Intracerebroventriculaire Injectie van amyloid-β peptiden in normale muizen om acuut induceren Alzheimer-achtige cognitieve tekorten
Summary
De amyloid-β (Aß) -injected diermodel kan de toediening van een bepaalde hoeveelheid en de soort van Ap-fragmenten en vermindert de individuele verschillen binnen elke studiegroep. Dit protocol beschrijft de intracerebroventriculaire (ICV) injectie van Ap zonder stereotactische instrumenten, waardoor de productie van Alzheimer-achtige gedragsafwijkingen bij normale muizen.
Abstract
Amyloid-β (Aβ) is a major pathological mediator of both familial and sporadic Alzheimer’s disease (AD). In the brains of AD patients, progressive accumulation of Aβ oligomers and plaques is observed. Such Aβ abnormalities are believed to block long-term potentiation, impair synaptic function, and induce cognitive deficits. Clinical and experimental evidences have revealed that the acute increase of Aβ levels in the brain allows development of Alzheimer-like phenotypes. Hence, a detailed protocol describing how to acutely generate an AD mouse model via the intracerebroventricular (ICV) injection of Aβ is necessary in many cases. In this protocol, the steps of the experiment with an Aβ-injected mouse are included, from the preparation of peptides to the testing of behavioral abnormalities. The process of preparing the tools and animal subjects before the injection, of injecting the Aβ into the mouse brain via ICV injection, and of assessing the degree of cognitive impairment are easily explained throughout the protocol, with an emphasis on tips for effective ICV injection of Aβ. By mimicking certain aspects of AD with a designated injection of Aβ, researchers can bypass the aging process and focus on the downstream pathology of Aβ abnormalities.
Introduction
Aangezien amyloid-β (Aß) is een pathologische kenmerk van de ziekte van Alzheimer (AD) is de ontwikkeling van AD diermodellen gericht op neurale overexpressie van AB. Omdat mutaties in amyloïde precursor proteïne (APP) of preseniline (PS) leiden tot verstoring van AB evenwicht en uiteindelijk tot de pathogenese van familiale AD 1, hebben muismodellen met APP of PS genmutaties algemeen aanvaard. Onder de brede waaier van transgene muizen, prototypische muismodellen onder meer de volgende: Tg2576, PDAPP, APP / PS1 en APP23. In de hersenen, deze muizen vertonen in het algemeen Ap-aggregatie en uiteindelijk seniele plaques; plaquevorming volgt significante cognitieve stoornissen zodat zij vertonen slechte prestaties in gedragstesten van leren en geheugen. Het genereren van transgene muizen die natuurlijk nabootsen menselijke AD pathologie heeft aldus bijgedragen aan AD Onderzoeksvereniging door ons om de progressie van de di bewakenSease. Echter, transgene muizen oneconomisch en tijdrovend omdat het maanden voordat de muizen Ap-plaques en zelfs langer Aß-geïnduceerde synaptische of gedragsafwijkingen 2,3 vertonen. Oorspronkelijk ontwikkeld als alternatief voor de tekortkomingen van transgene muismodellen overwinnen, zijn niet-transgene modellen ook vaak gebruikt vanwege hun verschillende voordelen. Pathogenen geïnduceerde AD modellen kunnen worden geproduceerd door de directe injectie van Ap in de hersenen, terwijl AD-achtige cognitieve tekorten ook worden veroorzaakt door andere chemische en fysische middelen-zoals de injectie van neurotoxische verbindingen zoals scopolamine, de inductie van laesies cognitie-gerelateerde gebieden, zoals de hippocampus, of door het corticale schade 4. Echter, de niet-pathogene inductie van cognitieve stoornissen niet nauwkeurig de fundamentele pathofysiologie van AD; In plaats daarvan bootst alleen de symptomatische resultaten. Daarentegen een door pathogenen geïnduceerde AD model, de A46; -injected muismodel, kan niet alleen laten zien AD-achtige gedragsafwijkingen maar kan ook Ap pathologie, het gemeenschappelijk kenmerk gedeeld door familiale en sporadische AD vertonen.
Ondanks de beperkte Ap-plaques te visualiseren in het hersenweefsel, het grootste voordeel van de Aß-geïnjecteerde model dat het aantrekkelijk maakt voor AD onderzoek is controleerbaarheid. Onderzoekers kunnen onkruid uit de individuele verschillen in muismodellen die kunnen leiden tot foutieve gegevens in drugsgerelateerde studies. Tijdige behandeling geneesmiddel wordt geactiveerd afhankelijk van het mechanisme van het testgeneesmiddel; uit te werken, kan een remmer van Ap-aggregatie worden toegepast voor de injectie van Ap. Daarnaast kunnen onderzoekers veronderstellen dat de pathogene transformatie die ontstaat na Aß injectie wordt afgeleid van het Ap belichting omdat andere factoren strak gecontroleerd, met inbegrip van individuele verschillen.
In dit protocol, een levendige beschrijving van how met een AD-achtige fenotype in normale muizen via AB intracerebroventriculaire (ICV) injectie te induceren zonder stereotactische instrumenten wordt gepresenteerd. Het minimaliseren inbrengen veroorzaakte schade aan hersenweefsel is essentieel om de mogelijkheid van structurele schade en letsel-geïnduceerde ontsteking te voorkomen. Een gebrek aan vaardigheid in muiswerkzaamheden leidt tot onverwachte neuronale schade. Bovendien technieken die de geschikte hoek en diepte ervan tijdens de injectie te bereiken zijn vooral belangrijk regelmatig fouten omzeilen. Naast een gedetailleerde uitleg van de levendige ICV injectie wordt de betrouwbaarheid van het model door het volgende protocol ook geïllustreerd in de volgende paragrafen. Het volgende protocol kan een betrouwbare en gemakkelijk te begrijpen instrument dat bijdraagt aan AD onderzoek, waardoor een kapstok die uiteindelijk kunnen leiden tot een betekenisvolle ontdekking AD samenleving.
