Mors infeksjon er en risikofaktor for nevroutviklingsforstyrrelser. Musemodeller av maternell immunaktivering (MIA) kan belyse infeksjonens innvirkning på hjernens utvikling og funksjon. Her gis generelle retningslinjer og en prosedyre for å produsere pålitelig motstandsdyktig og mottakelig avkom utsatt for MIA.
Maternal immunaktivering (MIA) under graviditet er konsekvent knyttet til økt risiko for nevrodevelopmental og nevropsykiatriske lidelser hos avkom. Dyremodeller av MIA brukes til å teste årsakssammenheng, undersøke mekanismer og utvikle diagnostikk og behandling for disse lidelsene. Til tross for deres utbredte bruk, lider mange MIA-modeller av mangel på reproduserbarhet og ignorerer nesten alle to viktige aspekter ved denne risikofaktoren: (i) mange avkom er motstandsdyktige mot MIA, og (ii) mottakelige avkom kan vise forskjellige kombinasjoner av fenotyper. For å øke reproduserbarheten og modellere både følsomhet og motstandskraft mot MIA, brukes baseline immunoreaktivitet (BIR) hos hunnmus før graviditet til å forutsi hvilke graviditeter som vil resultere i enten motstandsdyktige avkom eller avkom med definerte atferdsmessige og molekylære abnormiteter etter eksponering for MIA. Her er det gitt en detaljert metode for å indusere MIA via intraperitoneal (i.p.) injeksjon av dobbeltstrenget RNA (dsRNA) viral etterligne poly (I: C) ved 12,5 dagers svangerskap. Denne metoden induserer en akutt inflammatorisk respons i dammen, noe som resulterer i forstyrrelser i hjernens utvikling hos mus som kartlegger på lignende påvirkede domener i humane psykiatriske og nevrodevelopmental disorders (NDDs).
Epidemiologiske bevis knytter mors infeksjon til økt risiko for psykiatriske og NDDs, inkludert schizofreni (SZ) og autismespektrumforstyrrelse (ASD) 1,2,3,4,5,6,7. MIA-musemodellen ble utviklet for å teste kausalitet og den mekanistiske rollen til MIA i etiologien til disse lidelsene, samt å identifisere molekylære biomarkører og utvikle både diagnostiske og terapeutiske verktøy 4,6. Til tross for nytten av denne modellen og dens økende popularitet, er det betydelig variasjon i MIA induksjonsprotokoller innen feltet, noe som gjør det vanskelig å sammenligne resultater på tvers av studier og replikere funn 8,9. I tillegg undersøker de fleste iterasjoner av modellen ikke to viktige translasjonsaspekter ved MIA: (i) mange avkom er motstandsdyktige mot MIA, og (ii) mottakelige avkom kan vise forskjellige kombinasjoner av fenotyper8.
For å generere en reproduserbar MIA-modell, bør etterforskere rapportere minst ett kvantitativt mål på størrelsen på MIA indusert i dammer. For å indusere MIA under svangerskapet, utfører laboratoriet vårt intraperitoneale (i.p.) injeksjoner av dobbeltstrenget RNA-viral etterligner polyinositisk: polycytidilsyre [poly (I: C)]. Poly (I: C) induserer en immunkaskade som ligner på influensavirus som den gjenkjennes av tolllignende reseptor 3 (TLR3) 10. Som et resultat aktiverer poly (I: C) den akutte faseresponsen som resulterer i rask forhøyning av proinflammatoriske cytokiner 8,11,12. Tidligere studier har vist at forhøyning av proinflammatoriske cytokiner, inkludert interleukin-6 (IL-6), er nødvendig for å produsere atferdsavvik og nevropatologi hos avkom som følge av MIA11,12,13. Dermed er nivået av IL-6 i mors serum samlet under sin topp ved 2,5 timer etter poly (I: C) injeksjon et overbevisende kvantitativt mål for MIA som kan brukes til å sammenligne resultater på tvers av laboratorier innen feltet.
For å generere en MIA-modell som adresserer de translasjonelt essensielle elementene i resiliens og følsomhet med en enkelt induksjonsprotokoll 8,14, kan forskere kombinere typiske induksjonstilnærminger med karakterisering av dammens baseline immunoreaktivitet (BIR) før graviditet8. Nylig ble det oppdaget at jomfru kvinnelige C57BL/6 mus viser et bredt spekter av IL-6 responser på en lavdose eksponering for poly (I: C) før graviditet8. Det er bare en undergruppe av disse hunnene som fortsetter å produsere mottakelige avkom, og bare ved visse størrelser av immunaktivering som diktert av kombinasjonen av BIR og poly (I: C) dose8. MIA induserer fenotyper i et omvendt U-mønster; Avkom viser de største atferdsmessige og molekylære avvikene når dammer er moderat immunoreaktive, og størrelsen på mors betennelse når, men ikke overskrider, et kritisk område8. Her er det gitt en detaljert metode for hvordan man på en pålitelig måte kan skape både elastiske og mottakelige avkom med divergerende atferdsfenotyper som følge av injeksjon av poly (I: C) midt i svangerskapet.
