Visualización inmunohistoquímico de hipocampo Neurona Actividad Después espacial aprendizaje en un modelo de ratón de los trastornos del desarrollo neurológico

Trastornos del desarrollo neurológico incluyen un grupo amplio y heterogéneo de trastornos como el síndrome de Down, síndrome de cromosoma X frágil (FXS), el síndrome de Rett, neurofibromatosis, esclerosis tuberosa y ASD, en la que el desarrollo y maduración del sistema nervioso central (SNC) se altera temprana durante el período prenatal ^1. Estas disfunciones del desarrollo cerebral pueden causar profundos efectos, toda la vida en la función motora, lenguaje, aprendizaje y proceso de la memoria. Una plétora de factores genéticos y ambientales han sido implicados en la patogénesis de los trastornos del neurodesarrollo durante los últimos años ^2,3. Incluso si los mecanismos moleculares que subyacen al fenotipo clínico siguen siendo desconocidos, los hallazgos mencionados anteriormente han permitido el desarrollo de varios modelos de ratón de estos trastornos. Déficits de aprendizaje y memoria se han identificado en un número de estos modelos de ratón, tales como Tsc1 ^+/-, Tsc2 ^+/-,Nf1 ^+/- y En2 ^{– / –} ratones ^2,4-7. Un reto importante en el campo de los trastornos del desarrollo neurológico es la identificación de los procesos celulares y moleculares que subyacen a la memoria y el aprendizaje de la disfunción. Vías de señalización activadas seleccionados durante el aprendizaje o la memoria pueden inducir la transcripción de genes específicos y en última instancia conducir a la síntesis de novo de proteínas. Genes tempranos inmediatos de activación y de proteínas dependientes (IEGs) modificaciones sinápticas son inducidos rápidamente en las neuronas del cerebro en respuesta a la actividad neuronal y la formación del comportamiento ^8,9.

Las deficiencias en las vías de señalización que implican neurofibromina se han asociado con problemas de aprendizaje en los trastornos del desarrollo neurológico. Neurofibromin es el producto del gen NF1, cuya mutación causa neurofibromatosis tipo 1, un síndrome genético complejo caracteriza por tumores del sistema nervioso, de los retardos y de comportamiento de motor y cognitivo DISAbilidades ^10. Ratones heterocigotos para eliminación Cf1 restringidas a las neuronas inhibitorias muestran déficits en la fase temprana de la potenciación a largo plazo (LTP), así como el aprendizaje espacial comprometido en MWM ^5,11,12. Curiosamente, la deficiencia de NF1 este modelo de ratón conduce a una activación de Ras sobre-señalización en interneuronas inhibidoras durante el aprendizaje, lo que resulta en un aumento de la fosforilación de ERK y finalmente en una mejora anormal de la liberación de GABA a partir de estas neuronas ^5.

Basándose en estos hallazgos, la visualización de la actividad neuronal después de tareas de comportamiento representa una manera de reconstruir circuitos específicos implicados en enfermedades del desarrollo neurológico. El protocolo de inmunohistoquímica descrito aquí tiene como objetivo evaluar y cuantificar los niveles de fosforilación de ERK hipocampo siguientes MWM en un modelo de ratón ASD con déficits cognitivos. MWM es ampliamente utilizado para investigar el aprendizaje espacial dependiente del hipocampo y la memoria en roedores ^13,14 </sarriba>. Decidimos utilizar la fosforilación de ERK como lectura molecular del aprendizaje hipocampo tarea dependiente, ya que ERK ha demostrado tener un papel esencial en el aprendizaje y la memoria formación ^15. Por otra parte, la vía ERK es necesario para dependiente de la experiencia plasticidad en la corteza visual en desarrollo ^16. Finalmente, los ratones que carecen de una de las dos isoformas de ERK (ERK2) en el espectáculo CNS marcados anomalías en los comportamientos cognitivos, emocionales y sociales ^17, lo que indica que la señalización de ERK podría desempeñar un papel crítico en la patogénesis de los trastornos del neurodesarrollo, tales como ASD.

Utilizamos Engrailed 2 nocaut (En2 ^{– / -)} ratones como modelo de trastornos del neurodesarrollo. En2 ^{– / –} ratones muestran características anatómicas y de comportamiento "ASD-like", incluyendo la pérdida de interneuronas del cerebro anterior ^18, la reducción de la expresión de genes relacionados con el ASD ^19, disminución de la sociabilidad, y deterioro de la flexibilidad cognitiva ^6,7,20. Learni espacialng y defectos de memoria, como los detectados en MWM, son especialmente robusto en En2 ^{– / –} ratones ^6,7 y podrían ser relevantes para los deterioros cognitivos observados en pacientes ASD ^21. Por otra parte, hemos demostrado que el aprendizaje espacial deteriorada en MWM se asocia con la reducción de expresión neurofibromina y aumentó los niveles pERK en el hilio del En2 ^{– / –} ratones adultos ^7. Aquí presentamos el protocolo detallado para la caracterización inmunohistoquímica de Perk siguiente MWM en este modelo de ratón TEA.