Artykuł zawiera kompleksowy protokół do wygenerowania modelu mysiego aktywacji immunologicznej matki (MIA) w celu zbadania wpływu wczesnego zapalenia w czasie ciąży na neurorozwój, w tym kluczowe wskaźniki, aby zapewnić niezawodność i powtarzalność.
Artykuł metodologiczny
Artykuł zawiera kompleksowy protokół do wygenerowania modelu mysiego aktywacji immunologicznej matki (MIA) w celu zbadania wpływu wczesnego zapalenia w czasie ciąży na neurorozwój, w tym kluczowe wskaźniki, aby zapewnić niezawodność i powtarzalność.
Zaburzenia neurorozwojowe (NDD) wynikają ze złożonych interakcji między czynnikami ryzyka genetycznymi i środowiskowymi, w tym prenatalną aktywacją odpowiedzi immunologicznej. Aktywacja odpowiedzi immunologicznej matki (MIA) u myszy jest szeroko stosowanym modelem do badania wpływu czynników środowiskowych na NDD; zmienność wyników eksperymentów ogranicza ich powtarzalność. Przedstawiamy tutaj standaryzowany protokół wywoływania MIA wcześnie w ciąży, w 9.5 dniu embrionalnym (E9.5) u myszy, uwzględniający wiele wskaźników kontroli jakości w celu oceny odpowiedzi immunologicznej i przewidywania wyników ciąży. Po podaniu kwasu poliinozynono-policytydynowego (poly(I:C)) ilościowo oznacza się cytokiny w surowicy matki, aby potwierdzić silną aktywację odpowiedzi immunologicznej, co pozwala na wykluczenie niskich respondentów. Trajektorie wzrostu masy ciała matek od E0.5 do E12.5 są przewidywalne dla żywotności miotu, przy czym matki, które urodziły miot, wykazują charakterystyczne wzorce przyrostu masy ciała, które różnią się od matek, które straciły miot. Zaobserwowaliśmy również, że dostawca zwierząt znacząco wpłynął na odpowiedź immunologiczną matki i żywotność miotu, podczas gdy formuła poly(I:C) nie była istotnym czynnikiem. Łącznie, protokół zapewnia strategie poprawy powtarzalności wczesnego modelu MIA w ciąży i żywotności potomstwa poprzez monitorowanie odpowiedzi immunologicznej matki i zmian wagi, oraz kontrolę dostawców zwierząt, aby ostatecznie badać wpływ prenatalnej aktywacji odpowiedzi immunologicznej na neurorozwój.
Obecne badania nad skojarzeniem z całym genomem wykryły setki alleli ryzyka, przetasowań chromosomowych i wariantów liczby kopii, które przyczyniają się do podatności na zaburzenia neurorozwojowe (NDD)1,2,3,4,5. Jednak zmiany genetyczne powodują tylko niewielką część zwiększonego ryzyka, a duże warianty liczby kopii o silniejszych powiązaniach z chorobą dotyczą tylko niewielnego procentu przypadków6. Co więcej, badania epidemiologiczne na ludziach wykazują, że czynniki stresujące we wczesnym życiu, takie jak zapalenie prenatalne, zwiększają ryzyko postawienia diagnozy NDD7,8,9. Dlatego jest dobrze znane, że czynniki środowiskowe współpracują z czynnikami ryzyka genetycznego w etiologii NDD, a modele na myszach są ważnym narzędziem do rozdzielania wkładu czynników ryzyka genetycznego i środowiskowego w rozwój mózgu i ryzyko choroby. Podczas gdy modele zwierzęce oceniające czynniki ryzyka genetycznego dla NDD są powszechnie akceptowane ze względu na ich solidne i powtarzalne wyniki, modele oceniające ryzyko środowiskowe mają problemy ze standaryzacją i zmiennością w wynikających fenotypach, takich jak różnice behawioralne czy neuroanatomiczne u potomstwa MIA10,11,12,13,14,15,16,17. Na przykład kluczowe parametry eksperymentalne, takie jak czas trwania ciąży w momencie wyzwania odpowiedzi immunologicznej, zmienność w typie i dawkowaniu stymulacji immunologicznej, reakcje cytokinowe matki i zmienność miotu, takie jak odporne i podatne potomstwo, znacząco wpływają na wyniki eksperymentu, ale nie zawsze są uwzględniane w opisach metodologicznych. Prezentowany jest tutaj standaryzowany protokół do wywoływania wczesnego ciążowego aktywacji odpowiedzi immunologicznej matki (MIA) u myszy, włączając wiele kontroli jakości, aby zapewnić rygor i powtarzalność przy badaniu, jak wczesne w życiu stres immunologiczny wpływa na neurorozwój i wyniki zdrowotne.
