Dit is een protocol om na te bootsen van de ziekte van Alzheimer bij ratten door evaluatie van ruimtelijke geheugen verzwakking, neuronale pathologische veranderingen, neuronale bèta amyloid proteïne (Aβ) lasten en neurofibrillary klitten aggregatie, geïnduceerd door de injectie van Aβ25-35 gecombineerd transformeren met aluminium titaantrichloride en recombinante menselijke groeifactor-β1.
De ziekte van Alzheimer (AD) is een onomkeerbaar, progressieve hersenen ziekte die langzaam geheugen vernietigt en gaat vergezeld van neuron verlies en structuur wijzigen. Met de toename van AD patiënten wereldwijd, is de pathologie en behandeling van de ziekte een focus in de internationale farmaceutische industrie geworden. De oprichting van het dierlijk model na te bootsen AD in het laboratorium is dus van groot belang.
Hier beschrijven we een gedetailleerd protocol voor de vaststelling van een nabootsen van AD in een rat dier model al intracerebroventricular injectie van amyloid beta eiwit 25-35 (Aβ25-35) gecombineerd met aluminium titaantrichloride (AlCl3) en de thalamus nucleus anterodorsal injectie van recombinante menselijke groeifactor-β1 (RHTGF-β1) om ratten te transformeren. De verwante markeringen van AD werden gemeten, met inbegrip van: ruimtelijk geheugen, neuronale structuur en substructuur neuronale Aβ en neurofibrillary klitten (NFT) productie. Dit model rat toont ruimtelijke geheugen bijzondere waardevermindering, neuronale structuur en substructuur pathologische veranderingen neuron intracellulaire Aβ last en NFT aggregatie, en biedt een nauwe nabootsen van de neuronale structuur en functie wanorde die van klinische AD patiënten. Dus, de gepresenteerde AD rat modelprovides een waardevolle in vivo -instrument voor het verkennen van de neuronale functie, neuronale pathologie en drug screening van AD.
Het is algemeen bekend dat AD een chronische en progressieve neurodegeneratieve ziekte, met geleidelijke geheugenverlies als de belangrijkste klinische syndroom is. In de algemene pathologie is er zenuwweefsel atrofie, neuron synapse verlies, alsmede neuronale subcellular structuur en functie aandoeningen, die allemaal bij de ontwikkeling en de klinische manifestatie van AD1,2 betrokken zijn. Het is gemeld dat wanneer dieren geïnjecteerd met Aβ intracerebroventricularly waren, sommige neurotoxische gebeurtenissen in de hersenen waarbij neuron verlies, verstoring van de calcium-homeostase, neuron apoptosis en reactieve zuurstof soorten overproductie3. Echter meerdere factoren betrokken zijn bij de pathogenese van AD en is daarom essentieel om een beter model van AD.
Een gedetailleerd protocol wordt hier beschreven voor de vaststelling van een in vivo mimic advertentie model door intracerebroventricular injectie van Aβ25-35 en AlCl3, gecombineerd met anterodorsal thalamus nucleus injectie van RHTGF-β1 ratten. Deze rat modelhighly bootst menselijke neuronale functie en histopathogenesis van advertentie, met inbegrip van geheugen bijzondere waardevermindering, neuron verlies en schade van de structuur, apoptosis, intracellulaire Aβ last en NFT aggregatie4,5,6 , 7 , 8 , 9. the AlCl3 de gedeponeerde Aβ voorkomt vorming van oplosbare Aβ, en de RHTGF-β1 kunt gedeponeerde Aβ productie te bevorderen en vergemakkelijken van AD voorval10. Deze aanval van verschillende factoren kan het neuron is in overeenstemming met de multi pathogenese van AD.
Het hele experiment overspannen 86 dagen: afbeelding 1 ziet u een tijdlijn van het experimentele ontwerp, met de punt van de tijd van dierlijke chirurgie, diermodel screening, dierlijke ruimtelijke geheugentest en bereiding van de monsters. Op de eerste dag van de operatie, was RHTGF-β1 microinjected in de anterodorsal thalamus nucleus. Op de tweede dag van de operatie, waren Aβ25-35 en AlCl3 microinjected in het laterale ventrikel dagelijks voor 14 opeenvolgende dagen in de ochtend en 5 opeenvolgende dagen in de middag, respectievelijk. Alle ratten mochten herstellen voor 45 dagen na de operatie. De Morris water maze werd gebruikt om het scherm voor succesvolle model ratten met geheugen bijzondere waardevermindering en te beoordelen van ratten ruimtelijke geheugen. De ratten onderging 4 opeenvolgende dagen van water maze training met 2 proeven per dag, en op dag 4 van de opleiding, de ratten werden geëvalueerd met de Morris water maze prestaties geheugen bijzondere waardevermindering heeft ondergaan. Alle ratten bleef 37 dagen na de screening diermodel worden gevoed. Het ruimtelijke geheugen van ratten werd getest in de Morris water maze meer dan 7 opeenvolgende dagen, vanaf dag 79 tot 85 dag na de operatie. Alle ratten werden opgeofferd door onthoofding op dag 86 voor de bereiding van de monsters van de hersenen.
