JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Nederlands

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Neurodegeneratie in een diermodel van chronische Amyloid-beta oligomeer infusie wordt tegengewerkt door antilichaambehandeling doordrongen osmotische pompen

Published: August 14, 2016
doi:
10.3791/54215
, , ,
1Department of Pharmacology,Université de Montréal, 2Department of Neuroscience,Université de Montréal, 3Hôpital du Sacré-coeur de Montréal Research Center,Université de Montréal

Summary

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.

Abstract

Daling van de hippocampus-afhankelijke expliciete geheugen (geheugen voor feiten en gebeurtenissen) is een van de eerste klinische symptoom van de ziekte van Alzheimer (AD). Het staat vast dat de synaps verlies en de daaruit voortvloeiende neurodegeneratie zijn de beste voorspellers voor het geheugen impairments in AD. Nieuwste studies hebben de neurotoxische rol van oplosbare amyloid-beta oligomeren (Aβo) die beginnen te accumuleren in het menselijk brein ongeveer 10 tot 15 jaar voordat de klinische symptomen duidelijk worden benadrukt. Veel rapporten geven aan dat oplosbare Aβo correleren met het geheugen tekorten in AD modellen en mensen. De Aβo-geïnduceerde neurodegeneratie waargenomen in neuronale en de hersenen slice culturen is een grotere uitdaging om te reproduceren in vele dierlijke modellen geweest. Het model van herhaalde Aβo infusies hier getoonde te overwinnen dit probleem en laat het aanpakken van twee belangrijke domeinen voor het ontwikkelen van nieuwe disease modifying therapieën: identificeren van biologische markers om vroeg AD diagnosticeren, en bepaal de moleculaire mechanismen onderbouwen tekorten Aβo geïnduceerde geheugen bij het begin van AD. Aangezien oplosbare Aβo aggregaat relatief snel in onoplosbare Ap-fibrillen die slecht correleren met de klinische toestand van de patiënten, zijn oplosbare Aβo vers bereid en eenmaal per dag geïnjecteerd gedurende zes dagen om duidelijke celdood veroorzaken in de hippocampus. We gebruikten canule speciaal ontwerp voor gelijktijdige infusies van Aβo en continue infusie van Aβo antilichaam (6E10) in de hippocampus via osmotische pompen. Deze innovatieve in vivo werkwijze kan nu worden gebruikt in preklinische studies om de efficiëntie van nieuwe AD therapieën die de afzetting en neurotoxiciteit van Aβo in pre-dementie kunnen verhinderen valideren.

Introduction

Het werd aanvankelijk voorgesteld dat accumulatie van onoplosbaar Ap-species in de hersenen stond centraal in de pathogenese van AD. 1,2 Toch amyloïde plaques worden ook gedetecteerd in een aantal cognitief normale ouderen. 3-7 Om de slechte correlatie bestaat tussen plaque afzettingen en cognitieve tekorten te overwinnen in AD, hebben recente rapporten de aanwezigheid van toxische oplosbare Aβo bij het ​​begin van de ziekte, die veel beter met de klinische toestand van de patiënt. 8-14 Aangezien het proces van Ap oligomerisatie correleren getoond is zeer dynamisch, werd gesuggereerd dat neurotoxiciteit geïnduceerd door verschillende Aβo plaats van één specifiek type oligomeer. 14-16 Aangezien veel studies hebben aangetoond dat Aβo synaps disfuncties vóór synaps en neuronaal verlies kan initiëren, 17-24 gangbare theorieën geven aan dat AB-behandelingseffecten doeltreffend kan zijn vroege AD dan in latere fasen dusver getest in klinische studies.

