NF-κB依存性神経新生の調節および分析のための方法
Summary
NF-κB依存性の成人の海馬の神経新生の操作および分析するための方法が説明されています。詳細なプロトコルは、マウスでの認知転帰の調査のための歯状回依存行動試験（空間パターン分離バーンズ迷路と呼ばれる）のために提示されている。この技術は、他の実験設定での調査を可能に役立ちます。
Abstract
海馬はエピソード記憶の形成及び連結の範囲に極めて重要な役割を果たしており、空間的な向きで。歴史的には、成人の海馬は、哺乳類の脳の非常に静的な解剖学的領域として見てきた。しかし、最近の調査結果は、海馬の歯状回は、既存の神経回路の修正だけでなく、大人の神経新生のみならずを含む、成人では驚異的な可塑性の領域であることを実証した。この可塑性は、転写因子NF-κBの顕著な役割を果たしている、複雑な転写ネットワークによって調節される。大人の神経新生を研究し、操作するには、NF-κB活性の前脳特異的なニューロン抑制のためのトランスジェニックマウスモデルを使用することができます。
本研究では、これらの方法は、whic、その構造的側面を含む、NF-κB依存性の神経発生、神経細胞アポトーシスおよび前駆細胞増殖、および認知的意義の解析のために説明されているHは、特に歯状回（DG）依存性行動試験、空間パターン分離バーンズ迷路（SPS-BM）を経由して評価した。 SPS-BMプロトコルは単に成人海馬神経新生上の特定の遺伝子の影響を評価するために設計された他のトランスジェニック動物モデルでの使用に適合させることができる。さらに、SPS-BMは、薬理学的薬剤を用いて、例えば、DG-依存性の学習を調査し、操作することを目的とした他の実験設定において使用することができる。
Introduction
存在論的に、海馬は既知の最古の解剖学的な脳構造の1つである。このような長期記憶、空間的な向き、及びそれぞれのメモリの形成及び連結の調節において中心的な機能などの多様な複雑なタスクを担当する。解剖学的に、海馬はその下帯内の顆粒細胞といくつかの神経細胞の前駆細胞が含まれているアンモン角（CA1、CA2、CA3、およびCA4）領域と歯状回（ 歯状回 ）、などの錐体細胞層（ 角質錐体 ）で構成されています。顆粒細胞は、いわゆる苔状繊維（顆粒細胞の軸索）を介して、CA3領域に向かって突出する。
前世紀の終わりまで、大人の哺乳類の脳は、細胞の可塑性と神経新生を欠い静的臓器であると考えられていた。しかし、最後の二十年の間に、証拠の成長量が明確に行われている成人の神経発生を実証する、少なくとも2脳領域、脳室下帯（SVZ）および海馬の下帯。
我々の以前の研究で、他のグループのものは、転写因子NF-κBは、成人の神経発生の重要な分子調節因子の一つであり、深刻な構造的な海馬欠陥や認知障害1-6年の規制緩和の結果ということが示されている。 NF-κBは5 DNA結合サブユニットの異なる二量体の組み合わせで構成される誘導性転写因子の総称です。P50、P52、C-REL、RELB、およびp65（RelAの）、後者の3つはトランス活性化ドメインを持っている。脳内では、細胞質に見られる最も豊富な形態は、カッパB（IκB）タンパク質の阻害剤によって不活性型で保持されているp50およびp65のヘテロ二量です。
NF-κB駆動型の神経発生を研究し、直接操作するために、我々は、NF-κB活性subunのすべての単純な抑制を可能にするトランスジェニックマウスモデルを使用その、前脳特異7（ 図1参照）。この目的のために、我々は次のトランスジェニックマウス系統交雑、IκB/ – と-/tTA。トランスジェニックIκB/ -ラインは、NF-κB阻害剤IκBa（スーパーリプレッサーIκBa-AA1）のトランスドミナントネガティブ変異体を使用して生成された8。野生型IκBαとは対照的に、IκBα-AA1は、阻害剤のリン酸化およびそれに続くプロテアソーム分解を妨げるアラニン（V32及びV36）に変異2つのセリン残基を有する。 IκBa-AA1-ジーンの前脳ニューロン特異的発現のためには、IκB/ – マウスは、マウスは、カルシウムカルモジュリン依存性キナーゼを保有するとのクロス交配したIIαテトラサイクリントランス活性化因子（TTA）で駆動することができる（CAMKIIα） – プロモーター9。
P65ノックアウトマウスは、大量の肝アポトーシス10に、胚致死表現型を持っているので、ここに示されているアプローチは、エレガントな方法を提供し、出生後および成体の神経発生におけるNF-κBの役割を調査するため。
空間学習と記憶を研究するための古典的な行動試験はリチャード·モリス、モリス水迷路（MWM）11として知られている試験で、1980に記載された。このオープンフィールド水迷路では、動物は向きや余分な迷路の手がかりをもとに、隠されたプラットフォーム上に不透明な水から脱出することを学ぶ。 MWMの乾燥変種は、いわゆるバーンズ迷路（BM）12である。このテストでは、1エスケープボックスとして定義されている穴、および方向のための視覚的な余分な迷路の手がかりと、プレートの境界に配置された20円形の穴が円形プレートを利用しています。両方の実験パラダイムは、げっ歯類の `sの水への嫌悪感、またはオープン、明るく照らさスペースによって誘導された飛行挙動に依存しています。両方のテストは、空間的方向の調査、および関連のメモリの性能を可能にします。海馬は、空間的記憶形成における一般的な必要不可欠な役割を果たしているが、海馬rを関与egionsが適用テストによって異なります。 BMでテストメモリはenthorinal皮質（EC）と、DG 13〜16の寄与なしに、海馬のCA1領域に位置する錐体ニューロン間の神経活動から生じる。具体的には、古典的なBMが主に重要なのは、DGが決定的の処理だけでなく、意味、いわゆる空間的パターン認識17、に関与しているEC IIIからのCA1に、EC Vの単シナプス側頭アンモニアの経路を介してナビゲーションに依存しています視覚と空間情報だけでなく、非類似、重複しない表現に類似した表現やメモリの転換。このタスクは、BM 15でテストすることができない機能的なトライシナプスのEC IIからのDGにCA3とCA1に回路とECのVIを、必要とします。
これらの課題に対処するために、我々は、特に共同での歯状回依存認知能力をテストするための行動試験として、SPS-BMを考案したntrol動物、およびNF-κB活性阻害後、IκB/ tTAは、スーパーリプレッサーモデルで。重要なのは、MWMまたはBMとは対照的に、SPS-BMが神経発生の障害に起因する微妙な行動障害を明らかにすることができます。空間パターン分離がEC IIおよびDGおよびCA3とCA1とEC VI間の機能回路に厳密に依存するので、このテストでは、内の潜在的な神経新生の変化、苔状線維経路の変更や組織の恒常性の変化がに非常に敏感であるDG。
