神経炎症と神経毒性を評価するためのリポ多糖の仔魚への脳室マイクロインジェクション

神経炎症は、中枢神経系(CNS)のいくつかの神経変性疾患の病因に関与する重要な抗神経原性因子として説明されています¹。病理学的侮辱に続いて、神経炎症は、神経新生の阻害および神経細胞死の誘導を含む様々な有害な結果をもたらす可能性がある^2,3。炎症誘導に対する応答の根底にあるプロセスでは、複数の炎症性サイトカイン(TNF-α、IL-1β、IL-6など)が細胞外空間に分泌され、ニューロン死と神経新生の抑制に重要なコンポーネントとして機能します^4,5,6。

炎症メディエーター(IL-1β、L-アルギニン、エンドトキシンなど)を脳にマイクロインジェクションすると、神経細胞の減少と神経炎症を引き起こす可能性があります^7,8,9。グラム陰性菌の細胞壁に存在する病原性エンドトキシンであるリポ多糖(LPS、図1)は、動物の神経炎症を誘発し、神経変性を悪化させ、神経新生を低下させる可能性があります¹⁰。マウス脳のCNSへのLPS直接注射は、一酸化窒素、炎症誘発性サイトカイン、および他の調節因子のレベルを増加させた¹¹。さらに、局所脳環境へのLPSの定位固定装置注射は、神経毒性分子の過剰産生を誘発し、神経機能障害およびそれに続く神経変性疾患の発症をもたらす^{可能性がある10、12、13、14、15}。神経科学の分野では、生体の細胞および生物学的プロセスのライブおよびタイムコース顕微鏡観察は、病因と薬理作用の根底にあるメカニズムを理解するために重要です¹⁶。しかし、神経炎症と神経毒性のマウスモデルのライブイメージングは、顕微鏡の限られた光学的浸透深さによって根本的に制約され、機能イメージングと発生過程のライブ観察が妨げられます^17,18,19。したがって、代替の神経炎症モデルの開発は、ライブイメージングによる病理学的発達、および神経炎症および神経変性の根底にあるメカニズムの研究を促進するために非常に興味深いものです。

ゼブラフィッシュ(Danio rerio)は、進化的に保存された自然免疫系、光透過性、大きな胚クラッチサイズ、遺伝的扱いやすさ、およびin vivoイメージングへの適合性により、神経炎症と神経変性を研究するための有望なモデルとして浮上しています19,20,21,22,23.以前のプロトコルでは、メカニズム評価なしにゼブラフィッシュ仔魚の卵黄と後脳室にLPSを直接注入するか、単にLPSを魚の水(培地)に添加して致命的な全身免疫応答を誘導していました^24,25,26,27。ここでは、受精後5日目(dpf)ゼブラフィッシュ幼虫に自然免疫応答または神経毒性を引き起こすために、脳室へのLPSのマイクロインジェクションのためのプロトコルを開発しました。この応答は、注射後24時間でのゼブラフィッシュ脳におけるニューロン細胞の喪失、運動行動障害、亜硝酸塩放出の増加、炎症性遺伝子発現の活性化、および好中球の動員によって証明されます。