Een kenmerk kenmerk van de pathogenese van AD is de enorme en wijdverspreide celdood waargenomen in de late stadia van de ziekte, en de significante synaps en neuronaal verlies waargenomen in gelokaliseerde hersengebieden bij geheugenstoornissen aangetoond in de klinische niveau. De perforant route die projecten uit de entorinale schors (EG) van de dentate gyrus (DG) wordt sterk verontrust over het vroege begin van AD. 25,26 Tijdens de prodromale staat van Christus toen mild cognitive impairment (MCI) wordt duidelijk significante celdood wordt gedetecteerd in de EG, evenals synaptische verlies in de DG. 25,26

Hoewel een grote hoeveelheid bewijsmateriaal de toxische werking van oplosbare Aβo begin AD is gelokaliseerd, 8-14 Aβo geïnduceerde neurodegeneratie waargenomen in neuronale kweek of organotypische hersenplakje cultuur moeilijker te reproduceren in diermodellen. 27 meeste transgene AD modellen overexpressie Aβ hebben amyloïde plaques, tau hyperfosforylering, synaptische deficiëntie en geheugenstoornissen. 27 echter deze modellen zijn veel minder succesvol in het modelleren celdood waargenomen in de hippocampus van AD patiënten. Om deze technische problemen te overwinnen ontwikkelden we een model op basis van intracerebrale infusies van oplosbare Aβo. We meldden eerder dat herhaalde hippocampus infusies van oplosbare Aβo induceren geleidelijk neuronaal verlies en tau hyperfosforylatie, twee pathologische kenmerken in verband met het geheugen achteruitgang in AD. 28 Hier zijn we met een nieuwe methode om AD therapieën te testen met behulp van een canule speciaal ontwerp voor gelijktijdige infusies van Aβo en continue infusie van Aβo antilichaam (6E10) met osmotische pompen.

Osmotische pompen bieden een unieke manier om te testen in vivo de efficiëntie van elk antilichaam (of andere verbindingen) tegen Aβo-geïnduceerde neurodegeneratie direct op de injectieplaats van Aβo. Zo, deze pompen reprESENT een handig hulpmiddel om een ​​solide proof-of-concept met betrekking tot de werkingsmechanismen van potentiële therapeutische middelen in AD vast te stellen. Omdat recente rapporten wijzen op de kritische slagweerstand van oplosbare Aβo in het begin van AD, zijn veel behandelingen gericht Aβo daadwerkelijk getest door academische en farmaceutische laboratoria. Deze roman diermodel maakt het nabootsen van de synaptische en neuronaal verlies waargenomen in het begin van AD, en osmotische pompen worden gebruikt om continu specifiek trekken behandeling agentia op de Aβo infusieplaats. De herhaalde mislukkingen van AD therapieën getest in de afgelopen jaren bij milde tot matige patiënten als onderzoekers gevraagd om proeven in pre-demente patiënten te geven voordat Aβo beginnen te overvloedig ophopen en het genereren van onomkeerbare hersenschade. Hierbij testen van nieuwe verbindingen die de afzetting en daarmee de neurotoxiciteit van Aβo voorkomen van belang kunnen zijn in preklinische patiënten.