Figuur 1. Tijdlijn van de proefopzet. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Het is algemeen bekend dat het verlies van leren en geheugen zijn belangrijke klinische symptomen bij AD patiënten2. De hier beschreven procedure is een in vivo methode om te studeren van AD; We hebben het aangepast van een eerder gepubliceerde protocol dat een medicijn om te verlichten geheugen tekorten en neuronale verwondingen in een rat model4getest. Ons protocol biedt belangrijke informatie te verkrijgen van waardevolle gegevens, alsmede een hoog overlevingspercentage van dieren die met succes model werking, geheugen tekorten, neuron verwondingen, Aβ last en NFT depositie, om na te bootsen AD (in het huidige experiment, de overlevingskans en succesvolle model tarief van operatie zijn meer dan 90%). Deze succesvolle model ratten werden gebruikt voor het meten van hun ruimtelijk geheugen met de Morris water maze test. Het plaatsende proces van navigatie gevonden dat de luminantie Aβ rat geheugen overname waardevermindering; kan veroorzaken de sonde trial gevonden dat de luminantie Aβ rat geheugen bewaren afnemen kan; en de omkering trial gevonden dat de luminantie Aβ kan resulteren in rat opnieuw leren bijzondere waardevermindering. Deze Morris water maze testgegevens laten zien dat de luminantie Aβ rat ruimtelijke geheugen kan veroorzaken. Globaal, injecteren van ratten intracerebroventricularly met Aβ25-35 in combinatie met AlCl3 en TGF-β1 gemaakt een haalbaar en geloofwaardig in vivo AD-achtige diermodel voor het laboratorium.
Eerdere studies hebben aangetoond dat de hersenvolume in AD patiënten 10% lager is dan die van gezonde personen is. Verschillende atrophies kunnen worden gevonden in de cerebrale hemisfeer door visuele waarneming. De mate van atrofie van de corticale is positief gerelateerd aan de geheugen bijzondere waardevermindering19. In de histologie verstoren het grote aantal neuron verlies en ernstige morfologische pathologie direct de geheugenfunctie in AD patiënten20. In de huidige studie, licht/elektronen microscopische observatie gevonden dat de ratten microinjected met luminantie Aβ dramatische neuropathologische veranderingen, met inbegrip van neuron verlies en verstoring van de neuronale en subcellular structuur weergegeven. Dit resultaat bevestigt de rat ruimtelijke geheugen stoornis geïnduceerd door luminantie Aβ, en is vergelijkbaar met de staat van AD patiënten.
Het is algemeen bekend dat de hersenen Aβ lasten en NFT aggregatie worden beschouwd als de meest belangrijke eigenschappen van de histopathogenic in AD. Ze kunnen vernietigen de neuronale structuur, verstoren de neurale signalen verstoren de neuronale functie en resulteren in geavanceerde dementie17. De huidige diermodel gevonden Aβ last en NFT aggregatie in de hersenen, die eens met de AD-patiënt staat. Daarom kunnen de huidige neuron verwondingen bij ratten geïnduceerd door luminantie Aβ neuronale pathologie en behandeling strategie van advertentie te studeren als een model worden gebruikt.
Hieronder vindt u voorbeelden van het screenen van de effecten van de drug in AD rat modellen: Zhao et al., meldde dat beide flavonoïden uit Scutellaria stengels en bladeren (SSF) en Scutellaria barbata (SBF) verzachten kan rat geheugen waardevermindering en apoptosis geïnduceerd door luminantie Aβ8,–9. Guo et al., ook gemeld dat SBF kunt remmen NFT aggregatie en overmatige fosforylatie van tau eiwit aan Ser199, Ser214, Ser202, Ser404 en Thr231 kant, en verminderen van GSK-3β, CDK5 en PKA eiwit en mRNA uitdrukking in luminantie Aβ behandelde ratten21 . Gelijktijdig, Shang et al., ook gemeld dat SBF de Astrocyt en microglia proliferatie, en lagere Aβ1-40, Aβ1-42 onderdrukken kunt, en β-site APP enzym 1 (BACE1) splijten mRNA uitdrukking in de hersenen van luminantie Aβ22 ratten. Op basis van de bovenstaande resultaten, is onze diermodel voordelig over andere AD-achtig model, waarbij meer neuronale functie en structuur stoornis.
