Hier presenteren we een protocol voor directe stereotactische herseninfusie van amyloid-beta. Deze methodologie biedt een alternatief in vivo muismodel om de kortetermijneffecten van amyloid-beta op hersenneuronen aan te pakken.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Hier presenteren we een protocol voor directe stereotactische herseninfusie van amyloid-beta. Deze methodologie biedt een alternatief in vivo muismodel om de kortetermijneffecten van amyloid-beta op hersenneuronen aan te pakken.
Ziekte van Alzheimer is een neurodegeneratieve ziekte die vergrijzing. Een belangrijk neuropathologische kenmerken van de ziekte is de overproductie van amyloïd-beta en de afzetting van amyloid-beta plaques in de hersenen van getroffen individuen. Door de jaren heen hebben wetenschappers gegenereerd talrijke ziekte van Alzheimer muismodellen die proberen om de amyloid-beta pathologie repliceren. Helaas, de muismodellen slechts selectief de ziekte kenmerken na te bootsen. Neuronale dood, een prominent effect in de hersenen van patiënten met de ziekte van Alzheimer, merkbaar ontbreekt in deze muizen. Vormen van amyloïd-bèta die bewezen zeer toxisch voor neuronen zijn - - Daarom hebben wij en anderen een werkwijze voor infusie direct oplosbare oligomere species van amyloïd-beta toegepast stereotaxically in de hersenen. In dit rapport gebruiken we mannelijke C57BL / 6J muizen om deze chirurgische techniek van het verhogen van amyloid-beta niveaus in een select regio hersenen documenteren. Deinfusie doel de dentate gyrus van de hippocampus omdat hersenenstructuur, samen met de basale voorhersenen dat via het cholinerge circuit, is een van de gebieden van degeneratie bij de ziekte. De resultaten verheffen amyloïd-beta in de dentate gyrus via stereotactische infusie openbaren toename neuron verlies in de dentate gyrus binnen 1 week, terwijl er een bijkomende toename in celdood en cholinerg neuron verlies in het verticale been van de diagonale band van Broca van de basale voorhersenen. Deze effecten zijn waargenomen tot 2 weken. Onze gegevens suggereren dat de huidige amyloid-beta infusie model een alternatief muizenmodel voor regiospecifieke neuron death op korte termijn te pakken. Het voordeel van dit model is dat amyloid-beta kan worden verhoogd in een ruimtelijke en temporale manier.
Amyloid plaque afzettingen, die bestaan uit amyloid-beta (Aß 1-42), is een belangrijk kenmerk van de pathologie van de ziekte van Alzheimer (AD). Talrijke studies hebben aangetoond dat hoge giftigheidsniveaus van recombinant oligomeer Aß 1-42 opwekken neuronale dood, synaptische dystrofie, verlies en disfunctie; evenals leren en geheugen tekorten 1-4. Brain getroffen regio's zijn de hippocampus, de cortex en subcorticale structuren zoals de basale voorhersenen en de amygdala 5,6. Tot op heden zijn er meerdere transgene muismodellen die proberen te simuleren de Aß 1-42 pathologie van AD. Afhankelijk van het soort dieren die nuttig blijken bij het onderzoek select pathologische kenmerken van AD zijn. Helaas, met uitzondering van 2 transgene lijnen APP23 en 5XFAD deze muizen niet volledige replicatie neuronaal verlies, een sleutelaspect van AD. Zelfs met de neuronaal verlies waargenomen in APP23 en 5XFAD, de neuronale dood opmerved was subtiele, leeftijd afhankelijk, en geïsoleerde om een paar selecte regio's 7,8.
De directe infusie van oligomere Aß 1-42 in de wild-type muizenhersenen een uitstekend in vivo model dat de neuronale dood aspect van amyloidopathy 1,9,10 repliceert. In tegenstelling tot de vaak gebruikte transgene muismodellen de oligomere Aß 1-42 infuus model is ideaal voor acuut verheffen Aß 1-42 niveaus in een ruimtelijke en temporele manier. Het voordeel van wild-type muizen van dit model ondervangt potentiaalvereffening of bijwerkingen van de mutaties geïntroduceerd in transgene muizenlijnen. Past studies hebben aangetoond dat infusie toxische niveaus van Aß 1-42 in de hippocampus lokt neuron sterfte in de nabijheid van de injectieplaats binnen 1 week 1. Bovendien, in overeenstemming met de waarneming dat Aß 1-42 toxisch is voor cholinergische neuronen van de basale voorhersenen 11cholinergisch neuron (BFCN) populatie die uitsteekt naar de hippocampus verminderd 20-50% binnen 7-14 dagen na beta-amyloïde infusie 1,10 bij muizen, effectief waardoor de onderzoeken van geïsoleerde neuronale circuits in de hersenen. Aangezien BFCN project ipsilateraal aan de dentate gyrus van de hippocampus 12, grotendeels control / medium en oligomere Aß 1-42 oplossingen geïnjecteerd worden aan weerszijden van de hersenen toelaat vergelijkingen te maken tussen de linker en rechter hemisferen 1.
