Method Article
我们描述了一个大鼠模型的创伤后应激障碍(PTSD),揭示了神经内分泌功能的持久性的改变和长期延迟,夸大的恐惧反应,创伤后应激障碍患者的特征。的动物模型,和这里描述的方法,用于相关的生物标志物在脑核,这是机械的,但不能被测量的患者中,与外周血白细胞中的生物标志物,它可以是有用的。
鉴定生物标志物的创伤后应激障碍的病理生理的演变(PTSD)是非常重要的,不仅客观的诊断,但也为治疗创伤的疗效和应变能力的评价。正在进行的研究是针对创伤后应激障碍的分子生物标志物,包括创伤后应激诱导蛋白,转录,基因组变异和遗传调制器,使用生物样品从受试者的血液,唾液,尿液,和死后脑组织。不过,这些生物标志物的相关性分子的外设或死亡后的样本,以改变大脑的功能与精神创伤后应激障碍的症状仍然没有得到解决。在这里,我们提出了一种动物模型PTSD外周血及脑中枢的生物标志物,以及行为表型,可以收集和测量,从而提供所需要的相关的中央的创伤后应激障碍的生物标志物,这是机械和pathogno单胞菌,但不能被人收集,与周边的生物标志物和行为表型,它可以。
我们的创伤后应激障碍的动物模型,采用约束和尾部冲击,重复连续三天 - 不可推卸的尾巴休克大鼠模型(ITS)。这个模型模拟的病理生理的创伤后应激障碍17,7,4,10。我们和其他人证实,它的模型诱导行为和神经生物学的改变,类似的发现PTSD的主题17,7,10,9。具体而言,这些预应力大鼠表现出(1)一个延迟和夸张的惊跳响应出现几天后应激停止,其中给定的压缩时间规模老鼠的生活一个人类相比,对应的二时五十九个月延迟症状PTSD患者(DSM-IV-TR的PTSD Criterian D / E 13),(2)提高血浆皮质酮(CORT)好几天了,表示妥协的hypothalamopituitary轴(HPA)和(3)智障博DY体重增加应激停止后,代谢调节功能障碍。
采用这种模式的实验范式是:(1)习得性无助感的范例在测量声惊吓反应(ASR)和图表的身体质量检测大鼠;(2)地区和核显微分离的大鼠脑;( 3)酶联免疫吸附试验(ELISA)为皮质酮的血药浓度的,(4)的基因表达微阵列加相关的生物信息学工具18。这种芯片,被称为rMNChip,专注于线粒体和线粒体相关的核基因在大鼠专门解决神经元的假设是参与创伤后应激障碍的生物能。
1。创伤后应激障碍的动物行为学模型
2。大脑解剖
3。线粒体相关的线粒体和核基因的基因芯片
为了研究大鼠脑组织中线粒体功能,我们最近开发了大鼠线粒体神经元集中的微阵列(rMNChip)和生物信息学工具,快速识别不同途径脑组织18。 rMNChip包含1500个基因参与了线粒体的功能,应激反应,昼夜节律和信号转导。包括一个算法,计算的差异表达基因的生物信息学工具和数据库芯片结果简单,直观的解释。
洗涤液 | 量 | 20 X SSC | 10%SDS | DDH 2 O |
0.5 X SSC/0.01 SDS | 500毫升 | 12.5毫升 | 0.5毫升 | 高达500米升 |
0.5 X SSC | 500毫升 | 12.5毫升 | 到500毫升 | |
0.1×SSC | 500毫升 | 2.5毫升 | 到500毫升 | |
0.01 X SSC | 500毫升 | 0.25毫升 | 到500毫升 |
4。血液样本收集及血浆CORT浓度测量
5。代表性的成果
图1大鼠的约束,并接触到尾震撼。随后的体重,血浆皮质酮浓度,声惊吓反应进行了测量。A:应力曝光的:限制动物被固定在通风良好的有机玻璃管。第四电击(2毫安,持续3秒;)交付给它们的尾巴在半随机的时间间隔中的150〜210秒,B和 C:胁迫延缓生长期间:体重和食物和水的消耗体重增加计量前压力(-3日),日三天的压力,然后每隔一天后,到第14天。从不缺乏应力期间体重的增益补偿。D:血浆皮质酮浓度的应力增加。E:声学惊跳:动物测试应力的前一天(天-1)的基线读数和12天的最后一天,之后连续3天的压力。为每个组 - 胁迫和控制 - 数据被表示为%的声惊人死不休第12天相对日-1。应力显着提高了声惊吓反射。 点击此处查看大图 。
图2。夹层的杏仁核,海马及下丘脑脑片。A:大鼠脑腹面观:箭头指向大脑中动脉B:脑块,腹面观,准备运到的Vibratome。 C:大脑的vibratome盘,尾部的侧块粘起来,皮质所面临的刀片。尾部的大脑已经被削去露出尾部的海马。块是现在已经准备好为2500微米片含海马的重要组成部分。D:2500微米厚的切片的尾部海马E:T。他isocortex(ISO)剥离,剥离的脑海马(HC)和海马F:含有杏仁核和喙海马2500微米厚的切片。G:isocortex被切除,杏仁核(Amyg)切除H:被切除下丘脑(HT)和流离失所者。 点击此处查看大图 。
图3。糖皮质激素受体 (GR)和minerocorticoid受体(MR),杏仁核,海马,下丘脑,前额叶皮层(C,控制)和后尾应激(STR)基因的表达水平。单位比例控制,酒吧SEM A:杏仁:压力降低minerocorticoid受体mRNA的表达。B:海马:压力increaSES minerocorticoid受体mRNA的表达。C:下丘脑压力增加受体的表达minerocorticoid。ð:额叶皮层:压力减少糖皮质激素受体mRNA表达以及minerocorticoid的受体mRNA的表达。
