Summary
アミロイドβ（Aβ）は、動物モデルが定義された量とAβ断片の種の管理を可能にし、各研究グループ内の個人差を低減-injected。このプロトコルは、正常マウスにおけるアルツハイマー様の行動異常の製造を可能にする、定位楽器なしでAβの脳室内（ICV）注射を説明しています。
Introduction
アミロイドβ（Aβ）は、アルツハイマー病（AD）の病理学的特徴であることを考慮すると、ADの動物モデルの開発は、Aβの神経の過剰発現に焦点を当ててきました。アミロイド前駆体タンパク質（APP）またはプレセニリン（PS）の変異はAβの平衡の乱れに、最終的に家族性AD 1の病因につながるので、APPまたはPS遺伝子変異を伴うマウスモデルは、一般的に受け入れられています。 TG2576、PDAPP、APP / PS1とAPP23：トランスジェニックマウスの広い範囲の中で、原型のマウスモデルは、以下を含みます。脳では、これらのマウスは、一般的に、Aβ凝集し、最終的に老人斑を示します。プラーク形成は、彼らが学習と記憶の行動試験に劣った性能を示すように、かなりの認知障害が続いています。自然に人間のAD病理を模倣するトランスジェニックマウスを用いての生成は、このようにディの進行をモニターするために私達を可能にすることにより、ADの研究、社会に貢献してきましたsease。それは、Aβ斑を発症するマウスについてヶ月かかり、より長いAβ誘発性シナプスまたは行動異常2,3を表示するためしかし、トランスジェニックマウスを使用して不経済であり、時間がかかります。元々のトランスジェニックマウスモデルの欠点を克服するための代替手段として開発され、非トランスジェニックモデルはまた、一般的に、それらの明確な利点のために使用されています。 ADのような認知障害は、他の化学的および物理的手段、例えばかかるスコポラミン、病変の誘導のような神経毒性化合物の注射などによってトリガすることができる一方、病原体誘導性のADモデルは、脳内のAβの直接注入することにより製造することができますこのような海馬のような認知関連分野で、または皮質損傷4によります。しかし、認知障害の非病原性誘導は正確にADの根本的な病態生理を反映するものではありません。その代わりに、それだけで、その症候成果を模倣します。対照的に、病原体誘導性のADモデル、A46; -injectedマウスモデルは、AD様行動異常を示すことができるだけでなく、Aβ病理学、家族性および散発性ADによって共有される共通の特徴を示すことができます。
脳組織内のAβプラークを可視化する難しさにもかかわらず、ADの調査のために、それが魅力的Aβを注射したモデルの最大の利点は、その制御性です。研究者らは、薬物関連の研究に誤ったデータにつながる可能性マウスモデルにおける個人差を取り除くことができます。タイムリーな薬物治療は、候補薬物のメカニズムに応じて有効になっています。詳しく説明するように、Aβ凝集の阻害剤は、Aβの注入の前に適用することができます。さらに、研究者らは、他の要因が密接に個人差を含めて、制御されているため、Aβの注射後に生じる病原性形質転換は、Aβの暴露に由来することを想定することができます。
hのこのプロトコルでは、鮮やかな説明OWが提示され、定位楽器ずにAβの脳室内（ICV）注射を介して、正常なマウスにおけるAD様の表現型を誘導します。脳組織への挿入誘発損傷を最小化することは構造的損傷および病変誘発性炎症の可能性を防ぐために不可欠です。マウス操作でのスキルの不足が予想外の神経細胞損傷につながります。また、注入中に達成することが適切な角度と深さを可能にする技術は、頻繁なミスを回避することが特に重要です。 ICV注入の詳細、鮮明な説明に加えて、以下の手順により作成したモデルの信頼性は、以下のセクションに示されています。以下のプロトコルは、それによって最終的にADの社会のために意味のある発見につながる可能性が踏み台を提供し、ADの研究に貢献し信頼性の高い、容易に理解ツールである可能性があります。
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Protocol