Protocol

Ethiek statement: Het dier protocol voor dit project verkregen van de goedkeuring van de Animal Care Committee van het Hôpital du Sacré-Coeur de Montréal in overeenstemming met de richtlijnen van de Canadian Council on Animal Care. 1. Catheter Voorbereiding voor Stereotaxische Surgery Snijd PE50 catheters (6 cm lang) die wordt gebruikt om de canule met osmotische pompen aan te sluiten (zie figuur 1A). Vul PE50 catheters met kunstmatige cerebrospinale vloeistof (aCSF) en sluit beide uiteinden van de katheters. Houd de katheter bij 4 ° C tot gebruik. 2. Canule Implantatie door stereotaxie Voer de chirurgie in steriele omstandigheden. Steriliseer alle chirurgische instrumenten en materialen in de autoclaaf. Maak de stereotaxische apparatuur en het werkgebied grondig en ontsmet met een 70% ethanol-oplossing. Draag een chirurgisch masker, haar motorkap en steriele handschoenen. Verdoven ratten intraperitoneaal injecteren (ip) een oplossing van ketamine en xylazine (100 mg / kg en 10 mg / kg, respectievelijk). Bevestig verdoving door het controleren van de beweging na een zachte teen knijpen. Injecteer een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (Meloxicam; 1 mg / kg) subcutaan (sc) aan de verdoofde dieren ten minste 30 min voorafgaand aan de operatie. Scheer de kop van het dier met behulp tondeuse en ontsmet de huid met een oplossing van chloorhexidine gluconaat 2% en 2% isopropylalcohol driemaal. Toepassen veterinaire oogzalf op de ogen te voorkomen droogheid terwijl onder verdoving. Plaats het dier op een stereotaxische frame met het oor bars. Fix een canule aan de houder arm van de stereotaxische frame. Injecteer (sc) een lokaal anestheticum (bupivacaïne (1,5 mg / kg) en lidocaïne (1,5 mg / kg) op de bovenkant van het hoofd. Anesthesie is handhaaft gedurende de hele procedure door een neuskegel levert 3% isofluraan. Het gehele operatiegebied moetgedrapeerd uit, maar het was geen gedaan beter tonen de techniek. Een insnijding van 3 cm op de bovenkant van het hoofd met een scalpel. Installeer 4 klemmen rond de incisie aan de schedel te verlaten duidelijk. Met behulp van een round-tip schaar, maken een zak (2 x 2 cm 2) onder de huid tussen de schouderbladen van het dier. Schraap het periost van de schedel met een mes. Breng een gaasje op de schedel als de bloeding. Controleer of de schedel is vlak en goed afgestemd op de stereotaxische frame. Om ervoor te zorgen dat de schedel is vlak, controleer dan de hoogte coördineert bij de bregma en aan de lambda. Neem de coördinaten van de bregma die wordt gebruikt als referentiepunt. Vanaf de bregma Bereken de coördinaten van de twee geleidingscanule dat bilateraal in de hippocampus worden geïmplanteerd (achterwaartse: – 0,42 cm; mediolateral: ± 0,30 cm; dorsoventral: – 0,28 cm volgens Paxinos en Watson rat hersenatlas) 29 . Geef depositie van de canule met een marker. Boor een gat (0,5 mm) in de schedel aan de implantatie punt van beide canule. Boor twee andere gaten van ongeveer 5 mm boven en onder die punten te schroeven die canule zal stollen bij de toepassing van tandheelkundige cement in te voegen. Snijd een uiteinde van de katheter vooraf gevuld met aCSF met een scalpel, en deze in de hoek van de arm canule. Bevestig de eerste injectienaald met tandheelkundige cement. Voorkomen dat tandheelkundige cement om de positie op de tweede canule. Laat de tandheelkundige cement drogen 2-3 minuten, verwijder de houder arm uit de eerste canule, en bevestig de tweede canule in. Herhaal stap 2.11 en 2.12. Zet dummy canule aan beide gids canule. Controleer of de dummy en geleidingscanule van dezelfde lengte weefselinfiltratie en blokkeren van de canule te voorkomen. Plaats het vrije uiteinde van beide katheters in de zak eerder tussen schouderbladen van het dier. Verwijder de klemmen en steek de huid met eenhechtdraad 4-0. LET OP: De top gids canule moet toegankelijk zijn voor de komende Aβo infusies te zijn. Verwijder het dier uit de stereotaxische frame en zet het terug in zijn kooi. Tijdens de post-operatieve herstel, plaatst u de kooi op een verwarmingswater deken totdat het dier wakker wordt. De kooi moet gedeeltelijk op het pad zijn, zodat de rat weg van de warmte kan verplaatsen indien nodig. Bewaak het dier voortdurend totdat het voldoende bewustzijn borstligging handhaven herwint. Terugkeren ratten het dier mogelijkheid om te herstellen van de operatie van 10 dagen onder nauw toezicht. NB: Heeft een dier dat een operatie heeft ondergaan om het gezelschap van andere dieren tot volledig hersteld niet meer terug. Meloxicam (1 mg / kg) eenmaal per dag gegeven gedurende twee dagen na de operatie om pijn te behandelen. 