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Method Article
A infecção materna é um fator de risco para distúrbios do neurodesenvolvimento. Modelos de camundongos de ativação imune materna (MIA) podem elucidar o impacto da infecção no desenvolvimento e função cerebral. Aqui, diretrizes gerais e um procedimento são fornecidos para produzir descendentes confiáveis e suscetíveis expostos ao MIA.
A ativação imune materna (MIA) durante a gravidez está consistentemente ligada ao aumento do risco de distúrbios neurodesenvolvimentais e neuropsiquiátricos na prole. Modelos animais de MIA são usados para testar a causalidade, investigar mecanismos e desenvolver diagnósticos e tratamentos para esses distúrbios. Apesar de seu uso generalizado, muitos modelos de MIA sofrem de falta de reprodutibilidade e quase todos ignoram dois aspectos importantes desse fator de risco: (i) muitos descendentes são resilientes ao MIA e (ii) descendentes suscetíveis podem exibir combinações distintas de fenótipos. Para aumentar a reprodutibilidade e modelar a suscetibilidade e a resiliência à AIM, a imunorreatividade basal (BIR) de camundongos fêmeas antes da gravidez é usada para prever quais gestações resultarão em descendentes resilientes ou descendentes com anormalidades comportamentais e moleculares definidas após a exposição à MIA. Aqui, um método detalhado de indução de MIA via injeção intraperitoneal (i.p.) do RNA de fita dupla (dsRNA) viral mimético poli(I:C) aos 12,5 dias de gestação é fornecido. Este método induz uma resposta inflamatória aguda na barragem, o que resulta em perturbações no desenvolvimento do cérebro em camundongos que mapeiam domínios de impacto semelhante em transtornos psiquiátricos e do neurodesenvolvimento (NDDs) humanos.
Evidências epidemiológicas ligam a infecção materna ao aumento do risco de doenças psiquiátricas e DDNs, incluindo esquizofrenia (SZ) e transtorno do espectro autista (TEA)1,2,3,4,5,6,7. O modelo de camundongos com AIM foi desenvolvido para testar a causalidade e o papel mecanicista da AIM na etiologia desses distúrbios, bem como para identificar biomarcadores moleculares e desenvolver ferramentas diagnósticas e terapêuticas 4,6. Apesar da utilidade desse modelo e de sua crescente popularidade, há uma variabilidade considerável nos protocolos de indução de AIM dentro do campo, dificultando a comparação dos resultados entre os estudos e a replicação dos achados 8,9. Além disso, a maioria das iterações do modelo não investiga dois importantes aspectos translacionais da AIM: (i) muitos descendentes são resilientes ao MIA e (ii) descendentes suscetíveis podem exibir combinações distintas de fenótipos8.
Para gerar um modelo de MIA reprodutível, os pesquisadores devem relatar pelo menos uma medida quantitativa da magnitude da MIA induzida em barragens. Para induzir a AIM durante a gestação, nosso laboratório realiza injeções intraperitoneais (i.p.) do RNA de fita dupla viral mimetizado poliinosítico: ácido policitidílico [poli(I:C)]. Poly(I:C) induz uma cascata imune semelhante aos vírus influenza, pois é reconhecida pelo receptor toll-like 3 (TLR3)10. Como resultado, a poli(I:C) ativa a resposta de fase aguda que resulta em rápida elevação das citocinas pró-inflamatórias 8,11,12. Estudos prévios demonstraram que a elevação de citocinas pró-inflamatórias, incluindo a interleucina-6 (IL-6), é necessária para produzir anormalidades comportamentais e neuropatologia na prole como resultado da AIM11,12,13. Assim, o nível de IL-6 no soro materno coletado durante seu pico em 2,5 h após a injeção de poli(I:C) é uma medida quantitativa convincente de MIA que pode ser usada para comparar resultados entre laboratórios dentro do campo.