(121bp)PCR引物对大鼠GR是: | 1f.CCACTGCAGGAGTCTCACAA 1rAACACCTCGGGTTCAATCAC |
(99 bp)的PCR引物对大鼠MR是: | 1f.GCCTTCAGCTATGCCACTTC 1rAACGTCGTGAGCACCTTTCT |
图4。集群和热图的RNA差异表达从64个基因来自5大鼠脑组织,包括小脑(CL),大脑(CR),额叶皮质(FC),下丘脑(HT)和海马(HC)。彩色地图显示在d倍的变化自己的(绿色)和上(红色)表达的基因。 (A)来自15这五个脑组织微阵列实验的64个基因表达集群和热图9测量的标准化信号强度。每个基因的表达的测定由技术一式三份实验一式三份。 (B)的平均这些9测量的每一个的64个基因的RNA水平的群集和热图。在线粒体基因的表达,这些结果显示出明显的差异,因此相关的功能,支持我们的假设,不同的大脑区域有不同的能源需求。 点击此处查看大图 。
我们的应用程序的rMNChip和生物信息学工具,导致鉴定的64个基因差异表达的RNA来自大鼠脑组织,包括小脑(CL),大脑(CR),额叶皮质(FC)hypotha的集群和热图lamus(HT)和海马(HC)( 图4)。这些数据表明,线粒体基因表达的明显的差异,因此,相关的功能。结果表明,不同的大脑区域的需求不同数量的能量,以进行相应的脑功能。
创伤后应激障碍的诊断是基于自我报告的精神症状(DSM IV)的潜在主题。没有明确的生物标志物是目前可用于访问潜在的创伤后应激障碍患者的病理生理状态。创伤后应激障碍是一种疾病所引发危及生命的创伤性事件的主要精神症状数月甚至数年后的初始事件幸存者的生活中仍然存在。在创伤后应激障碍的患者最突出的症状持续,显示过度警觉,夸张的惊吓反应延迟14日,15日,16日和丘脑-垂体-肾上腺轴的一个明显的妥协。在人类中,这些症状仍然存在,或出现的延迟三个月,戒烟后的创伤性应激24。我们目前的创伤后应激障碍的生物标志物的研究模型,采用重复为3的连续几天(2小时届40,麻二tailshocks) - 负有不可推卸的尾巴休克模型(ITS)在大鼠体重150克的克制和尾部冲击。这个模型有被模仿在很大程度上的病理生理的创伤后应激障碍17,7,4,10。我们的实验室和其他实验室验证,其模型的应力诱导的大鼠行为和神经生物学的改变,发现PTSD的主题17,7,10,9。具体而言,这些预应力大鼠表现出(1)一个延迟和夸张的惊跳响应出现几天后应激停止,其中给定的压缩时间规模老鼠的生活一个人类相比,对应的二时五十九个月延迟症状PTSD患者(DSM-IV-TR的PTSD Criterian D / E 13),(2)提高血浆皮质酮(CORT),数(10),说明妥协的hypothalamopituitary轴(HPA),和(3)延迟体重增益后应激停止,相应的代谢调节功能障碍,创伤后应激障碍。在文献中没有任何证据,狐臭味,捕食曝光,或害怕增效的惊吓反应,exhi位这些持久性行为和neuroendocrinologic的的表型相关的创伤后应激障碍。
大鼠暴露于一个单一的应力会议(1DS)已经表现出短暂的,而不是持续性异常显示3DS大鼠17的本实验比较了惊吓反应的3DS和1DS大鼠4,7,和应激停止后10天。与以前的工作相一致,应激大鼠表现出升高的基础血浆CORT水平的第一天职位压力17。这些CORT水平CORT水平较高,在3DS大鼠应激暴露的数目比在1DS大鼠敏感。惊吓反应,的1DS大鼠表现出夸张的惊吓后第7天应激反应,,而惊吓过敏变得明显后10天应激在3DS大鼠。因此,外观的惊吓反应过度应激停止后出现到承受应力会话的数目有关。 3DS出现应激动物模型是有用的洞察与创伤后应激障碍的症状和可测量的关键行为的时间停止后的压力与表型相关的生物标志物表达的改变。基因组提出申请rMNChip和生物信息学工具识别不同的途径,以及基因和蛋白质生物标志物,这将极大地促进系统生物学研究和理解复杂的,多因素的神经系统疾病,包括创伤后应激障碍的分子机制提供证据的原则。
虽然我们的范式并没有深入的认知和行为方面的更复杂的创伤后应激障碍,我们注意到,改变睡眠模式,在模式1对应的入睡和保持睡眠困难和创伤后应激障碍患者11(DSM-IV-TR创伤后应激障碍的噩梦标准D 13),及逃生/逃避学习,学习的食欲任务中的ITS模型的不足之处13)。目前的模式具有相关性的创伤后应激障碍的主要症状特点,并提供了一个很好的模式,相关的周边创伤后应激障碍的生物标志物,它可以从病人收集,与中央,机械生物标志物,这不能不6。
没有利益冲突的声明。
这项工作是支持的CDMRP“,”USUHS资助G188LE,G188MG,G188QC(HL)和USUHS创伤后应激的研究中心。
请求许可使用此 JoVE 文章的文本或图形
请求许可This article has been published
Video Coming Soon
版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。