3. osmotische pomp Installatie Een dag voor de installatie, vul osmotische pompen met 6E10 antilichaam (1 mg / ml, 100 ui) en controle IgG1antilichaam (1 mg / ml, 100 pl) volgens de instructies van de fabrikant onder steriele toestand. Houd de pompen in steriel gedestilleerd water bij 37 ° C overnacht om pompen te activeren. Verdoven ratten met isofluraan 3% tot osmotische pompen (0,5 gl / uur gedurende 7 dagen) te installeren. Scheren tussen schouderbladen en ontsmet de huid met een oplossing van chloorhexidine gluconaat 2% en 2% isopropylalcohol. Maak een incisie van 2 cm met een scalpel tussen de schouderbladen van de PE50 catheters verbonden met de gids canule te lokaliseren. Snijd het einde van de PE50 catheters met tandheelkundig cement met een scalpel. Sluit de osmotische pompen aan de PE50 catheters, en voeg wat tandheelkundige cement aan de pomp en katheter knooppunt om de verbinding te beveiligen. Steek de huid goed af met een hechtdraad 4-0. Zet het dier terug in zijn kooi op een verwarmingswater pad. Observeer het dier wakker snel van een isofluraananesthesie (ongeveer 5 min). LET OP: De operatie duurt voorkomendbatterijvak ongeveer 5 tot 10 minuten. 4. Aβo Infusions in Awake en vrij bewegende ratten Bereid de Aβo oplossing (0,2 ug / ul) zoals eerder gerapporteerd. 28,30 Laat Aβo dynamisch en spontaan aggregeren 1 uur bij kamertemperatuur voor infusie. Installeer twee 10 ul spuiten op een infuuspomp. Vul het spuiten met 5 ui steriel gedistilleerd water. Snijd twee PE50 catheters tot ongeveer 60 cm lang met een scalpel. Vul beide katheters met steriel gedestilleerd water met behulp van 1 ml spuiten en naalden 21G. Houd de 1 ml injectiespuiten aan één uiteinde van de katheter en het andere uiteinde op de Hamilton spuiten. Verwijder de 1 ml spuiten en controleer of er geen luchtbellen in de katheters. Invoegen interne canule eind PE50 catheters. Met behulp van steriel gedestilleerd water, vul de interne canule verbonden met PE50 catheters up tot1 ul op Hamilton spuiten. Maak een luchtbel door pulling de zuigers tot 2 pl. Meng de Aβo oplossing door pipetteren op en neer met behulp van een tip van minimaal therapietrouw. Vermijd de vorming van bellen tijdens het mengen. Vul beide interne canule met 1,5 gl Aβo oplossing terugtrekken van de zuigers tot 3,5 gl. Maak lijnen met een marker voor en na de luchtbel gedaan in beide katheters. Dit dient als een controlepost van de lopende infusie. Voor infusie, breng de kooi in de buurt van de infuuspomp en verwijder de kap. Plaats de rat in nestelt en strak schraap de arm van de nestelt zich rond zijn nek aan het hoofd van de rat te immobiliseren. Verwijderen dummy canule beide geleidingscanule. Plaats de interne canule eerder bereid in de gids canule. Controleer of deze goed zijn geplaatst en goed bevestigd aan de basis van de geleidingscanule. Laat rat uit het nestelt zich en zet het terug in zijn kooi de stelling van stress te beperken. Nauwlettend om ervoor te zorgen dat de katheters niet verdraaien togethaar en de infusie wordt goed uitgevoerd. Schakel de infusiepomp. Injecteer 1 ul Aβo oplossing bij een snelheid van 0,1 ul / min (10 min). Tijdens infusie, controleer dan of de spuit zuiger beweegt van 3,5 pi tot 2,5 ui, en dat de luchtbel in beide PE50 catheters continu bewegen. Laat de interne canule in de plaats voor nog eens 5 minuten na infusie om een ​​efficiënte verspreiding van Aβo oplossing mogelijk te maken. Breng de rat terug in de Snuggle interne canule en bedekte gids canule tot reflux van de geïnjecteerde oplossing te voorkomen te verwijderen. Gebruik dummy canule die stoppen net voor de hoek arm van de canule. Breng het dier in zijn kooi. Herhaal Aβo infusie eenmaal per dag gedurende 6 opeenvolgende dagen. Euthanaseren van de dieren door onthoofding.