全ての動物実験は、実験動物の管理と使用に関する健康ガイドの国立研究所に従って行う（NIH出版番号8023、1978年改訂）との制度的動物実験委員会の動物実験委員会としました。 KIST（ソウル、韓国）。
1.動物の準備
- 7週齢の雄性ICRマウス（またはC57BL / 6）のグループを準備します。
- マウスは恒常性を回復するために輸送した後、3-7日間順化過程を経て行きましょう。一般に、各ケージに4-5匹のマウスのグループを配置し、12月12日時間の明/暗サイクルで、22から23°Cと40％の湿度でそれらを維持します。水や食料を自由に提供します。
注：順化プロセスは、新しい住宅、食料、水、および臭いだけでなく、新しいケージと光周期に出荷と適応のストレスからの回復を可能にすることが重要です。この実験では、マウスはのSpeに位置する個別換気ケージ（IVCS）に収容しましたcific病原体フリー（SPF）グレードの施設 - 各マウスを秤量し、その重量平均から±10％を外れた被験者を除外します。
- 二つのグループに被験者を分割：車両注射群（Aβを（ - ））およびAβ注射群（Aβ（+））。実験は、特定の薬物候補の有効性を試験する場合、4つのグループにマウスを分ける：（1）Aβ（ - ）/薬（ - ）、（2）Aβ（ - ）/薬（+）、（3） Aβ（+）/薬（ - ）、および（4）Aβ（+）/薬（+）。
2.Aβペプチドの準備
- 任意の凝集体を溶解するために、 図6のペプチドが均質にするために予冷1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール（HFIP）を用いて、化学合成5を介して、または商業的供給源に由来するAβペプチドを、治療。
- （室温で）5分間水浴超音波処理中のAβ/ HFIP溶液を、穏やかに渦を超音波処理し、室温で30分間この溶液をインキュベートします。完全に窒素で蒸発によってHFIPを削除します使用するまで-80℃で均質なAβを格納します。
- Aβモノマー調製：1mMのAβのジメチルスルホキシド（DMSO）ストックを作成し、リン酸緩衝生理食塩水（PBS）で10倍に希釈し（100μMAβ、10％DMSO、90％PBS）。
- Aβオリゴマーを準備します。
- それぞれ、3または7日間37℃で（ステップ2.2）（Aβ（1-42）またはAβ（1-40）を含む）、Aβのモノマー溶液をインキュベートします。
- インキュベーション期間中の水の蒸発を防ぐために加湿環境を提供するために、湿った紙タオルを含有するジッパーバッグに封管中Aβ溶液を置き。
- 未修飾タンパク質6の光誘導架橋とドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）により調製Aβオリゴマーを確認します。
- 車両ICV注入のための10％のDMSOを含む対照PBS溶液を準備します。
3.シリンジの準備
注：パラフィルムの圧縮は、3.6ミリメートルの腹を超える注入の深さにつながります。針の挿入中に圧縮されることからパラフィルムを防止するために、密に針を複数回折り返します。
4.Aβを注射したマウスモデルの準備
注：無菌状態を維持し、70％エタノールおよびUV露光を使用して、ICV注入のためのすべての手術器具を滅菌するために消毒剤で術野を清掃してください。
- キシラジン（20ミリグラム/ kg）およびチレタミンの混合物の腹腔内注射によってマウスを麻酔・塩酸/ゾラゼパム・ICV注入前のHCl（80ミリグラム/キログラム）。麻酔をかけながら、その体温を維持し、足ピンチ応答を評価することにより、十分な麻酔を確認するために暖かいマットの上にマウスを置きます。
- 滅菌PBSは、手順（ 図1B）の間に角膜の乾燥を防ぐために、両眼に低下し適用します。
- difficuの場合には、それらの表面上の複数のまっすぐな垂直線を描画することにより、2つのミラーを準備しますLTY垂直に注射器を注入します。
- 右隣のマウスの体と他の（M2）に頭の前で1ミラー（M1）を配置します。マウスの2つの眼の間の架空の正中線にM1を平行に保ち、2面が90°の角度（ 図1C）を形成するように、M1に対して垂直にM2を手配。研究者が右利きの場合は、マウスの左側にM1を配置します。研究者が左利きされている場合は、マウスの右側にM1を配置します。
