حقن Intracerebroventricular من الببتيدات اميلويد β في الفئران العادية للحث تماما العجز الإدراكي الزهايمر تشبه
Summary
واميلويد β (Aβ) -injected نموذج حيواني تمكن الإدارة من كمية وأنواع من شظايا Aβ محددة ويقلل الفروق الفردية داخل كل مجموعة الدراسة. يصف هذا البروتوكول حقن intracerebroventricular (ICV) من Aβ دون أدوات المجسم، مما يتيح للإنتاج الانحرافات السلوكية الزهايمر تشبه في الفئران العادية.
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
وبالنظر إلى أن اميلويد β (Aβ) هي السمة المميزة المرضية لمرض الزهايمر (م)، وقد ركزت على تطوير نماذج حيوانية م على overexpression العصبي للAβ. بسبب طفرات في بروتين اميلويد السلائف (APP) أو presenilin (PS) يؤدي إلى اضطراب في التوازن Aβ وفي نهاية المطاف إلى التسبب في العائلي 1 م، نماذج الماوس التي تنطوي على APP أو PS الطفرات الجينية تم المقبولة عموما. من بين مجموعة واسعة من الفئران المعدلة وراثيا، وتشمل نماذج الماوس نموذجية ما يلي: TG2576، PDAPP، APP / PS1 وAPP23. في الدماغ، هذه الفئران تظهر عادة تجميع Aβ لويحات خرف في نهاية المطاف. ويتبع تشكيل لوحة من الضعف الادراكي كبير بحيث أنها تظهر ضعف الأداء في الاختبارات السلوكية في التعلم والذاكرة. وهكذا ساهمت توليد باستخدام الفئران المعدلة وراثيا التي تحاكي بشكل طبيعي علم الأمراض AD الإنسان في مجتمع البحث AD من خلال السماح لنا لرصد التقدم من ديsease. ومع ذلك، باستخدام الفئران المعدلة وراثيا غير اقتصادية وتستغرق وقتا طويلا لأنه يستغرق شهورا للفئران لتطوير لويحات Aβ وحتى وقتا أطول لتظهر متشابك الناجم عن Aβ أو الانحرافات السلوكية 2،3. وضعت أصلا كبديل للتغلب على أوجه القصور في نماذج الفئران المعدلة وراثيا، كما تستخدم نماذج غير المعدلة وراثيا عادة بسبب مزاياها متميزة. نماذج AD-الناجم عن العوامل المسببة للأمراض يمكن أن تنتج عن طريق الحقن المباشر للAβ في الدماغ، في حين يمكن أيضا أن تسبب العجز المعرفي مثل م من قبل الكيميائية والفيزيائية وسائل أخرى مثل الحقن المركبات السمية العصبية مثل سكوبولامين، تحريض الآفات في المجالات ذات الصلة الإدراك مثل الحصين، أو الضرر القشرية 4. ومع ذلك، لا تعكس تحريض غير المسببة للأمراض من الضعف الادراكي بدقة الفيزيولوجيا المرضية الأساسي للم. بدلا من ذلك، فإنه يحاكي فقط نتائجها الأعراض. في المقابل، نموذج AD-الناجم عن العوامل المسببة للأمراض، وهناك46؛ نموذج الفأر -injected، لا يمكن إلا أن تظهر الانحرافات السلوكية مثل م ولكن يمكن أيضا يحمل علم الأمراض Aβ، الميزة المشتركة بين العائلي ومتفرقة م.
وعلى الرغم من صعوبة تصور لويحات Aβ في أنسجة المخ، أكبر فائدة من طراز حقن Aβ أن يجعلها جذابة للتحقيق م هي التحكم فيها. يمكن للباحثين تخلص من الفروق الفردية في نماذج الفئران يمكن أن يؤدي إلى بيانات خاطئة في الدراسات المتعلقة بالمخدرات. يتم تمكين العلاج من تعاطي المخدرات في الوقت المناسب اعتمادا على آلية للعقار مرشح. أن تضع، يمكن تطبيق المانع من Aβ التجميع قبل حقن Aβ. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمحققين أن نفترض أن تحول الممرض الذي يطرح نفسه بعد حقن Aβ مشتق من التعرض Aβ لأن العوامل الأخرى لرقابة مشددة، بما في ذلك الفروق الفردية.
في هذا البروتوكول، وصفا حيا من حآه للحث على النمط الظاهري مثل م في الفئران العادية عبر Aβ intracerebroventricular (ICV) حقن بدون الات المجسم يرد. تقليل الضرر الناجم عن أنشطة الإدراج إلى أنسجة المخ ضروري لمنع احتمال الضرر الهيكلي والتهاب الناجم عن الآفة. وعدم وجود مهارة في التعامل مع الماوس يؤدي إلى الإصابة العصبية غير متوقعة. وعلاوة على ذلك، والتقنيات التي تمكن من زاوية وعمق المناسبة لتحقيقها خلال حقن ذات أهمية خاصة للتحايل على الأخطاء المتكررة. وبالإضافة إلى ذلك، شرح حية مفصل لحقن ICV، ويتضح أن الاعتماد على نموذج التي تنتجها بروتوكول التالي أيضا في الأقسام التالية. بروتوكول التالية يمكن أن تكون أداة موثوقة وسهلة الفهم الذي يسهم في البحوث م، وبالتالي توفير وسيلة للتقدم التي يمكن أن تؤدي في نهاية المطاف إلى اكتشاف معنى للمجتمع الميلادي.
Protocol
Representative Results
Discussion
أهم خطوة في هذا البروتوكول هو حقن ICV من Aβ. تم تصميم هذا البروتوكول لحقن Aβ في المنطقة ICV من الفئران بدون الات المجسم 11،12. قبل بدء التجربة، يجب أن فترة أولية من الحقن الممارسة مع صبغة زرقاء بدلا من Aβ تتم لتحقيق البراعة الكافية. مباشرة بعد الحقن، فمن الضروري للتحقق ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا البحث من خلال منحة من كوريا صحة التكنولوجيا R & D المشروع من خلال معهد صناعة الصحة الكورية للتنمية (KHIDI)، بتمويل من وزارة الصحة والرعاية الاجتماعية، وجمهورية كوريا (رقم المنحة: 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 |
References
- 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).
