To study the effects of Aβo in vivo, we developed a model based on repeated hippocampal infusions of soluble Aβo coupled with continuous infusion of Aβo antibody (6E10) in the hippocampus using osmotic pumps to counteract the neurotoxic effect of Aβo.
下降海马依赖性显记忆(记忆事实和事件)是阿尔茨海默氏病(AD)的最早期临床症状之一。它是公认的突触损失和随后的神经退行性疾病是在公元记忆障碍最好的预测。最近的研究已经强调,开始在人脑积累大约10到15岁前的临床症状变得明显可溶性淀粉样蛋白β寡聚体(Aβo)的神经毒性作用。许多报告表明,可溶性Aβo在公元模型和人体与记忆障碍相关。在神经元和大脑切片文化观察Aβo引起的神经退行性疾病已更具挑战性在许多动物模型重现。这里显示的重复Aβo输注模式解决这个问题,并允许两个关键领域开发新的疾病治疗方法修改:生物识别标记来诊断早期AD,并确定分子机甲共享机制支撑Aβo引起的记忆障碍在AD的发病。由于可溶性Aβo聚集比较快成与患者的临床状态不佳不溶于关联Aβ纤维,可溶性Aβo新鲜烹制并在6天注射,每天一次,产生显着的细胞死亡的海马。我们采用套管专门设计用于Aβo同时输液和使用渗透泵海马Aβo抗体(6E10)的持续输注。 这种体内方法创新现在可以在临床前研究中使用来验证可能妨碍Aβo的预痴呆患者的沉积和神经毒性的新的AD治疗的效率。
它最初提议在大脑中不溶性的Aβ种类的积累是中央对AD发病1,2然而,淀粉样斑块也在一些认知功能正常老年人检测3-7为了克服相关性较差斑块沉积和认知缺陷之间存在在AD,最新报道显示毒性可溶性Aβo在该疾病,其中关联与患者的临床状态好得多。8-14由于Aβ低聚过程的开始存在下非常动态的,有人建议,神经毒性是由不同的Aβo14-16诱导,而不是只有一个特定类型的低聚物。由于许多研究表明,Aβo可以启动之前,突触和神经元损失突触功能障碍,17-24当前理论表明,Aβ相关治疗可能是有效的早期AD,而不是在稍后阶段如在临床试验中迄今测试。
AD发病的一个标志特征是在疾病的后期观察到了大量的和广泛的细胞死亡,并在显著突触和神经元损失中局部脑区域观察时记忆障碍成为在临床水平检测到。从内嗅皮层(EC),以齿状回(DG)项目穿通在AD发病初期明显扰动。在25,26 AD的前驱状态时,轻度认知障碍(MCI)变得明显显著的细胞死亡在欧共体被检测以及在DG突触损失。25,26
虽然大量的证据已经精确定位可溶性Aβo在早期AD中的毒性作用,8-14Aβo诱导的神经变性的神经元培养物或器官脑切片培养观察已更具挑战性的动物模型重现。27大部分转基因的AD模型过表达β有淀粉样蛋白斑,tau蛋白磷酸化,突触缺失和记忆障碍。但27,这些模型已经成功要少得多,在AD患者的海马造型观察到的细胞死亡。为了克服这些技术问题,我们开发了一种基于可溶性Aβo脑内注射的典范。我们先前报道,反复可溶性Aβo海马输注引起逐步神经元丢失和tau蛋白磷酸化,与AD记忆力下降相关的两个病理特点。28在这里,我们展示了一种新的方法,使用套管测试AD的治疗专门设计用于Aβo同时输注与渗透泵Aβo抗体(6E10)的持续输注。
渗透泵提供直接在Aβo的输注部位的体内测试抗Aβo诱导的神经变性的任何抗体(或其他化合物)的效率的独特方式。因此,这些泵再版ESENT一个方便的工具来建立关于广告的潜在治疗药物的作用机制确凿的证据的概念。由于最近的报告指出,可溶于Aβo在AD的早期阶段的重要影响,对Aβo执导了许多治疗方法实际上是由学术和制药实验室测试。这种新颖的动物模型允许模拟在早期AD中观察到的突触和神经元损失,和渗透泵被用于连续地在Aβo输注部位特异性注入治疗剂。测试了在温和过去几年作为促使研究者发起预痴呆病人的试验,以中度AD患者治疗的重复性故障之前Aβo开始大量积累,并产生不可逆的脑损伤。在这种情况下,检测防止沉积和Aβo的因而神经毒性的新化合物可能是在临床前的患者的利益。
有一些需要特别注意这个协议中的关键步骤。当植入插管,避免将当其过液,以防止阻塞所述第二套管的孔牙科用粘固剂。它放置牙科用粘固剂在连接到泵的P50导管的自由端,以防止刺激和可能的炎症反应是很重要的。立体定位手术当天,用虚设套管是相同的长度引导套管,以避免阻塞插管。但是,在安装之后泵使用较短虚设插管该停止前套管的角臂,以允许从泵到海马溶液的适当输注。密切监测Aβo输液,并验证导管完成的气泡被注射期间连续移动。务必确保输液过程中注入套管完全插入引导套管。
如果问题是Aβ输液过程中遇到,确认内插管不会被阻断。如果是这种情况,通过内部插管冲洗无菌蒸馏水中。如果引导套管受阻,转动内部插管到导向套管。否则移动至内部插管上下。争中依偎可以是压力为大鼠,尤其是在第一天。为了减少动物的压力,我们建议操作和立体定位手术前habituate大鼠的依偎。
许多优点可以归结为这种新颖的和体内的方法灵活。事实上,Aβo的性质注入可输注之前被精确控制,而且不同类型的Aβ制剂(例如合成的VS脑衍生的Aβ溶液)可以被注入,以评估其体内神经毒性。这种模式也可以被用于研究机构由各种Aβ种类( 例如 ,单体,低和高分子量醇igomers,原纤维)可在体内诱发神经毒性作用,以及怎么样免疫治疗可能会抵消在大脑中的有害影响。由于输注在清醒,自由移动的动物进行,有麻醉剂和信号通路的Aβo溶液之间没有混杂影响,如图以前的研究。32,33输液中自由移动的动物也与行为测试相容的任何时间之前和输注后。