Representative Results

Het neurotoxische effect van Aβo onderzocht in Long-Evans ratten implanteren canule het directoraat-generaal van de hippocampus. Oplosbare Aβo werden geïnjecteerd per dag gedurende zes achtereenvolgende dagen. We gebruikten canule speciaal ontwerp voor gelijktijdige infusies van Aβo en continue infusie van 6E10 of control IgG1 antilichaam in de hippocampus via osmotische pompen (Figuur 1A). Voor immunohistochemie werden ratten verdoofd, transcardiaal geperfuseerd met 0,9% NaCl en hersenen ondergedompeld in 4% paraformaldehyde oplossing voor 48 uur en 15% sucrose oplossing voor 24 uur. Vrij zwevende coronale secties (40 pm) werden behandeld met 0,3% H 2 O 2 gedurende 30 min geblokkeerd in 1% geit serum gedurende 1 uur en een nacht geïncubeerd bij 4 ° C met een anti-pan-Aß antilichaam. Secties werden behandeld met 70% mierenzuur gedurende 3 min voordat het antilichaam. Detectie werd uitgevoerd met de ABC complex en 0.05% 3,3-diaminobenzidine oplossing. Secties werden gemonteerd op glasplaatjes-gelatine beklede, lucht gedroogd 2 uur, gedroogde (30, 70, 95, en 100% alcohol), geïncubeerd in tolueen 5 min, en afgedekt. Voor cresylviolet kleuring werden secties geïncubeerd 10 min in een 0,5% cresylviolet oplossing, geïncubeerd 1 min in een 0,5% azijnzuuroplossing, ontkleurd (70, 95, en 100% alcohol), ondergedompeld in tolueen 5 min, en bedekt met glas dekglaasje. De hier gepresenteerde resultaten tonen de afzetting van Aβo in het DG in de nabijheid van de plaats van infusie, en celdood in verband met deze accumulatie. We vonden dat het niveau Aβo aanzienlijk werd verlaagd met 6E10 antilichaam behandeling (Figuur 1B). Gemarkeerd neurodegeneratie werd waargenomen in de buurt van het injecteren plaats van Aβo, en werd verzwakt door 6E10 antilichaam behandeling (Figuur 1B). Deze resultaten zijn consistent met Aβo accumulatie dat we waargenomen in de DGna herhaalde Aβo infusies bij muizen. 28 Goedkeuring van de amyloïde afzetting door immunotherapie met 6E10 antilichaam hier getoond is in lijn met een ander verslag gedaan in een transgene AD muismodel. 31 Figuur 1. Foto van het dier met bilaterale Cannula Tijdens Aβo Infusie Een oplossing van Aβo. (0,2 ug / ul, 1 ui) werd geïnjecteerd wakker en vrij bewegende ratten (eenmaal per dag gedurende 6 dagen) met behulp PE50 catheters verbonden interne canule ingevoegd in geleidingscanule. Behandeling met control (CTL) IgG1 of 6E10 antilichaam werd direct toegediend op de plaats van Aβo infusie met behulp van osmotische pompen onderhuids gelegen tussen de schouderbladen van het dier. Klik hier om een grotere versie van th bekijkenis figuur. Figuur 2. neuronaal verlies geïnduceerd door Aβo Deposition verzwakt door 6E10 antilichaam Behandeling A, Aβo (0,2 ug / ul, 1 ui). Werd eenmaal daags geïnjecteerd gedurende 6 opeenvolgende dagen, en behandeld met CTL (IgG1) of 6E10 antilichaam bij de plaats van infusie met behulp van osmotische pompen. B, vertegenwoordiger accumulatie van Aβo in de DG op een sectie direct naast de canule inbrengen, en representatief kleuring met cresylviolet tonen cel verlies. Schaal bars: 50 micrometer (n = 4) Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussion

Er zijn kritische stappen in dit protocol die speciale aandacht nodig. Wanneer implanteren van de canule voorkomen dat tandheelkundig cement als het te vloeibaar te voorkomen blokkeren van de opening van de tweede canule. Het is belangrijk om tandcement plaatsen aan het vrije uiteinde van de P50 katheter bevestigd aan de pomp tot irritatie en een eventuele ontstekingsreactie te voorkomen. De dag van de stereotaxische chirurgie, gebruikt dummy canule die even lang is als geleidingscanule zijn dat daardoor canule. Echter, na het installeren pompen gebruiken kortere dummy canule die stoppen voordat de hoek arm van de canule correct infusie van de oplossing van de pomp naar de hippocampus mogelijk. Nauwlettend Aβo infusies en controleer of de luchtbel gedaan in katheters continu in beweging is tijdens de infusies. Zorg er altijd voor dat het injecteren van canule volledig in de gids canule tijdens infusies wordt geplaatst.

Als het probleem is ontmoeting tijdens Ap infusieControleer dat de interne canule niet wordt geblokkeerd. Indien dit het geval is, spoelen steriel gedestilleerd water door de interne canule. Als de gids canule wordt belemmerd, draai de interne canule in de gids canule. Anders bewegen de interne canule op en neer. Twist in de Snuggle kan stressvol voor ratten, vooral op de eerste dag. Om de stress van het dier te verminderen, raden wij u te manipuleren en wennen ratten de Snuggle voor de stereotaxische operatie.

Vele voordelen kunnen worden toegeschreven aan deze nieuwe en flexibele in vivo benadering. Inderdaad, de aard van Aβo geïnjecteerd nauwkeurig te regelen voor de infusie en verschillende soorten Aß preparaten (bijvoorbeeld synthetische vs hersenen afgeleide Aß toegevoegd) kan worden geïnjecteerd om de neurotoxiciteit in vivo te evalueren. Dit model kan ook worden gebruikt om mechanismen waarmee verschillende soorten Aß (bijvoorbeeld monomeren, laag- en hoog molecuulgewicht onderzoeken oligomers, protofibrillen) kan neurotoxische effecten induceren in vivo, en hoe behandelingen zoals immunotherapie hun schadelijke effect in de hersenen zou kunnen tegengaan. Aangezien de infusies worden uitgevoerd in wakkere, vrij bewegende dieren, er geen verstorende effecten tussen anesthetica en Aβo oplossing signaalroutes, zoals in eerdere studies. 32,33 Infusions in vrij bewegende dieren zijn ook compatibel met alle gedragstesten voor en na de infusies.

Infusies van Aβo en pompinstallatie kan op dieren van verschillende leeftijden om de effecten van Aβo en behandelingen gedurende het ouder worden bepalen. Aangezien neurodegeneratie optreedt in de nabijheid van de infusieplaats, kan synaps en neuronaal verlies worden geïnduceerd in verschillende en gelokaliseerde hersengebieden. Het onderpand infusie van Aβo en controle (voertuig of scramble AB) maakt het mogelijk controle voor elke verandering binnen hetzelfde dier. Omgekeerd Aβo of control solutions kan bilateraal worden geïnjecteerd in de rechter en linker hippocampus, bijvoorbeeld bij het testen van dieren gedragstaken. Infusie van Aβo en behandeling kan gelijktijdig worden uitgevoerd of als alternatief pompen kunnen worden geïnstalleerd nadat Aβo infusie te beoordelen of de behandeling effectief na Aß depositie. Hetzelfde protocol beschreven kunnen ook worden gebruikt bij het doen intracerebroventriculaire infusies van Aβo. Het effect van Aβo op intracellulaire signaalroutes kan worden geëvalueerd voor en na neuronaal verlies binnen een redelijk kort tijdsbestek. De dosis en het aantal Aß infusies kunnen ook worden aangepast om meer of minder ernstige Aß pathogeniteit verkrijgen.

