali Khoshnan et Jan C. Ko pour l'assistance sur le tournage; Elaine Y. Hsiao et Natalia Malkova pour leurs conseils sur MIA induction; Jeffrey S. Cochrane, Joaquin Gutierrez, Kwan F. Lee, Jaime Rodriguez, Lorena C. Sandoval, et Natalie A. Verduzco pour leur élevage expert. Ce travail a été soutenu par le Conte Centre Award NIH (NIH 5P50MH086383-04, Paul H. Patterson); Autism Speaks (# 7670, à Paul H. Patterson); Fondation Simons (# 322839, à Sarkis K. Mazmanian); Subvention de formation NIH (NIH / NRSA T32GM07616 K.-HC); Caltech Summer Undergraduate Research Fellowship (SURF) (à ZY); Amgen Scholars Program à Caltech (à ZY); et postdoctorale from National Science Council, Taiwan (NSC 101-2917-I-564-039, à W.-LW).
Materials
| Polyinosinic–polycytidylic acid potassium salt | SIGMA | P9582 | |
| 0.9% sodium chloride INJ. USP | HOSPIRA | NDC 0409-4888-10 | |
| MONOJECT insuline syrinage 3/10 mL 29G x 1/2" | COVIDIEN | 8881600145 | |
| 50 ml conical screw cap tubes | USA SCIENTIFIC | 1500-1211 | |
| Nanodrop 1000 spectrophotometer | THERMO SCIENTIFIC | 1000 | Optional |
| Stereomicroscope | Wild Heerbrugg | M5A | Optional |
| Dumont #5 Forceps Inox Tip Size .10 X .06mm | Roboz | RS-5045 | Optional |
| RNAlater RNA stabilization reagent | Qiagen | 76104 | Optional |
| TRIzol reagent | Life Technologies | 15596-026 | Optional |
| RQ1 Rnase-free DNase | Promega | M610A | Optional |
| iScript cDNA synthesis kit | Bio-Rad | 170-8891 | Optional |
| FastStart universal SYBR green master mix with ROX | Roche | 4913922001 | Optional |
| Real-time PCR | ABI | 7300 | Optional |
| Primer: Il6 forward | Life Technologies | TAGTCCTTCCTACCCCAATTTCC | Optional |
| Primer: Il6 Reverse | Life Technologies | TTGGTCCTTAGCCACTCCTTC | Optional |
| Primer: beta-actin forward | Life Technologies | AGAGGGAAATCGTGCGTGAC | Optional |
| Primer: beta-actin Reverse | Life Technologies | CAATAGTGATGACCTGGCCGT | Optional |
| MicroAmp optical 96-well reaction plate | Life Technologies | 4306737 | Optionl |
| MicroAmp optical adhesive film | Life Technologies | 4311971 | Optionl |
| EthoVision | Noldus | EthoVision | Optionl |
| SR-LAB apparatus (PPI) | San Diego Instruments | SR-LAB | Optionl |
| Marbles | PENN-PLAX | Blue gem stones marbles | Optionl |
| Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (DPBS) | Life Technologies | 21600-069 | Optionl |
| Paraformaldehyde | MACRON | 2621-59 | Optionl |
| Vibratome | Leica | VT1000 S | Optionl |
| Sodium azide | Sigma | S2002 | Optionl |
| Triton x-100 | Sigma | X100 | Optionl |
| Hydrogen peroxide solution | Sigma | 18312 | Optionl |
| Goat serum | Vector Laboratories | S-1000 | Optionl |
| Rabbit anti-calbindin antibody | Abcam | ab11426 | Optionl |
| Biotinlyated goat anti-rabbit IgGantibody | Vector Laboratories | BA-1000 | Optionl |
| VECTASTAIN ABC Kit | Vector Laboratories | PK-4000 | Optionl |
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