Интрацеребровентрикулярное инъекция амилоид-бета пептидов у нормальных мышей с болезнью Альцгеймера Остро индуцируют подобные когнитивные дефициты
Summary
Амилоида-β (Ар) -injected животная модель делает возможным введение определенного количества и видов A & beta фрагментов и уменьшает индивидуальные различия внутри каждой исследуемой группе. Этот протокол описывает интрацеребровентрикулярное (ICV) инъекции А без стереотаксической инструментов, что позволяет производство болезни Альцгеймера-подобных поведенческих нарушений у нормальных мышей.
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
Учитывая, что амилоид-бета (Ар) является патологическим признаком болезни Альцгеймера (AD), разработка моделей AD животных была сосредоточена на нервной оверэкспрессии A & beta. Поскольку мутации в амилоидного белка – предшественника (АРР) или пресенилина (PS) приводят к нарушению равновесия Ар и в конечном счете к патогенез семейной AD 1, мышиные модели с участием APP или PS мутации гена были общепринятыми. Среди широкого спектра трансгенных мышей, прототипами мышиные модели включают в себя следующее: TG2576, PDAPP, APP / PS1 и APP23. В головном мозге у таких мышей обычно имеют агрегации и Ар в конечном итоге старческих бляшек; формирование бляшек сопровождается значительным когнитивных нарушений, таких, что они показывают низкую эффективность в поведенческих тестах обучения и памяти. Поколение с использованием трансгенных мышей, которые естественным образом имитировать патологии человека AD, таким образом, способствовал исследованию AD общества, что позволяет нам контролировать прогрессирование диСиз. Тем не менее, с использованием трансгенных мышей , неэкономично и требует много времени , поскольку она занимает месяцы для мышей развивать A & beta ; бляшками и даже больше , чтобы показать , Ар-индуцированной Synaptic или поведенческие отклонения 2,3. Первоначально разработан как альтернатива для преодоления недостатков трансгенных мышиных моделей, нетрансгенные модели также широко используются из-за их различных преимуществ. Модели патоген-индуцированной AD может быть получен путем прямой инъекции A & beta; в мозг, в то время как AD-как когнитивные нарушения также могут быть вызваны другими химическими и физическими средствами, такими как инъекции нейротоксических соединений, таких как скополамин, индукции очагов поражения в познании , связанных с таких областях, как гиппокамп, либо коркового повреждения 4. Тем не менее, не патогенны индукция когнитивных нарушений не точно отражает фундаментальную патофизиологии нашей эры; вместо этого, он имитирует только его симптоматические результаты. В отличие от этого, модель А. Д. патоген-индуцированной, А46; -injected модель мыши, может не только показать AD-подобные поведенческие отклонения, но также может демонстрировать, Ар патологию общий признак разделяемое семейного и спорадического нашей эры.
Несмотря на трудности, чтобы визуализировать Ар бляшек в тканях мозга, самое большое преимущество Ар-впрыскивается модель, которая делает его привлекательным для исследования АД является его управляемость. Исследователи могут отсеять индивидуальные различия в моделях мыши, которые могут привести к ошибочным данным в исследованиях, связанных с наркотиками. Своевременное медикаментозное лечение включается в зависимости от механизма кандидата препарата; разработать, ингибитор агрегации Ар может быть применен до инъекции А. Кроме того, исследователи могут предположить, что патогенный преобразование, которое возникает после того, как Ар инъекции происходит от воздействия, так как Ар другие факторы, жестко контролируются, в том числе индивидуальные различия.
В этом протоколе, яркое описание часоввл индуцировать AD-подобный фенотип у нормальных мышей через A & beta; интрацеребровентрикул (ICV) инъекции без стереотаксической инструментов представлена. Сведение к минимуму вносимые спровоцированного повреждения ткани мозга имеет важное значение для предотвращения возможности структурного повреждения и поражения индуцированных воспалением. Отсутствие навыка в обращении мыши приводит к неожиданным нейроповреждения. Кроме того, методы, обеспечивающие соответствующий угол и глубину, чтобы достичь в процессе инъекции, особенно важны для обхода частых ошибок. В дополнение к детальным, яркое объяснение инъекции ICV, надежность модели, рассчитанной по следующим протоколом также может быть проиллюстрирована в следующих разделах. Следующий протокол может быть надежным и легко понять инструмент, который вносит свой вклад в исследования AD, тем самым обеспечивая ступенькой, что в конечном счете может привести к значимому открытию для AD общества.
Protocol
Representative Results
Discussion
Наиболее важным шагом в этом протоколе является ICV инъекция A & beta. Этот протокол предназначен для введения A & beta в ICV области мышей без стереотаксической инструментов 11,12. Перед началом эксперимента, предварительный период практики инъекций с синим красителем вместо A & beta; д?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано грантом Кореи медицинских технологий R & D проекта через Институт Корея Индустрия здоровья развития (Хиди), финансируемого Министерством здравоохранения и социального обеспечения, Республики Корея (номер гранта: 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).
