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Method Article
* Estos autores han contribuido por igual
Maternal immune activation (MIA) is a model for an environmental risk factor of autism and schizophrenia. The goal of this article is to provide a step-by-step procedure of how to induce MIA in the pregnant mice in order to enhance the reproducibility of this model.
Maternal immune activation (MIA) model is increasingly well appreciated as a rodent model for the environmental risk factor of various psychiatric disorders. Numerous studies have demonstrated that MIA model is able to show face, construct, and predictive validity that are relevant to autism and schizophrenia. To model MIA, investigators often use viral mimic polyinosinic:polycytidylic acid (poly(I:C)) to activate the immune system in pregnant rodents. Generally, the offspring from immune activated dam exhibit behavioral abnormalities and physiological alterations that are associated with autism and schizophrenia. However, poly(I:C) injection with different dosages and at different time points could lead to different outcomes by perturbing brain development at different stages. Here we provide a detailed method of inducing MIA by intraperitoneal (i.p.) injection of 20 mg/kg poly(I:C) at mid-gestational embryonic 12.5 days (E12.5). This method has been shown to induce acute inflammatory response in the maternal-placental-fetal axis, which ultimately results in the brain perturbations and behavioral phenotypes that are associated with autism and schizophrenia.
El concepto de la activación inmune materna (MIA) se origina a partir de los estudios epidemiológicos sobre la asociación de la infección materna con el autismo y la esquizofrenia 1. Debido a la ausencia de patógenos virales de replicación detectables en la placenta o el cerebro del feto después de la infección viral de la madre 2,3, el efecto de la infección en la descendencia es la hipótesis de que es causada por la activación del sistema inmune materno en lugar de los propios patógenos .
Para dilucidar la relación causa-efecto entre MIA y los trastornos psiquiátricos, la inyección de sintetizado químicamente, virales imitan doble poliinosínico ARN de cadena: ácido policitidílico (poli (I: C)) en roedores embarazadas ha sido ampliamente utilizado como modelo animal para el MIA 4,5. Poli (I: C) es reconocida por los receptores Toll-like 3 (TLR3), y la administración sistémica de poli (I: C) induce la respuesta inflamatoria aguda de tipo vírico. Uno de los mecanismos por los que el poli (I: C) produces anomalías conductuales y neuropatologías en la descendencia es al causar un desequilibrio de las citocinas inflamatorias favor y en contra en el eje materno-fetal de la placenta-6. Varios grupos han adoptado el modelo de MIA de entender la etiología de los trastornos psiquiátricos 7, y debido a la diversidad de intereses entre grupos de investigación, varios puntos de tiempo de la activación inmune se han utilizado para conseguir diferentes perturbaciones en el desarrollo del cerebro y los comportamientos 7.
El laboratorio de Paul H. Patterson en el Instituto de Tecnología de California adopta la estrategia de inyección de poli (I: C) en ratones embarazadas en embriones de 12,5 días (E12.5), que ha demostrado con éxito que MIA es capaz de inducir comportamiento, neurológicos, y cambios inmunológicos en la descendencia que están asociados con el autismo y la esquizofrenia 8-11. Nuestros trabajos anteriores muestran que MIA descendencia mostrar anormalidades de comportamiento (por ejemplo, impairmen socialest, déficit de comunicación, comportamiento repetitivo, un comportamiento similar a la ansiedad, y la inhibición latente déficit 8,10,12), la desregulación inmune y citocinas desequilibrio 8,13,14, alteración de la expresión de genes del cerebro fetal al 15, la pérdida de células de Purkinje en el lóbulo VII del cerebelo 11, alteración de las propiedades sinápticas en el hipocampo 9, la interacción gen x ambiente 13, la alteración de la permeabilidad del intestino, y la composición de la microbiota intestinal 16. Además, las estrategias terapéuticas y profilácticas también se desarrollan a partir de este 13,16,17 sistema modelo. Mediante la inducción de MIA en E12.5, otros han demostrado que MIA produce la activación microglial fetal y alteración del desarrollo colinérgica en el cerebro anterior basal 18, la interacción cepa específica 19, cerebro sinaptosomales cerebral anomalías ultraestructurales, cerebrales mitocondriales respiratorias abnormalties hiperfunción cadena, regulación a la baja de moléculas sinaptosomales cerebrales 17 ,comportamientos de tipo depresivo, deterioro en la cognición y del hipocampo potenciación a largo plazo (LTP), y el déficit de la neurogénesis del hipocampo adulto 20.
Aquí, se proporciona un método detallado de cómo inducir MIA en E12.5 por poli (I: C), así como paradigmas de cómo aplicar este modelo para estudiar la etiología de autismo y la esquizofrenia. Es importante señalar que MIA es un factor de riesgo para una variedad de trastornos 4, y sus resultados son extremadamente sensibles a la hora y el método de inducción, así como la cría de las presas embarazadas. Como tal, incluso pequeñas incongruencias entre los laboratorios a menudo resultan en una baja reproducibilidad y / o diferentes fenotipos en la descendencia. Nuestro método está diseñado específicamente para los interesados en el estudio de MIA como un factor de riesgo ambiental para el autismo y la esquizofrenia, y la descripción detallada proporcionada ayudará a los investigadores a mejorar la reproducibilidad de sus datos.
Todos los protocolos se realizaron bajo la aprobación del California Institute of Comité de Cuidado y Uso de Animales institucional Tecnología (IACUC).