A fim de gerar um modelo de MIA que aborde os elementos translacionalmente essenciais de resiliência e suscetibilidade com um único protocolo de indução 8,14, os pesquisadores podem combinar abordagens típicas de indução com a caracterização da imunorreatividade basal da barragem (BIR) antes da gravidez8. Recentemente, descobriu-se que camundongos C57BL/6 fêmeas virgens mostram uma ampla gama de respostas de IL-6 a uma exposição de baixa dose a poli(I:C) antes da gravidez8. É apenas um subconjunto dessas fêmeas que passam a produzir descendentes suscetíveis, e apenas em certas magnitudes de ativação imunológica, conforme ditado pela combinação de BIR e dose poli(I:C)8. A MIA induz fenótipos em um padrão U invertido; os descendentes apresentam as maiores aberrações comportamentais e moleculares quando as mães são moderadamente imunorreativas, e a magnitude da inflamação materna atinge, mas não excede, uma faixa crítica8. Aqui, um método detalhado de como criar de forma confiável descendentes resilientes e suscetíveis com fenótipos comportamentais divergentes como resultado da injeção gestacional média de poli(I:C) é fornecido.
Todos os protocolos são realizados sob a aprovação do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade da Califórnia-Davis (IACUC).
1. Preparação animal
2. Teste e preparação do lote Poly (I:C)
3. Teste de imunorreatividade basal (BIR)
Observação : a Figura 1 mostra o esquema das etapas. Use um poli(I:C) de peso molecular diferente para o teste BIR em comparação com o gestacional para diminuir a probabilidade de respostas imunes adaptativas ao composto.
4. Método de sangramento da cauda para coleta de sangue
NOTA: Para evitar o uso de sedativos potencialmente imunomoduladores, use o método de sangramento da cauda da coleta de sangue.
Figura 1. A linha do tempo para testar a imunorreatividade basal e o acasalamento de fêmeas virgens. Encomende ratos para chegar a 7 semanas de idade e permitir que se acostumem à instalação por 1 semana. Injetar animais com 5 mg/kg de poli(I:C) e 2,5 h depois extrair sangue. Deixe o sangue coagular durante a noite e, em seguida, centrifugar a 3.768 x g, 4 °C durante 8 min. Coletar soro e avaliar os níveis relativos de IL-6 via ELISA ou Multiplex. Com 9 semanas de idade, configure pares de acasalamento. Criado usando BioRender.com Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
5. Método baseado no peso para acasalamento e injeção gestacional de E12.5
Observação : a Figura 2 mostra o esquema das etapas. Dois métodos podem ser usados para configurar pares de acasalamento e determinar o ponto de tempo E12.5. O primeiro, o acasalamento cronometrado, é descrito em outro lugar22. Cálculos baseados no peso também podem ser usados para avaliar uma gravidez E12.523. O benefício dessa abordagem é que ela permite o bloqueio temporal da idade da barragem no acasalamento, diminuindo a variabilidade na resposta imune. Este procedimento é usado aqui.
Figura 2. Indução de MIA. A indução da MIA requer avaliação da gravidez, injeção i.p. de poli(I:C) e verificações de ninhada para garantir o momento correto da inflamação materna. Depois de avaliar o dia gestacional, seja através do acasalamento cronometrado ou do método de ganho de peso, administrar uma injeção i.p. de poli(I:C) em E12.5. Recolha uma amostra de sangue às 2,5 h após a injeção para confirmar a ativação imunitária e determinar o nível de ativação da IL-6. As ninhadas nascerão aproximadamente em E18.5-E20.5. Criado usando BioRender.com Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
6. Investigação de alterações de comportamento em MIA adulta e prole controle (opcional)
Nem todos os animais expostos a 30 mg/kg de poli(I:C) em E12.5 produzem descendentes com anormalidades comportamentais consistentes 8,31. Embora tanto 30 mg/kg quanto 40 mg/kg de poli(I:C) produzam de forma confiável comportamentos de doença em barragens, incluindo diminuição dos níveis de atividade, respostas hipotérmicas e perda de peso, e também causem elevações significativas na IL-6, apenas um subconjunto de ninhadas expostas à IAM continuará a de...