- マウスの額の真ん中に70％エタノールをスプレーし、乾いた綿棒でそれをこします。アルコールの蒸発に体温を下げる回避するために、額の面積が大きすぎる濡らさないでください。
- きれいな綿棒を使用して、2％クロルヘキシジン溶液で額に同じ領域を拭いてください。 3回ずつの合計のためのアルコールとクロルヘキシジンとscrubbingsを繰り返します。
注：必要に応じて、possiを最小限にするために、マウスの額の毛を剃ります汚染の性 - ブレグマの位置を確認します。
- 親指と人差し指を使用して、しっかりと、額の皮膚を押したまま直接両眼が突出する程度には2つの目の上。ピンと張った額を作り、皮膚の下の頭蓋骨の動きを最小限に抑えるために背中の皮膚をドラッグします。
- マウスの両目とポイント親指と人差し指の大会、ブレグマ：3つの頂点を割り当てることによって、目に見えない三角形を形成します。 （ 図 1B、赤矢印：ブレグマ）
- テープを測定して注入ポイントを見つけます。-1.0±0.06ブレグマへミリメートルの後方、矢状縫合に横1.8±0.1ミリメートル、深さが2.4ミリメートル（ 図1D、青い星：各半球内注入ポイント）。 （：-0.9ミリメートルの後方、横1.7ミリメートル、深さが2.2ミリメートルB6マウスの場合）
- 偶発的空気注入を回避するために、過剰な溶液を用いて10μlのAβ溶液または車両で注射器を埋めます。
- 目で注射器を配置電子注入ポイント（プロトコル4.7を参照）。注入点の平面に対して垂直に注射器を作ります。位置合わせは、固定された視点（ 図1C）からミラーに描かれた線との両方のミラーでの注射器のイメージを反映しています。
- パラフィルムラッピングが皮膚に到達するまで針を挿入し始めます。
- 着実に手保持注射器を保持し、一時停止することなく、ゆっくりと5秒かけて、Aβの溶液または車両の5μLを注入するためにもう一方の手を使用しています。注射器は、全体に垂直なままでいることを確認します。注入が完了した後、拡散のために注射器を取り外す前に、3〜5秒待ってください。
- 元の三角形の位置を仮定すると、不要な動きから頭蓋骨を保護するために適度な圧力をかけます。傾くことなく、注射器を取り外します。
- 回復のために暖かいパッド上にAβを注入したマウスを置き、その胸骨横臥位を維持。それが意識を取り戻すまで、無人、マウスを放置しないでください、そしてmを返しませんそれは完全に回復するまで非外科的マウスを含むケージにウーズ。
- ステップ3.3から3.6に従った注射器を洗います。
- 術後のマウスの移動を監視し、5〜7日間、マウスにおける感染症や病気の兆候を確認してください。
ICV領域への図1.Aβインジェクション （A）未修正の注射針と比較して、パラフィルムでラップされた注射針。 （B）PBSは乾燥を防ぐために、目に落下します。親指、人差し指でマウスの額に形成される三角形、およびマウスの両眼だけでなく、それぞれの眼から等距離虚正中。注射針の垂直注入を補助するために表面上に描かれた複数の縦線との（C）は、2つのミラー（M1及びM2）。 （D）注入点を持つ三角形、インド系マウスの各半球上（矢状ブレグマから-1.0±0.06ミリメートルと1.8±0.1ミリメートル）青い星のようにated。緑の矢印：パラフィルム、赤矢印：ブレグマこの図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
Y迷路と脳の分析によって、Aβの注射の5確認
- Y迷路試験3,7,8によってAβを注射したマウスのワーキングメモリを評価します
- 記憶障害の発症のための注射後3日待ってください。
- 3つの同一の腕を持つ黒いプラスチックの迷路を使用して、Y迷路テストを実行し、標識、B、およびC、それぞれの迷路の中心から120°の角度で分岐するうち（幅×長さ×高さ10cmの×40 ×12センチセンチ）。
- スタートアーム（アームA）でマウスを置き、被験者が自由に8分間迷路を探索することができます。
- 各アームにエントリの数を測定し、alternを計算各被験者3,9のエーション率。
- 直接注入が適切にICV地域をターゲットにかどうかをチェックするために死後脳を調べます。
