自闭症大脑中的神经胶质细胞:来自临床前模型的证据

Neuroglia in the autistic brain: evidence from a preclinical model.

作者信息Maria Rosanna Bronzuoli, Roberta Facchinetti, Davide Ingrassia, Michela Sarvadio, Sara Schiavi, Luca Steardo, Alexei Verkhratsky, Viviana Trezza, Caterina Scuderi
PMID30603062
发布时间2018-12-27
DOI10.1186/s13229-018-0254-0

实验完整度

高

行为学测试(超声发声、三室、洞板)结合分子检测(RT-qPCR、Western blot、免疫荧光)及多脑区多时间点分析,包含功能验证和分子验证。

主要模型

产前暴露于VPA的Wistar大鼠模型

重点核对

VPA剂量:500 mg/kg,孕鼠于妊娠第12.5天腹腔注射 行为测试时间点:PND 13、PND 35、PND 90 脑区:海马、前额叶皮层、小脑 分子标志物:S100B、GFAP、Olig2、Iba1、CD11b 样本量:每组N=3(分子实验),行为学每组N=5

摘要

背景:提供稳态支持并构成神经系统防御的神经胶质细胞与所有神经系统疾病有关。我们分析了自闭症谱系障碍动物模型大脑中三种主要类型的神经胶质细胞——星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞,该模型是产前暴露于抗癫痫和情绪稳定剂丙戊酸的大鼠,这一模型具有公认的临床相关性。方法:我们通过隔离诱导的超声发声、三室测试和洞板测试,检测了产前暴露于丙戊酸的雄性大鼠的自闭症样行为。为了对应人类婴儿期、青春期和成年期,这些任务分别在第13天、第35天和第90天进行。处死后,我们检测了海马、前额叶皮层和小脑中神经胶质细胞特异性标志物的基因和蛋白表达,这些脑区与自闭症谱系障碍的发病机制有关。结果:暴露于VPA的母鼠所生的幼鼠在与母亲和同胞隔离时发出的超声发声较少,在青春期和成年期,它们在三室测试中表现出社交能力改变,在洞板测试中表现出增加的程序化行为。分子分析表明,产前暴露于丙戊酸会影响所有类型的神经胶质细胞,主要导致转录修饰。最显著的变化发生在自闭症样动物的前额叶皮层和海马中;这些变化在婴儿期和青春期尤为明显,而在成年期似乎有所缓解。结论:自闭症谱系障碍大鼠模型中的神经胶质病理表型似乎相当温和,几乎没有广泛和慢性神经炎症的迹象。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
产前暴露于丙戊酸的大鼠模型中,神经胶质细胞(星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞)是否发生病理改变,且这些改变是否随年龄和脑区变化?
核心机制
产前VPA暴露主要引起神经胶质细胞标志物的转录改变,影响所有胶质细胞类型,且变化呈脑区和年龄依赖性,成年期减轻,缺乏广泛慢性神经炎症。
主要证据
行为学测试显示VPA大鼠自闭症样行为;RT-qPCR和Western blot显示胶质标志物的mRNA和蛋白改变;免疫荧光显示胶质细胞密度变化。
研究意义
研究揭示了VPA模型神经胶质病理表型温和,主要为转录水平改变,为理解ASD神经胶质病理提供了依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型建立与行为学表型验证

验证产前暴露于VPA是否诱导自闭症样行为表型。

孕鼠在GD12.5注射VPA(500 mg/kg)或生理盐水,雄性后代在PND13、PND35、PND90分别进行隔离诱导超声发声、三室测试、洞板测试。

2

星形胶质细胞标志物检测

检测星形胶质细胞标志物S100B和GFAP的表达变化。

在PND13、35、90,取海马、前额叶皮层、小脑,进行RT-qPCR、Western blot和免疫荧光检测。

3

少突胶质细胞标志物检测

检测少突胶质细胞转录因子Olig2的表达变化。

同样在PND13、35、90,检测Olig2的mRNA和蛋白表达,以及免疫阳性细胞密度。

4

小胶质细胞标志物检测

检测小胶质细胞标志物CD11b和Iba1的表达变化。

在三个年龄点检测CD11b和Iba1的mRNA和蛋白表达,以及Iba1阳性细胞密度。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
丙戊酸----
TRI试剂Sigma-Aldrich--
iTaq通用SYBR Green预混液Bio-Rad--
CFX96 Touch热循环仪Bio-Rad--
Bradford蛋白定量试剂盒----
增强化学发光试剂盒GE Healthcare Life Sciences--
Chemidoc XRS+成像系统Bio-Rad--
Hoechst染料Thermo Fisher Scientific--
Fluoromount水溶性封片剂Sigma-Aldrich--
Eclipse E600显微镜Nikon--
Observer 3.0软件Noldus--
Avisoft Recorder软件Avisoft Bioacoustics--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
大鼠品系:Wistar;VPA剂量:500 mg/kg;给药时间:GD12.5;给药方式:腹腔注射
阅读提示:Methods - Animals
行为学测试
USV在PND13检测;三室测试在PND35;洞板测试在PND90;每组样本量N=5
阅读提示:Methods - Behavioral tests; Figure 1 legend
分子检测
样本量:每组N=3;重复次数:三次独立实验,三次重复;标志物:S100B、GFAP、Olig2、Iba1、CD11b;内参:TBP、HPRT
阅读提示:Methods - RT-qPCR, Western blot, Immunofluorescence; Figure legends
免疫荧光细胞计数
切片厚度12 μm;每只动物计数4张切片;视野大小200×100×12 μm;计数区域:PfC、Cb分子层和颗粒层、HPC的CA1、CA2、CA3和DG
阅读提示:Methods - Cell count analysis