Hoewel zeer veelzijdige Deze techniek heeft een aantal beperkingen. Canule implantatie produceert mechanische beschadiging van het weefsel en neuroinflammation in de eerste dagen na de operatie. Derhalve is het noodzakelijk om ten minste één week na de operatie wachten voordat Aβo InfuSion, en de juiste controles (injectie van voertuig of inactieve scramble Ap) rekening te houden met deze gebeurtenissen toe te voegen. Ook kan slechts een klein volume Aβo infunderen diffusie van de oplossing te beperken.

De osmotische pompen vormen een gemakkelijke en unieke aflevering methode voor preklinische validatie van agenten ontworpen om Aß geïnduceerde neurodegeneratie te voorkomen. Omdat immunotherapie met het 6E10 antilichaam is eerder aangetoond Ap accumulatie daling van de hersenen, 31 gebruikten we het 6E10 antilichaam als een proof-of-concept onze nieuwe in vivo benadering te valideren. De gebruikte osmotische pompen in dit model kan nu worden gebruikt om nieuwe disease modifying therapieën die de depositie van neurotoxiciteit Aβo in preklinische Alzheimerpatiënten kunnen voorkomen ontwikkelen.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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.

Materials

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hardy, J. A., Higgins, G. A. Alzheimer’s disease: the amyloid cascade hypothesis. Science. 256, 184-185 (1992).
  2. Selkoe, D. J. Toward a comprehensive theory for Alzheimer’s disease. Hypothesis: Alzheimer’s disease is caused by the cerebral accumulation and cytotoxicity of amyloid beta-protein. Ann. N.Y. Acad. Sci. 924, 17-25 (2000).
  3. Terry, R. D., et al. Physical basis of cognitive alterations in Alzheimer’s disease: synapse loss is the major correlate of cognitive impairment. Ann. Neurol. 30, 572-580 (1991).
  4. Giannakopoulos, P., et al. Tangle and neuron numbers, but not amyloid load, predict cognitive status in Alzheimer’s disease. Neurology. 60, 1495-1500 (2003).
  5. Price, J. L., Morris, J. C. Tangles and plaques in nondemented aging and “preclinical” Alzheimer’s disease. Ann. Neurol. 45, 358-368 (1999).
  6. Reiman, E. M., et al. Fibrillar amyloid-beta burden in cognitively normal people at 3 levels of genetic risk for Alzheimer’s disease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106, 6820-6825 (2009).
  7. Aizenstein, H. J., et al. Frequent amyloid deposition without significant cognitive impairment among the elderly. Arch. Neurol. 65, 1509-1517 (2008).
  8. Mc Donald, J. M., et al. The presence of sodium dodecyl sulphate-stable Abeta dimers is strongly associated with Alzheimer-type dementia. Brain. 133, 1328-1341 (2010).
  9. Tomic, J. L., Pensalfini, A., Head, E., Glabe, C. G. Soluble fibrillar oligomer levels are elevated in Alzheimer’s disease brain and correlate with cognitive dysfunction. Neurobiol. Dis. 35, 352-358 (2009).
  10. Naslund, J., et al. Correlation between elevated levels of amyloid beta-peptide in the brain and cognitive decline. JAMA. 283, 1571-1577 (2000).
  11. Hardy, J. Amyloid double trouble. Nat. Genet. 38, 11-12 (2006).
  12. Hardy, J., Selkoe, D. J. The amyloid hypothesis of Alzheimer’s disease: progress and problems on the road to therapeutics. Science. 297, 353-356 (2002).
  13. Haass, C., Selkoe, D. J. Soluble protein oligomers in neurodegeneration: lessons from the Alzheimer’s amyloid beta-peptide. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 8, 101-112 (2007).
  14. McLean, C. A., et al. Soluble pool of Abeta amyloid as a determinant of severity of neurodegeneration in Alzheimer’s disease. Ann. Neurol. 46, 860-866 (1999).
  15. Hepler, R. W., et al. Solution state characterization of amyloid beta-derived diffusible ligands. Biochemistry. 45, 15157-15167 (2006).
