Methoden voor de modulatie en analyse van NF-kB-afhankelijke Adult Neurogenese

Ontologisch, de hippocampus is een van de oudste anatomische hersenstructuren bekend. Het is verantwoordelijk voor diverse complexe taken, zoals het centrale functie in de regulatie van de lange-termijn geheugen, ruimtelijke oriëntatie, en de vorming en consolidatie van het betreffende geheugen. Anatomisch, de hippocampus bestaat uit piramidale cellagen (stratum pyramidale) met inbegrip van de cornu Ammonis (CA1, CA2, CA3 en CA4) regio's en de dentate gyrus (gyrus dentatus), die granule cellen en enkele neuronale voorlopercellen binnen haar subgranulaire zone bevat . De granule cellen projecteren naar het gebied CA3 via de zogenaamde bemoste vezels (axons van granule cellen).

Tot het einde van de vorige eeuw, werd de volwassen hersenen van zoogdieren verondersteld om een ​​statisch orgaan ontbreekt cellulaire plasticiteit en neurogenese zijn. Echter, tijdens de laatste twee decennia een groeiende hoeveelheid bewijs toont volwassen neurogenese plaats in duidelijk minstenstwee hersengebieden, de subventriculaire zone (SVZ) en de subgranulaire zone van de hippocampus.

Onze eerdere studies, en die van andere groepen hebben aangetoond dat de transcriptiefactor NF-KB is een van de cruciale moleculaire regulatoren van volwassen neurogenese, en dat de deregulering leidt tot ernstige structurele hippocampale afwijkingen en cognitieve stoornissen ^1-6. NF-KB is de generieke naam van een induceerbare transcriptiefactor uit verschillende dimere combinaties van vijf DNA-bindende subeenheden: p50, P52, c-Rel, RelB en p65 (RelA), de laatste drie daarvan met transactiveringsdomeinen. In de hersenen, de meest voorkomende vorm in het cytoplasma is een heterodimeer van p50 en p65, die in een inactieve vorm wordt gehouden door inhibitor van kappa B (IKB)-eiwitten.

Te bestuderen en rechtstreeks manipuleren NF-kB-driven neurogenese, maken we gebruik van transgene muismodellen voor de eenvoudige remming van alle van de NF-kB subun staatzijn, met name in de voorhersenen ⁷ (zie figuur 1). Voor dit doel hebben we gekruist de volgende transgene muis lijnen, IKB / – en -/tTA. De transgene IKB / – lijn werd gegenereerd met behulp van een trans-dominant negatieve mutant van NF-kB-remmer IκBa (super-repressor IκBa-AA1) ^8. In tegenstelling tot het wildtype IKBa, IKBa-AA1 twee serine residuen gemuteerd naar alanines (V32 en V36), die de fosforylering en daaropvolgende proteasomale degradatie van de remmer belemmeren. Voor voorhersenen neuron-specifieke expressie van de IκBa-AA1-transgen, IKB / – muizen werden gekruist met muizen die een calcium-calmodulin-afhankelijke kinase IIα (CAMKIIα)-promotor die kan worden aangedreven door tetracycline trans-activator (TTA) ^9.

p65 knock-out muizen een embryonaal lethaal fenotype wegens massieve apoptose lever ^10, zodat de hier getoonde aanpak biedt een elegante methodehet onderzoek naar de rol van NF-KB in postnatale en volwassen neurogenese.

De klassieke gedragstest ruimtelijke leren en geheugen te bestuderen werd in de jaren 1980 beschreven door Richard Morris, een test bekend als de Morris water-maze (MWM) ^11. In deze open-veld water-doolhof, dieren leren om te ontsnappen aan ondoorzichtige water op een verborgen platform op basis van oriëntatie en extra-doolhof cues. Een droge variant van MWM is de zogenaamde Barnes doolhof (BM) ^12. Deze test maakt gebruik van een ronde plaat met 20 ronde gaten aangebracht aan de rand van een plaat, met een gedefinieerd gat als een ontsnapping doos, en visuele extra-doolhof signalen voor oriëntatie. Zowel experimentele paradigma's vertrouwen op het gedrag vlucht veroorzaakt door een knaagdier `s afkeer van water, of open en helder verlichte ruimtes. Beide tests laten een onderzoek naar ruimtelijke oriëntatie, en de daarmee verband houdende geheugenprestaties. Hoewel de hippocampus speelt een algemene en essentiële rol in de ruimtelijke vorming van het geheugen, de hippocampus rgewesten betrokken verschillen afhankelijk van de gebruikte test. Het geheugen getest BM voortvloeit uit neuronale activiteit tussen de enthorinal cortex (EC) en de piramidale neuronen in het CA1-gebied van de hippocampus zonder bijdrage van DG ^13-16. Met name de klassieke BM berust vooral op navigatie via de monosynaptic temporo-ammonic weg van EG III CA1 EG V. Belangrijk is DG cruciaal betrokken bij de zogenaamde ruimtelijk patroonherkenning ^17, die niet alleen de verwerking impliceert visuele en ruimtelijke informatie, maar ook de transformatie van soortgelijke verklaringen of herinneringen in ongelijksoortige, niet-overlappende representaties. Deze taak vereist een functionele tri-synaptische circuit van EC II DG om CA3 naar CA1 en EG VI, die niet kunnen worden getest in de BM ^15.

Om deze uitdagingen aan te pakken, hebben we SPS-BM bedacht als een gedragstest om specifiek te testen dentate gyrus-afhankelijke cognitieve prestaties in control dieren en met de IKB / tTA super-repressor model na NF-KB-inhibitie. Belangrijk is, in tegenstelling tot de MWM of BM, de SPS-BM subtiele gedragstekorten gevolg van aantasting van neurogenese onthullen. Sinds ruimtelijk-patroon-scheiding is strikt afhankelijk van een functioneel circuit tussen EC II en DG en CA3 en CA1 en EG VI, deze test is zeer gevoelig voor potentiële veranderingen in neurogenese, wijzigingen van het bemoste vezels pad of wijzigingen van weefsel homeostase binnen de DG.

Technisch gezien is de set-up van onze test op basis van de studie van Clelland et al.., Waarin de ruimtelijke scheiding patroon werd getest met behulp van een houten 8-arm radiale arm doolhof (RAM) ^19. In onze gewijzigde set-up, werden de acht armen vervangen door zeven identieke gele voedsel huizen. Kortom, hier de methoden getoond, inclusief een analyse van-doublecortin uitdrukken (DCX +) cellen in de hippocampus, de mosvezel projecties, neuronale cel death en met name de SPS-BM gepresenteerd hier, kan worden toegepast op onderzoeken van andere muismodellen waarin transgenen die een impact hebben op volwassen neurogenese hebben. Verdere toepassingen kan de bestudering van farmacologische middelen en het meten van hun impact op de DG en ruimtelijk patroon scheiding omvatten.