In dit rapport zullen we een gedetailleerde chirurgische en injectie methodologie voor volwassen wild-type C57BL / 6J muizen bieden. Deze muizenstam is gekozen vanwege zijn brede gebruik in onderzoek. Technisch gezien kan elk hersengebied worden gericht voor infusie, maar hier zullen we de dentate gyrus van de hippocampus als de doelstelling om de techniek te illustreren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
NB: Voor alle dierproeven, institutionele en nationale richtlijnen voor de verzorging en het gebruik van proefdieren werden gevolgd.
1. Bereid chirurgische instrumenten en oplossingen voor Heelkunde
2. Bereid Oligomere Aß 1-42
3. Bepaal Injectie Coördinaten
4. Stereotaxische Frame Setup
5. Bereiding van dieren
6. Chirurgie en Infusion
7. Animal verwijderen en postoperatieve zorg
8. Suture Removal
9. Animal Sacrifice en Tissue Processing
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De onderhavige werkwijze voor het bereiden van menselijke recombinant oligomeer Aß 1-42 oplevert oplosbare oligomere vormen bestaande uit monomeren, dimeren, trimeren en tetrameren (figuur 1A). Deze laag molecuulgewicht Aß 1-42 species, maar niet de vezels en plaques, hebben talrijke instellingen aangetoond giftigst neuronen 1,4,9,17-19 zijn. Om te bepalen of oligomere Aß 1-42 induceert neurondood in muizenhersenen Aß 1-42 (4 pi van 100 pM voorraado...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Om een succesvolle Aß 1-42 injectie bereiken van de experimentator of chirurg moet: 1) Gebruik aseptische techniek; 2) juist de hersenen regio van belang met nauwkeurige coördinaten vast te stellen; 3) kunnen de muis goed vast te de stereotactische frame hersenen genivelleerd in de AP en ML as; 4) de mogelijkheid om de micromanipulator werken met precisie; 5) zorgen voor een goede post-operatieve zorg. Als deze belangrijke stappen worden gevolgd met de muis moet de operatie zonder waarneembare infectie overle...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen.
Dit werk werd ondersteund door het Nationaal Instituut voor Neurologische Aandoeningen en Stroke verlenen NS081333 (tot CMT), Alzheimer's Association subsidie NIRG-10-171721 en het National Institute of Mental Health subsidie MH096702 (tot UH), en het National Institute on Aging gefinancierde Alzheimer's Disease Research Center aan de Columbia University pilot-subsidie AG008702 (naar YYJ en JB).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Ketamine HCl (100 mg/ml) | Henry Schein Medical | 1049007 | 100 mg ketamine per 1 kg dier |
| Xylazine (20 mg/ml) | Henry Schein Medical | niet beschikbaar | 10 mg xylazine per 1 kg dier |
| Buprenex (0.3 mg/ml) | Henry Schein Medical | 1217793 | 0.1 mg buprenex per 1 kg dier |
| Aβ1-42 | David Teplow/UCLA | niet beschikbaar | 100 μM; Deze amyloïde werd gebruikt in het artikel |
| Aβ1-42 | Bachem | H-1368 | Kan worden gebruikt in plaats van amyloïde uit het Teplow lab |
| Aβ1-42 | American Peptide | 62-0-80B | Kan worden gebruikt in plaats van amyloïde uit het Teplow lab |
| Scrambled Aβ1-42 | American Peptide | 62-0-46B | Kan worden gebruikt als controlepeptide voor vergelijking van Aβ1-42 |
| NU4 Antilichaam (Oligomere Amyloïde Antilichaam) | Gift van William Klein/Northwestern U. | niet beschikbaar | 1:2.000 verdunning |
| Anti-Amyloid Oligomere Antilichaam (Polyklonaal Konijn) | EMD Millipore | AB9234 | Kan worden gebruikt in plaats van Nu4; moet worden getest door de eindgebruiker |
| 6E10 Antilichaam (Monoklonaal Muis) (Amyloid Antilichaam) | Biolegend | sig-39320 | 1:1.000 verdunning |
