הדמית פליטת אור של neuroinflammation בעכברים טרנסגניים לאחר היקפיים הרכבה של אלפא-Synuclein סיבים
Summary
הזרקה היקפית של סיבים-synuclein אלפא לתוך הצפק או הלשון של Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) עכברים, המבטאים אלפא-synuclein אדם עם מוטצית A53T משפחתית בלוציפראז גחלילית, יכול לגרום בנוירופתולוגיה, כולל neuroinflammation , במערכת העצבים המרכזית שלהם.
Abstract
כדי ללמוד את ההתנהגות כמו-הפריון של synuclein אלפא misfolded, מודלי עכבר נדרשים המאפשרים שידור מהיר ופשוט של prionoids אלפא-synuclein, אשר גורם בנוירופתולוגיה בתוך מערכת העצבים המרכזית (CNS). כאן אנו מתארים כי intraglossal או זריקה intraperitoneal של הסיבים-synuclein אלפא לתוך bigenic Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) עכברים, אשר ביטוי יתר אלפא-synuclein אדם עם מוטציה A53T מן האמרגן חלבון הפריון ו גחלילית בלוציפראז מ האמרגן עבור חלבון גליה fibrillary חומצי (GFAP), מספיקה כדי לגרום למחלה neuropathologic. בהשוואה הומוזיגוטיים Tg (M83 + / +) בעכברים כי לפתח סימפטומים נוירולוגיים חמורים מתחיל בגיל של 8 חודשים, הטרוזיגוטיים Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) חיות להישאר חופשי של המחלה ספונטנית עד שהם יגיעו בגיל 22 חודשים. מעניין, הזרקה של סיבי synuclein-אלפא באמצעות intraperitoneאל מסלול מושרה מחל נוירולוגית עם שיתוק בארבעה מתוך חמש Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) עכברים עם זמן דגירה החציוני של 229 ± 17 ימים. חיות נושאים מחלות הראו פיקדונות חמורים-synuclein אלפא פוספורילציה במוחם וחוטי שדרה. הצטברויות של synuclein אלפא היו sarkosyl-מסיסות ו colocalized עם היוביקוויטין ו p62, ולוו תגובה דלקתית וכתוצאה מכך דבק astrocytic ו microgliosis. באופן מפתיע, חיסון של סיבי synuclein-אלפא לתוך הלשון היה פחות יעיל בגרימת מחלה עם רק אחד מחמש חיות מוזרקות מראות פתולוגיה-synuclein אלפא לאחר 285 ימים. הממצאים שלנו מראים כי חיסון באמצעות המסלול intraglossal ועוד זאת דרך המסלול intraperitoneal מתאים לגרום מחלה נוירולוגית עם סימני ההיכר הרלוונטיים synucleinopathies ב Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) בעכברים. זה מספק מודל חדש לחקר הפריון דמוי בפתוגנזה לגרוםפ לפי prionoids-synuclein אלפא ביתר פירוט.
Introduction
יש ראיות הולכות ומצטברים כי-synuclein אלפא יש מאפיינים דומים לאלו של חלבון הפריון, במיוחד ביכולתה-זרע עצמי להפיץ misfolding בין תאים לאורך מסלולים עצביים. מאפיין זה של synuclein אלפא גם נקרא "פריון דמוי" או "prionoid", והוא נתמך על ידי תצפיות וניסויים להשתלה, אשר מצביעים על ההדבקה של synuclein אלפא misfolded מנוירונים חולה כדי הושתל נוירונים בריאים 1, 2 , 3, 4. כמו כן הזרקה ישירה של-synuclein אלפא misfolded לתוך המוח או בפריפריה, למשל בשריר hindlimb או לדופן המעי, התוצאות התפשטות פתולוגיה אלפא-synuclein לחלקים הדיסטלי של 5 CNS, 6, 7, <sup class = "Xref"> 8, 9, 10. ניתחנו העברת prionoids-synuclein אלפא באמצעות מסלולים היקפיים בפירוט יותר התייחס לשאלה האם-synuclein אלפא misfolded עשויה neuroinvade העצבים המרכזית לאחר intraglossal יחיד או זריקה intraperitoneal, תכונה שבעבר הוכח עבור פריונים אבל לא עבור אלפא misfolded synuclein. לאחר ההזרקה של פריונים לתוך הלשון, neuroinvasion של CNS מושג באמצעות התפשטות לאורך העצב תת-הלשון של הלשון שמובילה את הגרעין של עצב תת-לשון, הנמצא בגזע המוח 11. כמו במודל של עכברים בחרנו Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) עכברים כי ביטוי יתר של מוטציה A53T של synuclein אלפא האדם מן האמרגן הפריון, ו גחלילית בלוציפראז בשליטה של האמרגן GFAP לפקח ההפעלה astrocytic ידי פליטת אור, כמו בעבר הראו במוח שלפריון נגוע עכברים 12. בידיים שלנו bigenic Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) עכברים לא לפתח מחלת עד 23 חודשים של גיל כפי שהוכח על ידי אחרים 13. זריקה אחת של סיבי-synuclein אלפא האנושי דרך intraglossal או מחלה נוירולוגית הנגרמת המסלול intraperitoneal עם פתולוגיה במוחם ואת מיתרי השדרה של Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) עכברים תומכים בהשערה כי prionoids-synuclein אלפא אפיונים חשובים עם פריונים 14.
Protocol
Representative Results
Discussion
הזרקה היקפית של סיבים-synuclein אלפא לתוך הצפק של Tg (M83 +/-: GFAP -luc +/-) עכברים מייצגים שיטה קלילה כדי לגרום פגיעה עצבית מלווית neuroinflammation לשחזר מאפיינים חשובים של synucleinopathies. באופן דומה, הזרקת הלשון מייצגת נתיב אחר neuroinvasion ידי prionoids-synuclein אלפא בעכברים טרנסגניים אב…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מודים אולגה שארמה, תרזה Hundt, והצוות של מתקני מיקרוסקופיה ובעלי חיים DZNE לקבלת תמיכה טכנית.
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 |
Referências
- 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).