1. Preparación de pares de temporizado de apareamiento
2. La creación de temporizado-matING Par
3. Comprobar tapón vaginal (E0.5)
4. En E10.5-11.5, verificar si está embarazada
5. 20 mg /kg de poli (I: C) Preparación
6. Saline o poli (I: C) Inyección en E12.5
7. El día de poli (I: C) Inyección (E13.5)
8. Captador de la MIA Offspring
9. Opcional: Examine la respuesta inflamatoria aguda Después de MIA
10. Examine las anormalidades de comportamiento en Offspring MIA adulto (Opcional):
11. Examine el cerebelosa Neuropatología en la descendencia MIA Adultos (Opcional):
La inyección de 20 mg / kg de poli (I: C) en E12.5 podría evocar una respuesta inflamatoria aguda en el eje-materno-fetal de la placenta y precipitar un efecto crónico para el desarrollo del cerebro y fenotipos conductuales 12,13. Los niveles elevados de una citoquina proinflamatoria, interleuquina (IL) -6, es un indicador fiable de la respuesta inflamatoria aguda después de MIA. El tiempo máximo para la expresión del gen IL-6 en la placenta y el cerebro f...
MIA inducción en diferentes ventanas de tiempo perturba diferentes eventos de desarrollo cerebral en roedores, y por lo tanto conduce a diferentes alteraciones del comportamiento y neuropatologías en la descendencia. Aquí, se describe un protocolo para inducir MIA en ratones con poli (I: C) de inyección en E12.5. Este método de inducción MIA conduce a comportamiento, neurológicos, inmunológicos y alteraciones gastrointestinales asociados con el autismo y la esquizofrenia en la descendencia 8,10,11,16....
The authors have nothing to disclose.
Nos gustaría honrar al difunto Dr. Paul H. Patterson por sus contribuciones al progreso del modelo de MIA, el autismo, la esquizofrenia y la investigación. Reconocemos Sarkis K. Mazmanian por su gran apoyo en este protocolo; Ruben M. Bayon, Yvette García-Flores, Karen C. Lencioni, y Leslie A. Neumann por la asistencia administrativa; Ali Khoshnan y Jan C. Ko por la asistencia en el rodaje; Elaine Y. Hsiao y Natalia Malkova por sus consejos sobre la inducción MIA; Jeffrey S. Cochrane, Joaquín Gutiérrez, F. Lee Kwan, Jaime Rodríguez, Lorena C. Sandoval, y Natalie A. Verduzco por su cría de animales experto. Este trabajo fue apoyado por el NIH Premio Conte Centro (NIH 5P50MH086383-04, a Paul H. Patterson); Autism Speaks (# 7670, de Paul H. Patterson); Fundación Simons (# 322839, en Sarkis K. Mazmanian); NIH Formación Grant (NIH / NRSA T32GM07616 a K.-HC); Caltech Verano Pregrado Becas de Investigación (SURF) (a ZY); Amgen Académicos Programa de Caltech (a ZY); y fr beca posdoctoralConsejo Nacional de Ciencia om, Taiwán (NSC 101-2917-I-564-039, de W.-LW).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Polyinosinic–polycytidylic acid potassium salt | SIGMA | P9582 | |
0.9% sodium chloride INJ. USP | HOSPIRA | NDC 0409-4888-10 | |
MONOJECT insuline syrinage 3/10 mL 29G x 1/2" | COVIDIEN | 8881600145 | |
50 ml conical screw cap tubes | USA SCIENTIFIC | 1500-1211 | |
Nanodrop 1000 spectrophotometer | THERMO SCIENTIFIC | 1000 | Optional |
Stereomicroscope | Wild Heerbrugg | M5A | Optional |
Dumont #5 Forceps Inox Tip Size .10 X .06mm | Roboz | RS-5045 | Optional |
RNAlater RNA stabilization reagent | Qiagen | 76104 | Optional |
TRIzol reagent | Life Technologies | 15596-026 | Optional |
RQ1 Rnase-free DNase | Promega | M610A | Optional |
iScript cDNA synthesis kit | Bio-Rad | 170-8891 | Optional |
FastStart universal SYBR green master mix with ROX | Roche | 4913922001 | Optional |
Real-time PCR | ABI | 7300 | Optional |
Primer: Il6 forward | Life Technologies | TAGTCCTTCCTACCCCAATTTCC | Optional |
Primer: Il6 Reverse | Life Technologies | TTGGTCCTTAGCCACTCCTTC | Optional |
Primer: beta-actin forward | Life Technologies | AGAGGGAAATCGTGCGTGAC | Optional |
Primer: beta-actin Reverse | Life Technologies | CAATAGTGATGACCTGGCCGT | Optional |
MicroAmp optical 96-well reaction plate | Life Technologies | 4306737 | Optionl |
MicroAmp optical adhesive film | Life Technologies | 4311971 | Optionl |
EthoVision | Noldus | EthoVision | Optionl |
SR-LAB apparatus (PPI) | San Diego Instruments | SR-LAB | Optionl |
Marbles | PENN-PLAX | Blue gem stones marbles | Optionl |
Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline (DPBS) | Life Technologies | 21600-069 | Optionl |
Paraformaldehyde | MACRON | 2621-59 | Optionl |
Vibratome | Leica | VT1000 S | Optionl |
Sodium azide | Sigma | S2002 | Optionl |
Triton x-100 | Sigma | X100 | Optionl |
Hydrogen peroxide solution | Sigma | 18312 | Optionl |
Goat serum | Vector Laboratories | S-1000 | Optionl |
Rabbit anti-calbindin antibody | Abcam | ab11426 | Optionl |
Biotinlyated goat anti-rabbit IgGantibody | Vector Laboratories | BA-1000 | Optionl |
VECTASTAIN ABC Kit | Vector Laboratories | PK-4000 | Optionl |
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