NF-κB에 의존하는 성인 신경 발생의 변조 및 분석을위한 방법
Summary
NF-κB에 의존하는 성인의 해마 신경의 조작 및 분석을위한 방법이 설명되어 있습니다. 자세한 프로토콜은 마우스의인지 결과의 조사를 위해 치아 이랑 (dentate gyrus)에 의존하는 행동 테스트 (공간 패턴 분리 – 바네스의 미로라고합니다)에 제공된다. 이 기술은 또한 다른 실험 설정에서 조사를 활성화하는 데 도움이됩니다.
Abstract
해마는 일시적인 기억의 형성 및 통합에 중요한 역할을하며, 공간 방향. 역사적으로, 성인의 해마가 포유 동물 뇌의 매우 정적 인 해부학 적 영역으로 조회되었습니다. 그러나, 최근의 연구 결과는 해마의 치아 이랑은 기존의 연결 회로의 수정뿐만 아니라, 성인 신경뿐만 아니라 포함, 성인의 엄청난 가소성의 영역임을 증명하고있다. 이 소성은 전사 인자 NF-κB가 중요한 역할을 담당하는, 전사 복잡한 네트워크에 의해 조절된다. 성인 신경, NF-κB 활성의 전뇌 특정 신경 세포의 억제를위한 형질 전환 마우스 모델을 사용할 수를 연구하고 조작 할 수 있습니다.
본 연구 방법은 구조적 측면, 신경 세포의 사멸 및 전구 확산,인지 의미, whic 포함하여 NF-κB에 의존하는 신경의 분석에 대해 설명합니다H는 특히 치아 이랑 (DG)에 의존하는 행동 테스트, 공간 패턴 분리 – 반스 미로 (SPS-BM)을 통해 평가되었다. SPS-BM 프로토콜은 단순히 성인 해마 신경의 특정 유전자의 영향을 평가하기 위해 설계된 다른 트랜스 제닉 동물 모델에 사용하기 위해 적응 될 수있다. 또한, SPS-BM는 약리학 제제를 사용하여, 예를 들면, DG 의존 학습을 조사하고 조작 겨냥한 다른 실험 설정에서 사용될 수있다.
Introduction
론적, 해마는 알려진 가장 오래된 해부 뇌 구조의 하나이다. 그런 장기 기억, 공간 방향, 및 각각의 메모리 형성 및 통합의 조절에 중추적 인 기능 등 다양한 복잡한 태스크를 책임진다. 해부학, 해마는 subgranular 영역 내에서 과립 세포와 약간의 신경 전구 세포를 포함하는 뿔 Ammonis (CA1, CA2, CA3 및 CA4) 지역과 치아 이랑 (dentate gyrus) (이랑 dentatus), 등의 피라미드 세포 층 (지층 pyramidale)로 구성 . 과립 세포는 소위 이끼 섬유 (과립 세포의 축삭)를 통해 CA3 영역을 향해 돌출.
지난 세기 말까지, 성인 포유류의 뇌 세포의 가소성과 신경을 결여 정적 인 기관이 될 것으로 추정했다. 그러나 지난 20 년간, 기록의 성장 양이 명확하게 일어나고 성인 신경을 보여줍니다 이상두 뇌 영역, subventricular 영역 (SVZ) 및 해마의 subgranular 영역.
우리의 이전 연구와 다른 그룹의 사람들은 전사 인자 NF-κB가 성인 신경의 중요한 분자 규제 중 하나이며, 심각한 구조적 해마 결함과인지 장애 1-6에서의 규제 완화의 결과가 있다는 것을 보여 주었다. NF-κB는 다섯 DNA 결합 서브 유닛의 다른 이량 체의 조합으로 구성된 유도 전사 인자의 총칭이다 : P50, P52, C-상대, RelB 및 P65 (상대적), 후자의 세 전이 활성화 도메인이. 뇌 내에서 세포질에서 발견되는 가장 풍부한 형태는 P50와 카파 B (IκB) 단백질의 억제하여 비활성 형태로 유지 P65의 이종입니다.