Naszymi celami jest przedstawienie protokołu, aby 1) poprawić niezawodność modelu MIA i 2) scharakteryzować zmienne, które mogą przyczyniać się do heterogeniczności eksperymentalnej. U gryzoni MIA jest zwykle indukowana przez ogólnoustrojowe podawanie stymulatorów odpowiedzi immunologicznej, takich jak kwas poliinozynowo-policytydynowy (poly(I:C)), imitator wirusa, lub lipopolisacharyd (LPS), imitator bakterii, w różnych punktach czasowych ciąży, w tym w 9,5 dniu zarodkowym (E9.5), E12.5, E15.5, E17.5 i więcej18,19. Te manipulacje indukują silną odpowiedź cytokinową matki, która zmienia neurorozwój płodu i prowadzi do fenotypów behawioralnych i molekularnych wskazujących na NDD20,21,22,23. Jednak wiele badań nie rutynowo ocenia odpowiedzi immunologicznej matki, co sprawia, że potwierdzenie siły lub spójności indukcji MIA w poszczególnych eksperymentach jest trudne12,14,24. Aby temu zaradzić, ustaliliśmy wiele metryk kontroli jakości i wyznaczyliśmy próg dla reakcji matki na MIA w 9,5 dniu ciąży na podstawie poziomów cytokin mierzonych w surowicy matki po stymulacji immunologicznej poly(I:C). Nasze podejście pozwala na bardziej precyzyjne dawkowanie stymulatora odpowiedzi immunologicznej i na identyfikację oraz wykluczenie nisko- lub niereagujących, co ostatecznie poprawia niezawodność i solidność modelu. Chociaż rzadko dyskutuje się o tym w dziedzinie, niska żywotność miotu jest znaną ograniczającą cechą modelu MIA, szczególnie przy indukcji w 9,5 dniu ciąży. Podczas gdy indukcja w środku ciąży (E12.5) może poprawić żywotność miotu, naszym celem jest ustalenie punktów kontrolnych podczas wczesnej indukcji MIA, które mogą pomóc przewidzieć żywotność miotu i dodatkowo zidentyfikować zmienne, które zwiększają sukces reprodukcyjny.
MIA jest cennym modelem do badania wpływu środowiska na neurorozwój, ponieważ, w przeciwieństwie do modeli in vitro, które izoluje komórki od ich otoczenia, MIA wykorzystuje środowisko macicy do badania wpływu na neurorozwój potomstwa. Podczas gdy MIA jest często używana samodzielnie do modelowania NDD, może być również łączona z modelami genetycznymi lub dodatkowymi stresorami we wczesnym życiu, oferując wgląd w złożoną interakcję między genami i środowiskiem lub powtarzającymi się stresorami środowiskowymi. Badania łączyły MIA z gryzoniami posiadającymi genetyczne warianty ryzyka NDD, takimi jak DISC1, CNTNAP2 i SHANK3, aby wykazać synergistyczną interakcję międz
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty na zwierzętach przeprowadzono zgodnie z wytycznymi etycznymi na Uniwersytecie Oklahomy i zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i ich Użytkowania (IACUC). Zwierzęta były trzymane w indywidualnie wentylowanych klatkach na podłożu z celulozy o grubości 1/8 cala, z dostępem ad libitum do pokarmu i wody, a klatki zostały wzbogacone o materiał zagnieżdżający, w tym gniazdo i domek. Hodowla zwierząt jest utrzymywana na cyklu świetlnym 14 godzin włączonego, 10 godzin wyłączonego, zgodnie z Jackson Laboratory, aby odzwierciedlić okres późnej wiosny, szczytową sezonu rozrodczego myszy.
Zobacz Tabela 1 na konkretne pola danych do zebrania w trakcie całego protokołu. Odwołaj się do uzupełniającej tabeli statystycznej (Tabela uzupełniająca 1) i GitHub (https://hayes-lab.github.io/2026_Camfield_JoVE/) dla szczegółowych analiz statystycznych.
Tabela 1: Przykładowa karta zbioru danych. Szablon ważnych danych do zebrania podczas generowania modelu MIA. Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać tę tabelę.