  16. Martins, I. C., et al. Lipids revert inert Abeta amyloid fibrils to neurotoxic protofibrils that affect learning in mice. EMBO J. 27, 224-233 (2008).
  17. Lesne, S., et al. A specific amyloid-beta protein assembly in the brain impairs memory. Nature. 440, 352-357 (2006).
  18. Hung, L. W., et al. Amyloid-beta peptide (Abeta) neurotoxicity is modulated by the rate of peptide aggregation: Abeta dimers and trimers correlate with neurotoxicity. J. Neurosci. 28, 11950-11958 (2008).
  19. Ono, K., Condron, M. M., Teplow, D. B. Structure-neurotoxicity relationships of amyloid beta-protein oligomers. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106, 14745-14750 (2009).
  20. Lambert, M. P., et al. Diffusible, nonfibrillar ligands derived from Abeta1-42 are potent central nervous system neurotoxins. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 6448-6453 (1998).
  21. Shankar, G. M., et al. Amyloid-beta protein dimers isolated directly from Alzheimer’s brains impair synaptic plasticity and memory. Nat. Med. 14, 837-842 (2008).
  22. Shankar, G. M., et al. Natural oligomers of the Alzheimer amyloid-beta protein induce reversible synapse loss by modulating an NMDA-type glutamate receptor-dependent signaling pathway. J. Neurosci. 27, 2866-2875 (2007).
  23. Cleary, J. P., et al. Natural oligomers of the amyloid-beta protein specifically disrupt cognitive function. Nat. Neurosci. 8, 79-84 (2005).
  24. Townsend, M., Shankar, G. M., Mehta, T., Walsh, D. M., Selkoe, D. J. Effects of secreted oligomers of amyloid beta-protein on hippocampal synaptic plasticity: a potent role for trimers. J. Physiol. 572, 477-492 (2006).
  25. Gomez-Isla, T., et al. Profound loss of layer II entorhinal cortex neurons occurs in very mild Alzheimer’s disease. J. Neurosci. 16, 4491-4500 (1996).
  26. DeKosky, S. T., Scheff, S. W., Styren, S. D. Structural correlates of cognition in dementia: quantification and assessment of synapse change. Neurodegeneration. 5, 417-421 (1996).
  27. Brouillette, J. The Effects of Soluble Abeta Oligomers on Neurodegeneration in Alzheimer’s Disease. Curr. Pharm. Des. 20, 2506-2519 (2014).
  28. Brouillette, J., et al. Neurotoxicity and memory deficits induced by soluble low-molecular-weight amyloid-beta1-42 oligomers are revealed in vivo by using a novel animal model. J. Neurosci. 32, 7852-7861 (2012).
  29. Paxinos, G., Watson, C. . The rat brain in stereotaxic coordinates. , (1998).
  30. Broersen, K., et al. A standardized and biocompatible preparation of aggregate-free amyloid beta peptide for biophysical and biological studies of Alzheimer’s disease. PEDS. 24, 743-750 (2011).
  31. Thakker, D. R., et al. Intracerebroventricular amyloid-beta antibodies reduce cerebral amyloid angiopathy and associated micro-hemorrhages in aged Tg2576 mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106, 4501-4506 (2009).
  32. Papon, M. A., Whittington, R. A., El-Khoury, N. B., Planel, E. Alzheimer’s disease and anesthesia. Front. Neurosci. 4, 272 (2011).
  33. Le Freche, H., et al. Tau phosphorylation and sevoflurane anesthesia: an association to postoperative cognitive impairment. Anesthesiology. 116, 779-787 (2012).

Tags

Amyloid-beta OligomerNeurodegenerationAlzheimer’s DiseaseAnimal ModelAntibody TreatmentOsmotic PumpsCannula ImplantationStereotaxic FrameNeurotoxicityImmunotherapy

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Sajadi, A., Provost, C., Pham, B., Brouillette, J. Neurodegeneration in an Animal Model of Chronic Amyloid-beta Oligomer Infusion Is Counteracted by Antibody Treatment Infused with Osmotic Pumps. J. Vis. Exp. (114), e54215, doi:10.3791/54215 (2016).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image