A infecção materna altera o curso do desenvolvimento cerebral em humanos e em roedores e primatas não humanos 4,5,7. Aqui, um procedimento para induzir MIA em camundongos em um ponto de tempo médio gestacional usando poli(I:C) é descrito. Esse método incorpora a avaliação da BIR antes da gravidez, o que aumenta a reprodutibilidade e oferece a chance de investigar mecanicamente os mecanismos que levam à resiliência e su...
Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.
Agradecemos à Dra. Myka Estes por sua persistência em abordar a variabilidade no modelo MIA de camundongos e a todos os colaboradores em Estes et al.8 por seu trabalho que levou ao desenvolvimento do protocolo de métodos aqui descrito. A pesquisa aqui relatada foi apoiada pelo NIMH 2P50 MH106438-06 (A.K.M.) e NIMH T32MH112507 (K.P.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% NaCl physiological endotoxin free saline | Sigma-Aldrich | 7647-14-5 | Control and vehicle for Poly(I:C) |
35mm petri dish | Thomas Scientific | 1219Z45 | Used to hold oil during tail bleed |
7.5% TGX gels | Bio-rad | 4561084 | Optional |
Ancare Nestlets | Fisher Scientific | NC9365966 | Optional |
anti-β-tubulin | Millipore | MAB3408 | Optional |
Bio-Plex Pro Mouse Cytokine Standards Group I | Bio-rad | 171I50001 | |
Bio-Plex Pro Reagent Kit with Flat Plate | Bio-rad | 171304070M | |
Bovine Serum Albumin | ThermoFisher | 23209 | Optional |
Centrifuge | Eppendorf | 5810R | Optional |
Covidien Monoject 1/2 mL Insulin Syringe with 28G x 1/2 in. Needle | Spectrum | 552-58457-083 | |
Dithiothreitol | Sigma-Aldrich | D9779-10G | Optional |
Environmental enrichment | Bio-serv | K3327 and K3322 | Optional |
Ethovision | Noldus | Ethovision | Optional |
Fluorsecent-tagged seondary ntibodies | Li-cor | 925-32213 and 925-68072 | Optional |
Food-grade edible oil (like olive, canola or grapeseed) | Various vendors | Use to lubricate tail during tail bleeds | |
HBSS | ThermoFisher | 14060040 | Optional |
High molecular weight polyinositic:polycytidilic acid | Invivogen | #tlrl-pic-5 | Used to establish females' BIR |
Humane Mouse Restrainer | AIMS | 1000 | Used to restrain mouse during tail bleeds |
Image Studio Software | Licor | 5.2 | Optional |
Laemmli buffer | Bio-rad | 1610737EDU | Optional |
Luminex200 | ThermoFisher | APX10031 | |
Microvette CB300 300μl Serum capillary tube | Sarstedt | 16.440.100 | |
Mixed molecular weight polyinositic:polycytidilic acid | Sigma-Aldrich | #P0913 | Gestational induction of MIA |
monoclonal anti-MEF2A | AbCam | ab76063 | Optional |
monoclonal anti-STAT3 | Cell signaling | 12640S | Optional |
Observer | Noldus | Observer | Optional |
Odyssey blocking buffer (TBS) | Li-cor | 927-50003 | Optional |
Odyssey CLx imaging system | Li-cor | 9140 | Optional |
Omnipure PBS | Millipore | 65054L | Optional |
Pierce BCA Protein Assay Kit | ThermoFisher | 23227 | Optional |
polyclonal anti_TH | Pel-Freez | P4101-150 | Optional |
PVDF membrane | Bio-rad | 162-0177 | Optional |
Qsonica Sonicator Q500 | Fisher Scientific | 15-338-282 | Optional |
Quick blood stopper | Petco | 17140 | |
Seal-Rite 1.5 ml microcentrifuge tube, natural non-sterile | USA Scientific | 1615-5500 | |
Soldering stand | Amazon | B08Y12QC73 | Used to hold capillary tube during tail bleeds |
Sunflower seeds | Bio-serv | S5137-1 | Use to increase breeding efficiency |
The Bio-Plex Pro Mouse IL-6 set, | Bio-rad | 171G5007M | |
Tris base | Fisher Scientific | BP152-1 | Optional |
Tween 20 | Bio-rad | 23209 | Optional |
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