Aβo和泵的安装输注可以在不同年龄段的动物才能确定Aβo老化过程中的作用和治疗。由于神经变性在输液部位的附近发生,突触和神经元损失可以以不同的和局部的大脑区域被诱导。 Aβo的抵押输液和控制(车辆或争夺Aβ)可以控制在同一动物中的任何变化。相反,Aβo或控制溶胶以及英可以双边在右侧被注入并在行为任务测试动物时左海马,例如。 Aβo和治疗输液可以同时进行或者交替泵可以Aβo输液后进行安装,以评估如果治疗Aβ沉积后生效。这里所描述的相同的协议,也可以做Aβo脑室注射时使用。 Aβo对细胞内信号通路的作用可以之前和相当短的时间框架内的神经元损失后进行评估。 Aβ输注的剂量和数量也可以调整,以获得更多或更少的严重的Aβ的致病性。
虽然非常通用的,这种技术具有一定的局限性。插管植入产生手术后组织和神经炎症中的最初几天的机械破坏。因此,重要的是开始Aβoinfu之前要等待手术后至少一周锡永,并添加适当的控制(车辆或不活动的扰频的Aβ注射)以考虑到这些事件。此外,只有Aβo小体积的可输注限制溶液的扩散。
该渗透泵代表了旨在防止Aβ诱导的神经退行性疾病药物的临床前验证了方便和独特的交付方法。由于免疫治疗与6E10抗体已被证明以前减少Aβ积聚在大脑中,31我们所用的6E10抗体作为证明的概念来验证我们新在体内的方法。在此模型中渗透泵的使用可能现在可用于开发新的疾病改善治疗,可以防止Aβo的临床前AD患者的沉积和神经毒性。
The authors have nothing to disclose.
We thank Caroline Bouchard from the animal facility for the rat work. A.S. holds a J.A. De Sève master fellowship, and B.P. a COPSE fellowship from the Université de Montréal This work was funded by grants attributed to J.B. from FRQS-Pfizer and start-up funds from Hôpital du Sacré-Coeur de Montréal Research Center.
Artificial Cerebrospinal Fluid (aCSF) | Harvard Apparatus | 59-7316 | |
PE50 Catheter thin wall | Plastics one | C232CT | |
Ketamine Hydrochloride (100 mg/mL) | Bioniche | 1989529 | |
Xylaxine Hydrochloride (100 mg/mL) | Bimeda | 8XYL004C | |
Meloxicam (5 mg/mL) | Norbrook | 215670I01 | |
Solution of chlorhexidine gluconate 2% and isopropyl alcohol 2% | Carefusion | 260100C | |
Lidocaine Hydrochloride | Alveda Pharma | 0122AG01 | |
Bupivacaine Hydrochloride | Hospira | 1559 | |
ophthalmic ointment | Baussh and Lomb inc. | 2125706 | |
stereotaxic frame | Stoelting | 51600 | |
stereotaxic cannula holder arm | Harvard Apparatus | 72-4837 | |
Drill | Dremel | 8050-N/18 | |
Guide Cannula | Plastics one | 326OPG/spc | |
Injection Cannula | Plastics one | C315I/spc | |
Dummy Cannula | Plastics one | C315DC/spc | |
Suture thread coated vicryl rapide 4-0 | Ethicon | VR2297 | |
Dental Acrylic Cement | Harvard Apparatus | 72-6906 | |
Screws | JI Morris Company | P0090CE125 | |
6E10 antibody (mouse IgG1 isotype) | BioLegend | 803003 | |
Mouse IgG1 isotype control antibody | Abcam | AB18447 | |
Alzet osmotic pumps model 1007D | Durect corporation | 290 | |
Isoflurane | Baxter | CA2L9100 | |
Amyloid-beta 1-42 | rPeptide | A-1163-1 | |
Hamilton syringe (10 µL) | Fisher Scientique | 14815279 | |
Infusion Syringe Pump CMA 402 | Harvard Apparatus | CMA8003110 | |
Syringe 1 mL | BD | 309659 | |
Needle 21G | Terumo | NN-2125R | |
Snuggle | Lomir Biomedical | RTS04 |