Mors infeksjon endrer løpet av hjernens utvikling hos mennesker og hos både gnagere og ikke-menneskelige primater 4,5,7. Her skisseres en prosedyre for å indusere MIA hos mus ved et midtsvangerskapstidspunkt ved bruk av poly (I: C). Denne metoden inkorporerer vurdering av BIR før graviditet, noe som øker reproduserbarheten og gir muligheten til mekanistisk å undersøke mekanismer som fører til motstandskraft og følsomhet…
The authors have nothing to disclose.
Vi takker Dr. Myka Estes for hennes utholdenhet i å adressere variasjon i muse-MIA-modellen og alle bidragsyterne i Estes et al.8 for deres arbeid som førte til utviklingen av metodeprotokollen beskrevet her. Forskningen rapportert her ble støttet av NIMH 2P50 MH106438-06 (AKM) og NIMH T32MH112507 (K.P.).
0.9% NaCl physiological endotoxin free saline | Sigma-Aldrich | 7647-14-5 | Control and vehicle for Poly(I:C) |
35mm petri dish | Thomas Scientific | 1219Z45 | Used to hold oil during tail bleed |
7.5% TGX gels | Bio-rad | 4561084 | Optional |
Ancare Nestlets | Fisher Scientific | NC9365966 | Optional |
anti-β-tubulin | Millipore | MAB3408 | Optional |
Bio-Plex Pro Mouse Cytokine Standards Group I | Bio-rad | 171I50001 | |
Bio-Plex Pro Reagent Kit with Flat Plate | Bio-rad | 171304070M | |
Bovine Serum Albumin | ThermoFisher | 23209 | Optional |
Centrifuge | Eppendorf | 5810R | Optional |
Covidien Monoject 1/2 mL Insulin Syringe with 28G x 1/2 in. Needle | Spectrum | 552-58457-083 | |
Dithiothreitol | Sigma-Aldrich | D9779-10G | Optional |
Environmental enrichment | Bio-serv | K3327 and K3322 | Optional |
Ethovision | Noldus | Ethovision | Optional |
Fluorsecent-tagged seondary ntibodies | Li-cor | 925-32213 and 925-68072 | Optional |
Food-grade edible oil (like olive, canola or grapeseed) | Various vendors | Use to lubricate tail during tail bleeds | |
HBSS | ThermoFisher | 14060040 | Optional |
High molecular weight polyinositic:polycytidilic acid | Invivogen | #tlrl-pic-5 | Used to establish females' BIR |
Humane Mouse Restrainer | AIMS | 1000 | Used to restrain mouse during tail bleeds |
Image Studio Software | Licor | 5.2 | Optional |
Laemmli buffer | Bio-rad | 1610737EDU | Optional |
Luminex200 | ThermoFisher | APX10031 | |
Microvette CB300 300μl Serum capillary tube | Sarstedt | 16.440.100 | |
Mixed molecular weight polyinositic:polycytidilic acid | Sigma-Aldrich | #P0913 | Gestational induction of MIA |
monoclonal anti-MEF2A | AbCam | ab76063 | Optional |
monoclonal anti-STAT3 | Cell signaling | 12640S | Optional |
Observer | Noldus | Observer | Optional |
Odyssey blocking buffer (TBS) | Li-cor | 927-50003 | Optional |
Odyssey CLx imaging system | Li-cor | 9140 | Optional |
Omnipure PBS | Millipore | 65054L | Optional |
Pierce BCA Protein Assay Kit | ThermoFisher | 23227 | Optional |
polyclonal anti_TH | Pel-Freez | P4101-150 | Optional |
PVDF membrane | Bio-rad | 162-0177 | Optional |
Qsonica Sonicator Q500 | Fisher Scientific | 15-338-282 | Optional |
Quick blood stopper | Petco | 17140 | |
Seal-Rite 1.5 ml microcentrifuge tube, natural non-sterile | USA Scientific | 1615-5500 | |
Soldering stand | Amazon | B08Y12QC73 | Used to hold capillary tube during tail bleeds |
Sunflower seeds | Bio-serv | S5137-1 | Use to increase breeding efficiency |
The Bio-Plex Pro Mouse IL-6 set, | Bio-rad | 171G5007M | |
Tris base | Fisher Scientific | BP152-1 | Optional |
Tween 20 | Bio-rad | 23209 | Optional |