Protocol
Representative Results
Discussion
De belangrijkste stap in dit protocol is de ICV injectie van Ap. Dit protocol is ontworpen om Ap te injecteren in het gebied van ICV muizen zonder stereotactische instrumenten 11,12. Voordat u begint met een experiment, moet een voorafgaande periode van de praktijk injecties met een blauwe kleurstof in plaats van Ap plaatsvinden om voldoende vaardigheid te bereiken. Direct na de injectie moet worden nagegaan of het pigment injectie correct is uitgevoerd. Verwijder voorzichtig de hersenen en controleer of de j…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek werd gesteund door een subsidie van de Korea Health Technology R & D Project door de Korea Health Industry Development Institute (KHIDI), gefinancierd door het ministerie van Volksgezondheid en Welzijn, de Republiek Korea (subsidie nummer: H14C04660000).
Materials
| ICR mouse | Orientbio | male, 6~8 weeks, 27~29 g of body weight | |
| C57BL/6 mouse | Orientbio | male, 6~8 weeks, 21~23 g of body weight | |
| Amyloid-beta1-42 | in house synthesis | n.a. | stock concentration: 1 mM/DMSO, injected concentration: 100 μM/10% DMSO and 90% PBS |
| ICV injection syringe (26s gauge) | Hamilton | 80308 | |
| Evans blue dye (EBD) | abcamBIochemicals | ab120869 | 1 % EBD in PBS |
| DMSO | Sigma | D2650 | |
| PBS | gibco | 10010-023 | |
| Gradi-GelTM II Gradient PAGE Analysis Kit | ELPiS Biotech | EBS-1056 | 15% Gel |
| Precision Plus ProteinTM Dual Xtra Standards | Bio-Rad | 161-0377 | |
| Silver-Staining Kit | GE-Healthcare | 17-1150-01 |
Referências
- Kam, T. I., Gwon, Y., Jung, Y. K. Amyloid beta receptors responsible for neurotoxicity and cellular defects in Alzheimer’s disease. Cell Mol Life Sci. 71, 4803-4813 (2014).
- Elder, G. A., Gama Sosa, M. A., De Gasperi, R. Transgenic mouse models of Alzheimer’s disease. Mt Sinai J Med. 77, 69-81 (2010).
- Bryan, K. J., Lee, H., Perry, G., Smith, M. A., Casadesus, G., Buccafusco, J. J. . Methods of Behavior Analysis in Neuroscience Frontiers in Neuroscience. , (2009).
- Van Dam, D., De Deyn, P. P. Animal models in the drug discovery pipeline for Alzheimer’s disease. Br J Pharmacol. 164, 1285-1300 (2011).
- Choi, J. W., Kim, H. Y., Jeon, M., Kim, D. J., Kim, Y. Efficient access to highly pure beta-amyloid peptide by optimized solid-phase synthesis. Amyloid. 19, 133-137 (2012).
- Rahimi, F., Maiti, P., Bitan, G. Photo-induced cross-linking of unmodified proteins (PICUP) applied to amyloidogenic peptides. J Vis Exp. , (2009).
- Kim, H. V., et al. Amelioration of Alzheimer’s disease by neuroprotective effect of sulforaphane in animal model. Amyloid. 20, 7-12 (2013).
- Jackson, L. L. VTE on an elevated T-maze. J Comp Psychol. 36, 9 (1943).
- Kim, H. Y., et al. Taurine in drinking water recovers learning and memory in the adult APP/PS1 mouse model of Alzheimer’s disease. Sci Rep. 4, 7467 (2014).
- Paxinos, G., Franklin, B. J. . The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. 2nd edn. , (2001).
- Ledo, J. H., et al. Amyloid-beta oligomers link depressive-like behavior and cognitive deficits in mice. Mol Psychiatry. 18, 1053-1054 (2013).
- Laursen, S. E., Belknap, J. K. Intracerebroventricular injections in mice. Some methodological refinements. J Pharmacol Methods. 16, 355-357 (1986).
- Bromley-Brits, K., Deng, Y., Song, W. Morris water maze test for learning and memory deficits in Alzheimer’s disease model mice. J Vis Exp. , (2011).
- Figueiredo, C. P., et al. Memantine rescues transient cognitive impairment caused by high-molecular-weight abeta oligomers but not the persistent impairment induced by low-molecular-weight oligomers. J Neurosci. 33, 9626-9634 (2013).
- Haley, T. J., McCormick, W. G. Pharmacological effects produced by intracerebral injection of drugs in the conscious mouse. Br J Pharmacol Chemother. 12, 12-15 (1957).
- Harkany, T., et al. Neuroprotective approaches in experimental models of beta-amyloid neurotoxicity: relevance to Alzheimer’s disease. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 23, 963-1008 (1999).
- Wang, D., et al. The allosteric potentiation of nicotinic acetylcholine receptors by galantamine ameliorates the cognitive dysfunction in beta amyloid25-35 i.c.v.-injected mice: involvement of dopaminergic systems. Neuropsychopharmacology. 32, 1261-1271 (2007).
- Yamada, K., Nabeshima, T. Animal models of Alzheimer’s disease and evaluation of anti-dementia drugs. Pharmacol Ther. 88, 93-113 (2000).
- Cho, S. M., et al. Correlations of amyloid-beta concentrations between CSF and plasma in acute Alzheimer mouse model. Sci Rep. 4, 6777 (2014).
