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Method Article
Dieses Protokoll beschreibt ein desaler Raphe-Kern (DRN)-läsioniertes Mausmodell (>90% Überlebensrate bei Versuchsmäusen) mit stabilem Verlust von dorsalen serotonergen Raphe-Neuronen durch stereotaktische Injektion von 5,7-Dihydroxytryptamin in das DRN unter Verwendung eines abgewinkelten Ansatzes, um eine Schädigung des Sinus sagittalis superior zu verhindern.
Stereotaktische Injektionen werden häufig für die direkte Abgabe von Verbindungen oder Viren an bestimmte Gehirnbereiche bei Nagetieren eingesetzt. Das direkte Targeting serotonerger Neuronen im dorsalen Raphe-Kern (DRN) kann aufgrund seiner Lage unterhalb des Sinus sagittalis superior (SSS) zu übermäßigen Blutungen und zum Tod von Tieren führen. Dieses Protokoll beschreibt die Generierung eines DRN-serotonergen Neuronen-läsionierten Mausmodells (>90% Überlebensrate) mit stabilem Verlust von >70% 5-HT-positiven Zellen im DRN. Die Läsion wird durch stereotaktische Injektion eines selektiven serotonergen Neurotoxins 5,7-Dihydroxytryptamin (5,7-DHT) in das DRN unter Verwendung eines abgewinkelten Ansatzes (30° in anteriorer/posteriorer Richtung) induziert, um eine Verletzung des SSS zu vermeiden. DRN-serotonerge Mäuse mit Neuronenläsionen zeigen angstassoziierte Verhaltensänderungen, was den Erfolg der DRN-Läsionsoperation bestätigt. Diese Methode wird hier bei DRN-Läsionen eingesetzt, kann aber auch bei anderen stereotaktischen Injektionen eingesetzt werden, die eckige Injektionen erfordern, um Mittellinienstrukturen zu vermeiden. Dieses DRN-Mausmodell mit serotonergen Neuronenläsionen bietet ein wertvolles Werkzeug zum Verständnis der Rolle serotonerger Neuronen bei der Pathogenese psychiatrischer Störungen, wie z. B. generalisierte Angststörung und schwere depressive Störung.
Serotonin oder 5-Hydroxytryptamin (5-HT) ist ein wichtiger Neurotransmitter, der hauptsächlich im Darm und im Gehirn produziert wird und eine Vielzahl von psychologischen Funktionen beeinflusst. Im Zentralnervensystem (ZNS) spielt das serotonerge System eine zentrale Rolle bei der Regulierung von Stimmung und Sozialverhalten, Schlaf und Wachen, Appetit, Gedächtnis und sexuellem Verlangen. Im ZNS wird Serotonin von serotonergen Neuronen synthetisiert, die in die folgenden zwei Gruppen unterteilt werden können: die rostrale Gruppe, die aufsteigende Vorsprünge hat, die praktisch das gesamte Gehirn innervieren; und die kaudale Gruppe, die hauptsächlich zum Rückenmark projiziert1. Die rostrale Gruppe, die etwa 85 % der serotonergen Neuronen im Gehirn enthält, besteht aus dem kaudalen linearen Kern, dem Nucleus raphe medianus und dem DRN, in dem sich die größte Population serotonerger Neuronen im Gehirn befindet.
Es wird allgemein angenommen, dass eine Dysregulation des serotonergen Systems mit der Pathogenese der Major Depression (MDD) und der generalisierten Angststörungen (GAD) zusammenhängt2. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs) eine wirksame pharmakologische Behandlung für diese psychiatrischen Störungen darstellen 3,4. Darüber hinaus deuten kumulative Beweise darauf hin, dass Manie5 und suizidales Verhalten6 mit einer geringeren Serotoninfunktion im DRN verbunden sein können. Es wurde auch berichtet, dass Pet1-Cre; Lmx1b-flox/flox-Mäuse und hTM-DTAiPet1-Mäuse (genetische Mausmodelle, denen die meisten zentralen serotonergen Neuronen aus dem spätembryonalen Stadium7 bzw. dem Erwachsenenalter8 fehlen) zeigen ein erhöhtes kontextuelles Angstgedächtnis. Trotz umfangreicher Forschung muss jedoch die genaue Beteiligung von serotonergen DRN-Neuronen an diesen psychiatrischen Erkrankungen noch geklärt werden.