Met betrekking tot andere AD-achtig model, één intracerebroventricular injectie van Aβ ratten kan rat geheugen tekorten, neuron verlies en neurogliocyte proliferatie, maar kan of kan niet Aβ en NFT afzetting23. Ratten blootgesteld aan hoge dosis Al lijken te hebben een hoog slagingspercentage, mimic AD en een kosteneffectieve diermodel, met geheugen bijzondere waardevermindering, neuron verlies, neurogliocyte proliferatie, en seniele plaque (SP) en NFT aggregatie in de hersenen. Echter de hoge dosis Al rat lever verwondingen kan veroorzaken en anorexia, vergezeld met daalde gewicht24. De leeftijd rat is een ander AD-achtig model. De leeftijd ratten aantonen dat geheugen tekorten, pathologische veranderingen van de neuronale structuur/onderbouw, lipofuscin afzetting, maar zonder Aβ last en NFT aggregatie. Ratten van meer dan 24 maanden oud worden beschouwd als leeftijd voor dit model, en dus het vergt een langere periode van voeden en daarom de kosten hoger17,25. SAMP8 en APP transgene muizen zijn de dichtstbijzijnde mimic AD en ze zijn de meest ideale modellen voor het onderzoeken van AD. Maar beide dierlijke modellen zijn hoger geprijsd en zijn beperkt tot gebruik in de laboratorium26,27. Vergeleken met de bovenstaande diermodellen, heeft ons model voor luminantie Aβ behandeld diermodel een lagere kosten en hoge prestaties, waardoor het een ideaal hulpmiddel voor de studie van AD.
Kortom, intracerebroventricular injectie van Aβ25-35 gecombineerd met AlCl3 en TGF-β1 aan ratten biedt een waardevolle in vivo diermodel voor een beter begrip van het ruimtelijke geheugen bijzondere waardevermindering, neuronale verwondingen Aβ last en NFT depositie onderliggende AD. Dit model biedt een snelle en relatief eenvoudige experimenteel protocol met een hoge dier overleven tarief en hoge model succesvol tarief voor operatie, evenals een hoge mate van overlapping, waaruit bleek te zijn economischer. De huidige diermodel is een effectieve model om na te bootsen AD en zelf verder kunt valideren door wordt gebruikt om na te bootsen verschillende andere ziekten.
The authors have nothing to disclose.
Het project werd ondersteund door de Hebei provinciale Natural Science Foundation (nr. C2009001007, H2014406048), het provinciale bestuur van Hebei van traditionele Chinese geneeskunde (nr. 05027), en het belangrijkste onderwerp bouwproject van Hebei provinciaal College, China.
Sprague-Dawley rat | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd, China | SCXK(Jing) 2012-0001 | 300–350 g |
Morris water maze | Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical Research Institute, China | No | |
Movable small animal anesthesi | RWD Life Science Co., Ltd. China | R580 | |
Brain Stereotaxic Apparatus | RWD Life Science Co., Ltd. China | 68001 | |
Flexible bone drill | Shanghai Soft Long Technology Development Co., Ltd. China | BW-sD908 | |
Transmission electron microscope | Japan Co., Ltd. Japan | JEM-1400 | |
Two channel microinjection pump | RWD Life Science Co., Ltd. China | RWD202 | |
EM microtome | Hitachi Co., Ltd. China | H-7650 | |
Dummy cannula | RWD Life Science Co., Ltd. China | 62001 | 0.D.0.64×I.D.0.0.45mm/M3.5 http://www.rwdls.com/English/Product/3985102014.html |
Guide cannula | RWD Life Science Co., Ltd. China | 62101 | 0.D.0.40mm/M3.5 |
Internal cannula | RWD Life Science Co., Ltd. China | 62201 | 0.D.0.41×I.D.0.25mm/M3.5 |
Tighten the nut | RWD Life Science Co., Ltd. China | 62501 | 0.D.5.5mm/L7.5mm/M3.5 |
Fixing screw | RWD Life Science Co., Ltd. China | 62514 | M1.2×L2.0mm(100BAO) |
The screwdriver | RWD Life Science Co., Ltd. China | 62999 | 45*1mm |
PE Tubing | RWD Life Science Co., Ltd. China | 62302 | |
Amyloid beta 25-35 | Sigma Aldrich Co. USA | SCP0002-5MG | |
Recombinant human transforming growth factor-β1 | PeproTech Inc. USA | 100-21 | |
Aluminium trichloride | Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd. China | 3011080 | |
Congo red | Tianjin Kemiou Chemical Reagent Co., Ltd. China | 3010016 | |
Silver nitrate | Sinopharm Chcmical Reagent Co., Ltd. China | 20150720 | |
Zinc phosphate dental cement | Dental Material of Factory Shanghai Medical Instruments Co., Ltd. China | 201311 |