NF-κB 중심 신경을 공부하고 직접 조작하기 위해, 우리는 NF-κB의 subun의 모든 간단한 억제 할 수 있도록 유전자 변형 마우스 모델을 사용그는 구체적 전뇌 7 (도 1 참조). 및 -/tTA -이를 위해, 우리는 다음의 유전자 변형 마우스 라인 IκB / 교차 사육. 형질 전환 IκB / – 라인은 NF-κB 억제제 IκBa (슈퍼 억제 IκBa-AA1)의 트랜스 지배적 부정적인 돌연변이 체를 사용하여 생성 된 8. 야생형 IκBα 달리 IκBα-AA1은 억제제의 인산화와 후속 프로 테오 분해를 방해 알라닌 (V32 및 V36)에 변이 개의 세린 잔기를 갖는다. IκBa-AA1-유전자의 전뇌 신경 세포의 특정 표현, IκB / – 마우스는 마우스는 칼슘 – 칼 모듈 린 의존성 키나제를 숨겨와 교차 자란 IIα 테트라 사이클린 트랜스 활성제 (TTA)에 의해 구동 될 수있다 (CAMKIIα) 발기인 9.
P65 녹아웃 마우스 인해 대규모 간 세포 사멸 (10), 배아 치명적인 표현형이있다, 그래서 여기에 표시된 방법은 우아한 방법을 제공출생 후 성인 신경에서 NF-κB의 역할을 조사하는.
공간 학습과 기억을 연구하는 고전적인 행동 시험은 리처드 모리스, 모리스 물 미로 (MWM) 11로 알려진 시험에 의해 1980 년대에 설명했다. 이 오픈 필드 물 미로에서, 동물은 방향과 추가 – 미로 단서에 따라 숨겨진 플랫폼에 불투명 한 물에서 탈출을 배웁니다. MWM의 건조 변형은 소위 반스 미로 (BM) 12. 이 테스트는 하나의 탈출 상자로 정의 된 구멍 및 방향에 대한 시각적 여분 미로 단서로, 판의 경계에 배치 (20)의 원형 구멍이있는 원형 접시를 사용합니다. 두 실험 패러다임은 짐승`의 물에 대한 혐오, 또는 오픈, 밝은 조명 공백으로 유도 비행 동작에 의존하고 있습니다. 두 시험은 공간 방향에 대한 조사 및 관련 메모리 성능을 할 수 있습니다. 해마는 공간 기억 형성의 일반적이고 필수적인 역할을하지만, 해마 R참여 egions 적용 시험에 따라 다릅니다. BM에서 테스트 메모리는 enthorinal 피질 (EC)와 DG 13-16의 기여없이 해마의 CA1 – 지역에있는 피라미드 뉴런 사이의 연결 활동에서 발생한다. 특히, 고전 BM은 주로 중요한 것은, DG가 결정적으로 처리뿐만 아니라 의미 소위 공간 패턴 인식 17 일에 관여 EC V.에 CA1에 EC III에서 monosynaptic 측두 – ammonic 경로를 통해 탐색에 의존 시각 및 공간 정보뿐만 아니라, 서로 다른, 겹치지 않는 표현으로 유사한 표현이나 기억의 변형. 이 작업은 CA1과 BM (15)에 테스트 할 수 없습니다 EC VI에 CA3에 DG에 EC II에서 기능 트라이 시냅스 회로가 필요합니다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 우리는 구체적으로 공동의 치아 이랑 (dentate gyrus)에 의존하는인지 성능을 테스트하기 위해 행동 테스트로 SPS-BM을 고안했다ntrol 동물 및 NF-κB 억제 다음 IκB / TTA 슈퍼 억제 모델. 중요한 것은, MWM 또는 BM 대조적으로, SPS-BM은 신경의 손상으로 인해 발생하는 미묘한 행동 적자를 공개 할 수 있습니다. 공간 패턴 분리가 EC II와 DG와 CA3와 CA1과 EC VI 사이의 기능 회로에 엄격하게 의존하기 때문에,이 테스트는 내 잠재적 인 신경의 변화, 이끼 섬유 경로의 수정 또는 조직의 항상성의 변화에 매우 민감 DG.
기술적으로, 우리의 테스트의 셋업은 Clelland 등의 연구를 기반으로합니다., 공간적 분리 패턴이 나무 8 팔 레이디 얼 미로 (RAM) 19를 사용하여 테스트 한에서. 우리의 수정 된 설정에있는 8 개의 팔은 일곱 동일한 노란색 식품 하우스로 대체되었다. 요약하면, 방법은 해마, 이끼 섬유 돌기, 신경 세포 드에게 내 doublecortin 발현 (DCX +) 세포의 분석을 포함하여, 여기에 표시ATH 특히 SPS-BM 여기서 제시된, 성인 신경에 영향을 도입 유전자를 도입 한 다른 마우스 모델 연구에 적용될 수있다. 또한 응용 프로그램이되는 약물의 연구와 DG 및 공간 패턴의 분리에 미치는 영향을 측정을 포함 할 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
성인 신경, 독시 싸이클린을 통해 신경 세포에서 NF-κB의 억제, 그 이후 재 활성화를 통해 그 조작의 가능성은 성인 뇌뿐만 아니라 신경 드 다시 세대에 신생아 뉴런에 수사 매혹적인 시스템을 제공합니다 . 이 시스템의 장점은 그 신경 세포의 죽음, 조상의 증식과 이동, 심각한 구조 및 해부학 적 변화뿐만 아니라, 명백한 학습 결함의 변화에 신경 결과뿐만 아니라에서 NF-κB 신호 전달 경로를 ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 우수한 기술 지원 안젤라 Kralemann – 쾰러 감사합니다. 여기에 기술 된 실험 연구는 실험실에서 수행되었으며, CK 및 BK와 BK에 대한 연구 및 교육의 독일 교육부 (BMBF)의 부여에 독일 연구 협회 (DFG)의 보조금에 의해 지원되었다.
Materials
| Moria MC17 Perforated Spoon | FST | 10370-18 | removal of the brains |
| Dissecting microscope | Carl Zeiss | Stemi SV8 | removal of the brains |
| Surgical scissors | FST | 14084-08 | removal of the brains |
| Surgical scissors | FST | 14381-43 | removal of the brains |
| Dumont #5 forceps | FST | 11254-20 | removal of the brains |
| SuperFrost Slides | Carl Roth | 1879 | slides for immunohistochemistry |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | fixative |
| TissueTek OCT compound | Sakura Finetek | 1004200018 | embedding of the brains |
| Normal Goat Serum | Jackson Immunolabs | 005-000-001 | blocking in IHC |
| Normal Rabbit Serum | Jackson Immunolabs | 011-000-001 | blocking in IHC |
| Normal Donkey Serum | Jackson Immunolabs | 017-000-001 | blocking in IHC |
| anti-Neurofilament-M antibody | Developmental Studies Hybridoma Bank | 2H3 | IHC, Dilution 1:200 |
| anti-doublecortin antibody | sc-8066 | Santa Cruz | IHC, Dilution 1:800 |
| anti-GFP antibody | ab290 | abcam | IHC, Dilution 1:2000 |
| anti-BrdU antibody | OBT0030G | Accurate Chemicals | IHC, Dilution 1:2000 |
| Fluoro Jade-C | FJ-C | HistoChem | Determination of neuronal cell death |
| Betadine | MUNDIPHARMA | D08AG02 | disinfectant |
| cryomicrotome | Leica | CM1900 | preparation of brain slices |
| Heparin sodium salt | Sigma-Aldrich | H3393 | perfusion |
| circular plate made from hard-plastic (diameter 120 cm) | lab made | none | plate for SPS-BM, diameter 120cm |
| Buraton rapid disinfectant | Schülke & Mayr | 113 911 | disinfectant |
| video-tracking system TSE VideoMot 2 with Software Package VideoMot2 | tse systems | 302050-SW-KIT | tracking and analysis of SPS-BM |
| Triton X-100 | Sigma Aldrich | T8787 | permeabilisation/IHC |
| cryotome | Reichert Jung/Leica | Frigomobil 1206 | preparation of 40µm brain slices |
| Mowiol 4-88 | Carl Roth | Art.-Nr. 0713 | embedding of the slides |
| SYTOX green | Invitrogen | S7020 | Nuclear staining |
| Food pellets (Kellog`s Froot Loops) | Kellog`s | SPS-BM | |
| Prism, Version 3.0 | Graph Pad Software, San Diego, USA | Statistical evaluation of SPS-BM | |
| Zen 2008 or Zen 2011 Software | Carl Zeiss | Software (Confocal microscope) | |
| D.P.X | Sigma-Aldrich | 317616 | mounting medium for Fluoro Jade C staining |
Referências
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