| ChAT Antilichaam (Polyklonaal Geit) | Millipore | AB144P | 1:100 verdunning |
| DeadEnd Fluorometrisch TUNEL-systeem | Promega | G3250 | Volg de aanwijzingen van de fabrikant voor gebruik |
| Prolong Gold Antifade Reagens met DAPI | Invitrogen | P36935 | Gebruik bij het afdekken van dia's |
| Fluorogold | Fluorochrome, LLC | niet beschikbaar | 2% oplossing |
| Absolute Ethanol (200 proof) | Fisher Scientific | BP2818-4 | Voor het maken van 70% ethanol voor het ontsmetten |
| Novex 10-20% Tricine-gel | Life Technologies | EC6625BOX | Voor het scheiden van Aβ1-42 |
| Novex Tricine SDS-loopbuffer (10X) | Life Technologies | LC1675 | Voor het draaien van 10-20% Tricine-gels |
| Novex Tris-Glycine Transfer Buffer (25X) | Life Technologies | LC3675 | Voor het overbrengen van 10-20% Tricine-gels |
| SuperSignal Western Blot Enhancer | Thermo Scientific | 46640 | Voor het versterken van Aβ1-42 signaal; volg het protocol van de fabrikant |
| Protran BA79 Nitrocellulose Blotting Membraan, 0,1 μm | GE Healthcare Life Sciences | 10402088 | Voor het overbrengen van 10-20% Tricine-gels |
| Xcell SureLock Mini-Cell | Life Technologies | EI0001 | Elektroforese apparaat voor het draaien van 10-20% Tricine-gels |
| GenTeal Smeermiddel Ooggel | Novartis | niet beschikbaar | Om de muizenogen vochtig te houden tijdens de operatie; kan worden gevonden in lokale apotheekwinkels |
| [header] | |||
| Refresh Optive Smeermiddel Oogdruppels | Allergan | niet beschikbaar | Om de muizenogen vochtig te houden tijdens de operatie; kan worden gevonden in lokale apotheekwinkels; Kan worden gebruikt in plaats van GenTeal |
| Betadine | Stoelting | 50998 | Voor het ontsmetten |
| Ronde/toelopende Spatel | VWR | 82027-490 | Voor het openen van de muil van het dier |
| Bulldog Serrefines Klemmen (Kaak Dims. 9X1.6 mm; Lengte 28 mm) | Fine Science Tools | 18050-28 | Optioneel; Voor het scheiden van de hoofdhuid tijdens injectie |
| Rechte Fijne Schaar (Snijrand 25 mm; Lengte 11,5 cm) | Fine Science Tools | 14060-11 | Voor het snijden van de hoofdhuid |
| #3 Scalpel Handgreep | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| #11 Chirurgisch Blad | Fine Science Tools | 10011-00 | Voor het maken van een hoofdhuidsnede |
| Student Standaard Patroon Pincet (Tip Dims. 2,5x1,5 mm; Lengte 11,5 cm) | Fine Science Tools | 91100-12 | Voor het dichthouden van de hoofdhuid tijdens het hechten |
| Trimmer Combo Kit | Kent Scientific | CL9990-1201 | Voor het scheren van haar |
| T/Pump Warm Water Recirculator | Kent Scientific | TP-700 | Voor het opwarmen van het dier tijdens de operatie |
| Herbruikbare Verwarmingspad (5" x 10") | Kent Scientific | TPZ-0510FEA | Voor het bevestigen aan de T/Pump warm water recirculator om het dier tijdens de operatie te verwarmen |
| Snoerloze Micro Boor | Stoelting | 58610 | Gebruik 0,8 mm stalen boortjes om gaten in de schedel te boren |
| Lab Standaard Stereotaxic Instrument met Muis & Neonatal Rat Adapter | Stoelting | 51615 | |
| Alleen voor Muis Stereotaxic Instrument | Stoelting | 51730 | Kan dit in plaats van Stoelting Cat. #51615 gebruiken |
| Quintessential Stereotaxic Injector | Stoelting | 53311 | |
| Droge Glaskralen Sterilisator | Stoelting | 50287 | Voor het steriliseren van roestvrijstalen instrumenten |
| Steriele Chirurgische Drape (18" x 26") | Stoelting | 50981 | |
| Hamilton Spuit 50 ml, Model 705 RN SYR, NDL | Hamilton Company | 7637-01 | Voor her |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.