Um die Mechanismen zu erforschen, durch die serotonerge DRN-Neuronen die Pathogenese der Serotonin-assoziierten psychiatrischen Störungen regulieren, wurden Tiermodelle erstellt. Optogenetische Werkzeuge wurden eingesetzt, um serotonerge Neuronen bei Ratten-DRN zu hemmen, und diese Tiere zeigen vermehrt angstähnliche Verhaltensweisen9. Die Optogenetik hat jedoch Grenzen. Zum Beispiel muss eine Lichtabgabevorrichtung in die Zielregion tief im Gehirn implantiert werden, und das umgebende Gewebe kann während der Implantationsoperation oder durch Wärme, die von der Lichtvorrichtung abgegeben wird, verletzt werden. Auch wenn Temperaturänderungen keine nachweisbaren Schäden am Hirngewebe verursachen, können sie dennoch bemerkenswerte physiologische und verhaltensbezogene Auswirkungen haben10.
Pharmakologische Manipulation könnte ein einfacherer Ansatz sein, um DRN-serotonerge neuron-läsionierte Tiermodelle zu erstellen. Einige Gruppen haben DRN serotonerge Neuronen-läsionierte Ratten durch stereotaktische Mikroinjektion von Serotonin-Neurotoxin 5,7-DHT in das DRN erzeugt. Diese Rattenmodelle zeigen jedoch unterschiedliche Verhaltensänderungen, wie z. B. anxiolytisches Verhalten11, erhöhtes angstähnliches Verhalten12 und beeinträchtigtes Objektgedächtnis13. Trotz vieler Studien an Ratten wurden weniger Studien zu den Einflüssen von 5,7-DHT auf Mäuse durchgeführt. Eine Gruppe berichtete über eine übermäßige Mortalität (>50%) und einen begrenzten Serotoninmangel bei Versuchsmäusen, die stereotaktische Mikroinjektionen von 5,7-DHT in der DRN14 erhielten. Eine andere Gruppe berichtete, dass unvorhersehbarer chronischer milder Stress (UCMS) bei 5,7-DHT-induzierten DRN-läsionierten Mäusen eine signifikante Veränderung der Attacklatenz induzieren kann. Es wurden jedoch keine histologischen Ergebnisse vorgelegt, um den genauen serotonergen Neuronenverlust in der DRN15 zu bestätigen. Eine stereotaktische Injektion in die DRN unter Verwendung von Standardverfahren kann bei Mäusen zu massiven Blutungen und hoher Mortalität führen, da die anatomische Lokalisation der DRN unterhalb des SSS16 liegt.
Dieses Protokoll beschreibt das Protokoll zur Generierung eines DRN-serotonergen Neuronen-läsionierten Mausmodells (>90% Überlebensrate der Versuchsmäuse) mit stabilem Verlust von DRN-serotonergen Neuronen durch stereotaktische Injektion von 5,7-DHT. Die Injektion in DRN verwendet einen abgewinkelten Ansatz, um eine Verletzung des SSS zu verhindern. Diese Operation führt durchweg zu einem Verlust von >70% des serotonergen Neurons im DRN von Mäusen und führt zu angstbedingten Verhaltensänderungen. Das hier verwendete Protokoll dient zur Induktion von DRN-Läsionen, kann aber auch für Forscher nützlich sein, die stereotaktische Injektionen in andere Mittellinienstrukturen durchführen möchten. Darüber hinaus bietet dieses DRN-Mausmodell mit serotonergen Neuronenläsionen ein wertvolles Werkzeug, um die Rolle serotonerger Neuronen bei psychiatrischen Erkrankungen (d. h. MDD und GAD) zu verstehen und potenzielle neuroprotektive Wirkstoffe oder therapeutische Strategien für diese Erkrankungen zu bewerten.
Alle chirurgischen Eingriffe und Tierpflegeverfahren wurden vom Tierkomitee der School of Life Sciences and Technology der Tongji-Universität in Shanghai, China, genehmigt.