- 4.1節で概説したのと同じ手順により、マウスを麻酔。その後、頸椎脱臼によりマウスを生け贄に捧げます。
- マウスを刎ねると手術用はさみを使用して頭蓋骨を露出するように皮膚を除去。頭蓋から組織や筋肉を削除します。
- 脳に損傷を与えることなく（頭頂と壁間の骨の間）ラムダ縫合の切り傷を作ります。頭頂と前頭骨、その後、後頭部と壁間の骨を削除します。鉗子を使用して頭蓋骨を削除し、髄膜を持ち上げて頭蓋骨から脳を隔離します。
- チルド滅菌生理食塩水で脳を洗うとメス（ 図2）と冠状方向に脳のICV域をカット。
- 上の針挿入の軌跡に基づいて注入領域を確認脳組織（ 図2）。針跡が心室の1に達しているかどうかを確認してください。針跡が満たす、または心室を通過しない場合は、実験結果の解析から、その被験者のデータを除外します。
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Representative Results
このセクションでは、Aβ凝集および記憶障害のY迷路評価を確認することによって得られる結果の例を示します。使用して42個のアミノ酸、Aβ単量体の混合物、オリゴマーおよび原線維（ 図3）の完全長のAβ（1-42）ペプチドを作製しました。 HFIP誘発性モノマー化工程を経て、比較的均一な単量体（レーンB）が得られました。 7日間のインキュベーション後、Aβ凝集体（レーンC）の多様なサイズが開発しました。トリマーおよびテトラマーは、Aβのオリゴマー形態の中で優占種でした。空間的ワーキングメモリは、Y迷路試験における交代を経てAβを注射したマウスで評価しました。各マウスを自由に迷路を探索させながらアーム選択のシーケンスと合計アームエントリの数を記録しました。認知能力、より多くのマウスが少なく、最近訪問した腕を入力する傾向を持っている必要があり、アルテより無傷その腕の選択肢をrnating。 Aβ注入マウスの群は、認知障害（ 図4）の発達を示し、有意に低い交替率を示しました。
ICV注射ブレグマ10および許容可能な噴射範囲（ブレグマから-1.0±0.06ミリメートルと矢状に1.8±0.1ミリメートル）の位置を表す冠状方向の脳切片の（A）イラストの図2の例 。 （B - C）成功したICV注射（B：脳全体の上面図、C：青色色素で満たされた側脳室を示す冠状断面）の場合。第三分の一を示す冠状断面およびVEの：脳全体の上面図、E：失敗したICV注射の場合（D - （E D）注入されたサイト、ブルースター：：青色色素）青丸と矢印で満たさntricles。潜在的な注入点この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図3の確認は、SDS-PAGE を介してβ種を 用意した 。Aβペプチドは、未修飾タンパク質の光誘導架橋とSDS-PAGEにより分離しました。ペプチドバンドは、銀染色により可視化しました。レーン（A）タンパク質マーカー、レーン（B）Aβモノマー（インキュベーション前）、およびレーン（C）インキュベートAβ種。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図4. Y字型迷路行動試験。Y迷路試験でのAβ-または車両を注射したマウス群のパーセント交代。白色の固体グラフ：車両（Aβ（ - ）、N = 10）。ストライプグラフ：-注入Aβ（Aβ（+）、N = 9）。統計分析は、ボンフェローニのポストホック比較続く一方向ANOVAを用いて行った（* P <0.05、** P <0.01、*** P <0.001）。エラーバーはSEMをを表す。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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Discussion