技術的には、我々のテストのセットアップはクレランドらの研究に基づいています。、空間的な分離パターンが木造8アーム放射状迷路（RAM）19を使用して試験された。私たちの修正されたセットアップでは、8本のアームは7同一の黄色の食品の家に置き換えられました。要約すると、これらの方法は、ダブルコルチンを発現する海馬内（DCX +）細胞、苔状線維投射、神経細胞ドの分析を含め、ここに示されている第a、特にSPS-BMは、ここに提示、成体神経新生に影響を与える遺伝子を組み込んだ他のマウスモデルの研究に適用することができる。さらにアプリケーションは、薬理学的物質の研究とDGと空間パターン分離への影響を測定するを含むことができる。
Protocol
Representative Results
Discussion
ドキシサイクリンを経由して、成人の神経発生、および神経細胞におけるNF-κBの阻害を介して、その操作の可能性、およびそれ以降の再活性化、成人の脳内だけでなく、神経細胞の脱·再世代に新生ニューロンの調査のための魅力的なシステムを提供しています。このシステムの美しさはある神経細胞死、前駆細胞の増殖や遊走、および重度の構造的および解剖学的変化だけでなく、明らか?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、優れた技術サポートを受けるにはアンジェラKralemann – ケーラーに感謝します。ここに記載された実験の仕事は、私たちの研究室で実施し、CKとBKとBKの研究教育のドイツ省（BMBF）の付与にドイツの研究評議会（DFG）の補助金によって支えられている。
Materials
| Moria MC17 Perforated Spoon | FST | 10370-18 | removal of the brains |
| Dissecting microscope | Carl Zeiss | Stemi SV8 | removal of the brains |
| Surgical scissors | FST | 14084-08 | removal of the brains |
| Surgical scissors | FST | 14381-43 | removal of the brains |
| Dumont #5 forceps | FST | 11254-20 | removal of the brains |
| SuperFrost Slides | Carl Roth | 1879 | slides for immunohistochemistry |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | fixative |
| TissueTek OCT compound | Sakura Finetek | 1004200018 | embedding of the brains |
| Normal Goat Serum | Jackson Immunolabs | 005-000-001 | blocking in IHC |
| Normal Rabbit Serum | Jackson Immunolabs | 011-000-001 | blocking in IHC |
| Normal Donkey Serum | Jackson Immunolabs | 017-000-001 | blocking in IHC |
| anti-Neurofilament-M antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank | 2H3 | IHC, Dilution 1:200 |
| anti-doublecortin antibody | sc-8066 | Santa Cruz | IHC, Dilution 1:800 |
| anti-GFP antibody | ab290 | abcam | IHC, Dilution 1:2000 |
| anti-BrdU antibody | OBT0030G | Accurate Chemicals | IHC, Dilution 1:2000 |
| Fluoro Jade-C | FJ-C | HistoChem | Determination of neuronal cell death |
| Betadine | MUNDIPHARMA | D08AG02 | disinfectant |
| cryomicrotome | Leica | CM1900 | preparation of brain slices |
| Heparin sodium salt | Sigma-Aldrich | H3393 | perfusion |
| circular plate made from hard-plastic (diameter 120 cm) | lab made | none | plate for SPS-BM, diameter 120cm |
| Buraton rapid disinfectant | Schülke & Mayr | 113 911 | disinfectant |
| video-tracking system TSE VideoMot 2 with Software Package VideoMot2 | tse systems | 302050-SW-KIT | tracking and analysis of SPS-BM |
| Triton X-100 | Sigma Aldrich | T8787 | permeabilisation/IHC |
| cryotome | Reichert Jung/Leica | Frigomobil 1206 | preparation of 40µm brain slices |
| Mowiol 4-88 | Carl Roth | Art.-Nr. 0713 | embedding of the slides |
| SYTOX green | Invitrogen | S7020 | Nuclear staining |
| Food pellets (Kellog`s Froot Loops) | Kellog`s | SPS-BM | |
| Prism, Version 3.0 | Graph Pad Software, San Diego, USA | Statistical evaluation of SPS-BM | |
| Zen 2008 or Zen 2011 Software | Carl Zeiss | Software (Confocal microscope) | |
| D.P.X | Sigma-Aldrich | 317616 | mounting medium for Fluoro Jade C staining |
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