1. Unterbringung von Tieren
2. Vorbereitung der Reagenzien
HINWEIS: Alle Schritte zur Arzneimittelzubereitung müssen in einer Laminar-Flow-Haube durchgeführt werden, um eine Kontamination zu vermeiden. Alle vorbereiteten Lösungen werden in einem -80 °C heißen Gefrierschrank gelagert. Es wird empfohlen, jeweils ein Aliquot zu verwenden, vollständig aufzutauen, vor Gebrauch gut zu mischen, die Reste in der Tube zu entsorgen und wiederholtes Einfrieren und Auftauen zu vermeiden.
3. Vorbereitung von Instrumenten und Mäusen
4. Stereotaktische Injektion
5. Postoperative Versorgung von Mäusen
6. Erhöhter T-Labyrinth-Test
HINWEIS: Führen Sie den Test wie zuvor beschriebendurch 19,20.
7. Perfusion, Fixierung, immunhistochemische Färbung und Quantifizierung
8. Statistische Auswertung
In einem koronalen Schnitt befindet sich die Position des DRN direkt unter dem SSS und dem Aquädukt (Abbildung 1B,C); Daher kann die gezielte Behandlung des DRN mit Standardverfahren zu massiven Blutungen und hoher Mortalität bei Mäusen führen16. Daher wurden hier stereotaktische Injektionen mit einem abgewinkelten Ansatz anstelle des üblichen vertikalen Ansatzes durchgeführt, um eine Beschädigung des SSS zu ve...
Dieses Protokoll beschreibt erfolgreich die Herstellung eines zuverlässigen DRN-serotonergen Mausmodells mit Neuronenläsionen mit hoher Reproduzierbarkeit und niedriger Mortalitätsrate. Das Targeting des DRN ist eine komplexe Aufgabe, da es das SSS direkt über dem DRN16 beschädigen und zu übermäßigen Blutungen und sogar zum Tod führen kann14. Daher wurden stereotaktische Injektionen durchgeführt, indem der Manipulationsarm in eine...
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Diese Arbeit wurde unterstützt durch das National Key Research and Development Program of China [Fördernummern 2017YFA0104100]; die National Natural Science Foundation of China [Fördernummern 31771644, 81801331 und 31930068]; und die Fonds für Grundlagenforschung für die Zentralen Universitäten.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22micron syringe filter | Millipore | SLGPRB | |
3% hydrogen peroxide | Caoshanhu Co.,Ltd, Jiangxi, China | ||
5,7-Dihydroxytryptamine | Sigma-Aldrich | SML2058 | 3ug/ul, 2ul |
Compact small animal anesthesia machine | RWD Life Science Co., Ltd | R500 series | |
Cryostat | Leica Biosystems, Wetzlar, Germany | CM1950 | |
Cy 3 AffiniPure Donkey Anti-Goat IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 705-165-003 | 1:2,000 |
dapi | Sigma-Aldrich | D8417 | |
desipramine hydrochloride | Sigma-Aldrich | PHR1723 | 25mg/kg |
Eppendorf tube | Quality Scientific Plastics | 509-GRD-Q | |
goat anti-5-HT antibody | Abcam | ab66047 | 1:800 |
GraphPad Prism | Graphpad Software Inc, CA, US | ||
Hamilton Microliter syringe | Hamilton | 87943 | |
Ketoprofen | Sigma-Aldrich | K1751-1G | 5mg/kg |
L-ascorbic acid | BBI Life Sciences | A610021-0500 | 0.10% |
lidocaine ointment | Tsinghua Tongfang Pharmaceutical Co. Ltd | H20063466 | |
ofloxacin eye ointment | Shenyang Xingqi Pharmaceutical Co.Ltd, China | H10940177 | |
peristaltic pump | Huxi Analytical Instrument Factory Co., Ltd, Shanghai, China | HL-1D | |
stereotaxic apparatus | RWD Life Science Co., Ltd | 68018 | |
ultra-low temperature freezer | Haier | DW-86L388 | |
Vortex | Kylin-bell | VORTEX-5 |
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