1. Generowanie terminowych ciąż
2. Przygotowanie kwasu poliinozynowo-policytydylowego (poli(I:C))
3. Wstrzykiwanie poli(I:C)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Po podaniu poli(I:C) lub fizjologicznego roztworu soli w E9.5 oceniano stężenie cytokin w surowicy matki, aby wyznaczyć efektywność i pewność indukcji MIA (Rysunek 2). Samice MIA wykazywały znacząco podwyższone poziomy interleukiny-6 (IL-6) w porównaniu do samic CON (Rysunek 2A). Ponadto, ocena stężenia IL-6 pozwoliła na wykluczenie samic MIA, które nie spełniały wcześniej określonego progu 1000 pg/mL. Dlatego też pomiar IL-6 służy jako wartościowy biomarker do ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym protokole ustaliśmy punkty kontrolne, aby zwiększyć wydajność, solidność i odtwarzalność wczesnego modelu aktywacji immunologicznej matczynego układu odpornościowego (MIA), koncentrując się na matczynych reakcjach cytokinowych, trajektoriach wzrostu masy ciała i zmiennych eksperymentalnych wpływających na wyniki ciąży. Nasze wyniki pokazują, że MIA wywołuje różne reakcje immunologiczne u matki, przy czym IL-6 służy jako wiarygodny biomarker do identyfikacji matek z nieoptymalną aktywacją immunologiczną. Około 31% m...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają żadnych konfliktów interesów do ujawnienia.
Badanie zostało hojnie sfinansowane dzięki K01 od NIH (K01AG087810), grantowi inicjatywy ciążowej Burroughs Wellcome Fund Next Gen (1266845) oraz pilotażowemu premio COBRE (P20GM134973). Rysunek 1 został stworzony za pomocą BioRender.com.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
```html
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Waga zwierzęcia | Kent Scientific | SCL-4000 | Do ważenia mci |
| Strzykawki do insuliny BD Lo-Dose U-100 - 28G | Fisher Scientific | 14-826-79 | Do PIC, iniekcji dootrzewnowej |
| Samicze myszy C57BL/6J | The Jackson Laboratory | 000664 | Wiek 10-12 tygodni, dziewicze |
| Samce myszy C57BL/6J | The Jackson Laboratory | 000664 | Samce do rozmnażania |
| Samicze myszy C57BL/6NCrl | Charles River Laboratories | 027 | Wiek 10-12 tygodni, dziewicze |
| Wirówka (laboratoryjna 24-miejscowa) | Eppendorf | 5425 R | Odwirowanie krwi do pobrania surowicy |
| Platforma dokumentacji danych | Airtable, Microsoft Excel itp. | Przechowywanie ważnych danych, takich jak wagi, czas wstrzyknięcia itp. (Tabela 1) | |
| Cyfrowa kąpiel sucha - jednoblokowa | Medicus Health | 5277M1 | Używa się do podgrzania PIC przed wstrzyknięciem |
| Rurki Eppendorf - 1,5 mL | Eppendorf | 30123611 | Używa się podczas rozcieńczania PIC do stężeń początkowych i roboczych |
| Gazowe gąbki Fisherbrand | Fisher Scientific | MSD-1400250 | Używa się do zatrzymania krwawienia ogona po pobraniu krwi |
| Mała sonda Fisherbrand 6 cali | Fisher Scientific | 13-820-026 | Używa się do zatyczki |
| HydroGel | Clear H20 | 70-01-5022 | Dodatek po wstrzyknięciach |
| Niezalaniany zestaw ELISA do pomiaru IL-6 myszy | Thermo Fisher Scientific | 88-7064-88 | Ilościowa ocena stężenia IL-6 w surowicy matczynej |
| Niska forma becherek polipropylenowych Nalgene Griffin | Thermo Fisher Scientific | 1201-1000PK | Umieszczanie myszy w becherce podczas ważenia |
| Poly(I:C) (LMW) | Invivogen | tlrl-picw | PIC (LMW) do wstrzyknięcia MIA |
| Sól sodowa kwasu poliinozynowo-policytydylowego | Sigma | P9582 | PIC (Sigma) do wstrzyknięcia MIA |
| Ostrza skalpelowe, nr 22, 10-pakiet | Home Science Tools | DE-SC22BLD | Używane do odcięcia końca ogona w celu pobrania krwi |
| Chlorku sodu 0,9% (Fizjologiczny roztwór soli), USP, klasa sterylna, Cytiva Hyclone | Cytiva | Z1376 | Wstrzykiwanie do generowania myszy kontrolnych |
| Platforma do odcięcia ogona | Braintree Scientific, Inc. | IL-200 | Prawidłowe trzymanie myszy podczas krwiopociągów |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries, Inc. | SI-0236 | Wirowanie PIC po rozcieńczeniu |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie