A visualização imuno-histoquímica de Hippocampal Neuron Atividade Após Spatial Aprendizagem em um rato modelo de desordens do desenvolvimento neurológico

Desordens do neurodesenvolvimento incluem um grupo de doenças, tais como a síndrome de Down, síndrome X frágil (SXF), síndrome de Rett, neurofibromatose, esclerose tuberosa e ASD, no qual o desenvolvimento e maturação do sistema nervoso central (SNC) é perturbado cedo durante largura e heterogénea o período pré-natal ^1. Essas disfunções cerebrais de desenvolvimento podem causar profundas, efeitos ao longo da vida em função motora, linguagem, aprendizagem e processo de memória. Uma pletora de factores genéticos e ambientais têm sido implicados na patogénese de desordens do neurodesenvolvimento durante os últimos anos ^2,3. Mesmo que os mecanismos moleculares subjacentes ao fenótipo clínico permanecem desconhecidos, os resultados acima mencionados têm permitido o desenvolvimento de vários modelos de ratinho destes distúrbios. De aprendizagem e défices de memória foram identificadas em vários destes modelos de murganho tais como TSC1 ^{+/-, +/-} TSC2,Nf1 ^+/- e EN2 ^{– / –} ratos ^2,4-7. Um desafio importante no domínio dos distúrbios do neurodesenvolvimento é a identificação de processos celulares e moleculares subjacentes aprendizagem e memória disfunção. Vias de sinalização activados seleccionados durante a aprendizagem ou a memória podem induzir a transcrição de genes específicos e, em última análise conduzir à síntese de novo da proteína. Genes imediatos-iniciais (IEGs) de activação e dependentes de proteína modificações sinápticas são rapidamente induzida nos neurônios do cérebro em resposta à atividade neuronal ea formação comportamental ^8,9.

Déficits em vias de sinalização que envolvem neurofibromin têm sido associados com a aprendizagem prejudicada em desordens do desenvolvimento neurológico. Neurofibromina é o produto do gene NF1, cuja mutação faz com neurofibromatose de tipo 1, uma síndrome genética complexa, caracterizada por tumores no sistema nervoso, atraso comportamentais e motoras, cognitivas e DISAbilidades ^10. Ratos heterozigotos para Nf1 eliminação restritas aos neurônios inibitórios mostrar déficits na fase inicial da potenciação de longa duração (LTP), bem como a aprendizagem espacial comprometida em MWM ^5,11,12. Curiosamente, a deficiência Nf1 neste modelo de ratinho leva a uma sobre-activação de sinalização de Ras na interneurónios inibitórios durante a aprendizagem, resultando no aumento da fosforilação de ERK e, finalmente, em uma ampliação anormal de libertação de GABA de neurónios destes ^cinco.

Com base nestes resultados, a visualização da actividade neuronal após tarefas comportamentais representa uma forma de reconstruir circuitos específicos envolvidos em doenças do neurodesenvolvimento. O protocolo de imuno-histoquímica descrito aqui tem o objetivo de avaliar e quantificar os níveis de fosforilação ERK hipocampo seguintes MWM em um modelo de rato ASD com déficits cognitivos. MWM é amplamente utilizado para investigar a aprendizagem espacial dependente do hipocampo e memória em roedores ^13,14 </sup>. Nós decidir usar ERK como leitura molecular de aprendizagem hipocampo-dependente tarefa, uma vez que ERK mostrou ter um papel essencial na aprendizagem e memória formação ^15. Além disso, a via ERK é necessário para dependente da experiência plasticidade no córtex visual desenvolvimento ^16. Finalmente, camundongos sem uma das duas isoformas (ERK ERK2) no show CNS marcado anomalias em comportamentos cognitivos, emocionais e sociais ^17, indicando que a sinalização ERK pode desempenhar um papel crítico na patogênese de desordens do desenvolvimento neurológico, tais como ASD.

Nós usamos Engrailed 2 nocaute (EN2 ^{– / -)} camundongos como modelo de desordens do desenvolvimento neurológico. EN2 ^{– / –} ratos mostram características anatômicas e comportamentais "ASD-like", incluindo a perda de ¹⁸ interneurons cérebro anterior, redução da expressão de genes relacionados com o ASD ^19, diminuição da sociabilidade e flexibilidade cognitiva prejudicada ^6,7,20. Learni espacialng e defeitos de memória, como os detectados na MWM, são especialmente robusta em EN2 ^{– / –} ratos e ^6,7 pode ser relevante para as deficiências cognitivas observadas em pacientes com TEA ^21. Além disso, mostramos que a aprendizagem espacial prejudicada em MWM está associada à redução da expressão neurofibromin e aumentou os níveis de pERK no hilo de EN2 ^{– / –} ratos adultos ^7. Aqui nós apresentamos o protocolo detalhado para a caracterização imuno-histoquímica de pERK seguinte MWM neste modelo de ratinho ASD.