このプロトコルの中で最も重要なステップは、AβのICV注射です。このプロトコルは、定位固定器具11,12なしマウスのICV領域にAβを注入するように設計されています。実験を開始する前に、代わりにAβの青色染料との練習注射の準備期間は十分な器用さを達成するために行われるべきです。注射直後には、顔料噴射が正常に行われたか否かを確認する必要があります。慎重に脳を取り出し、適当な領域が青色に染色されたかどうかを確認してください。着色された行はに達するが、ICV領域の深さを超えてはなりません。一般的に50以上のICV注射後に達成される90％の成功率の最小値は、提案されています。 ICV注射中に、（ブレグマ零点に近い）矢状静脈洞を注入することにより、血管の損傷を防ぎます。
Aβ注入した後、統計的に有意な記憶障害を観察しましたY字型迷路行動試験を使用して、Aβ注射群と対照群との間にD。行動実験の異なるタイプは、モリス水迷路13、物体認識、受動的回避試験並びに恐怖条件として、認知障害の程度を試験するために適用することができます。恐怖条件付けは、海馬依存性連合学習および扁桃、海馬の通信をテストするために使用されるのに対し、モリス水迷路は、海馬の空間的な記憶障害を検査するために利用されます。一つの特定のオブジェクトのオブジェクト認識は、ADに関連する認知機能障害の測定に適しており、受動的回避、3嫌悪刺激を記憶する動物の能力を試験するために使用することができます。彼らがそのような恐怖条件および受動回避試験などの電気ショックを利用行動試験に供される場合にも、同様の体重と年齢のマウスを準備することが重要です。前述のテストが実行されるべきことをお勧めします記憶障害の発症の10日以内に。 Aβは海馬後ICV注射14に見られることが確認されているので、さらなる研究がICV注入Aβの親和性で他の脳領域を含む行動試験を見つけることが保証されます。
Aβペプチドの調製及びICV注入のタイミングは慎重に実験目的に応じて設計されるべきである、との考察含むべきである：（1）Aβ（モノマー、オリゴマー、原線維、またはそれらの混合物）の種;を（2）Aβ（Aβ40、Aβ42、切り捨てAβ25-35、およびその他）15-18のアイソフォーム; （3）Aβ注入の時点を、及び（4）Aβ暴露後のラグタイム。マウスは、凝集等Aβモノマーの異常な活動を阻害する薬剤の投与に供される場合、例えば、Aβモノマーの注入が推奨されます。可溶性Aβオリゴマーの注入がsuggesteですdは研究は、オリゴマーによって誘導される神経毒性または炎症を評価することを目的とする場合。調査は不溶性Aβと関連する病理7,19を研究することを目的とする場合には非常に凝集したAβ種の注入が推奨されます。実験は、Aβ凝集阻害剤の効力を試験することを目的とする場合にはAβ清浄剤または抗炎症性化合物は、Aβの注射後に投与されるべきであるのに対して、化合物は、一般的にAβが、または一緒に、前に適用されるべきです。
ADのトランスジェニックまたは慢性のモデルと比較して、Aβを注入したマウスモデルは、研究者は、Aβの濃度、AD様の表現型の発症、および認知症のマウスの多数の同時開発を制御することができます。これらの利点は、実験計画や研究者への機会の広い範囲に関して自由度を提供しています。 ADの病因を考慮するとより密接に慢性暴露ではなく、A＆で急増に関し、＃946;脳内の濃度は、トランスジェニックモデルを使用して追加の実験は、Aβを注射したマウスモデルを利用由来結論を強化することをお勧めします。タウタンパク質は、ADの他の主要な原因であるため、さらに、タウおよびAβ注入マウスモデルの開発はさらに、ADの研究会を進むことができます。
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Acknowledgments
この研究は、保健福祉省によって資金を供給韓国保健産業振興院（KHIDI）、韓国（：H14C04660000承認番号）を通じて韓国医療技術のR＆Dプロジェクトの助成金によってサポートされていました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 | 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 | |
| LabDiet | Orientbio | 5053 |
References
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