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.2018年6月27日;11(6):dmm032631。
doi:10.1242/dmm.032631。

RNaseT2(参考号2)基因敲除大鼠表现出海马神经病理学和记忆缺陷

附属公司

RNaseT2(参考号2)基因敲除大鼠表现出海马神经病理学和记忆缺陷

Kerstin W Sinkevicius公司等。 Dis模型机械. .

摘要

人类RNASET2缺陷与婴儿囊性白质脑病相关,可导致精神运动障碍、痉挛和癫痫。斑马鱼突变模型表明,RNASET2功能的丧失导致神经退化,这是由于非降解RNA在溶酶体中的积累。本研究的目的是描述第一个RNASET2缺陷啮齿动物模型的特征。3个月和12个月大的婴儿的大脑RNaseT2(参考号2)采用多种磁共振成像方式和行为测试对基因敲除大鼠进行研究。而T1-和T2-加权图像RNaseT2(参考号2)基因敲除大鼠没有出现囊性病变,基因敲除动物的前额叶皮层和海马复合体增大。弥散加权成像显示海马复合体各向异性改变和推测的灰质改变RNaseT2(参考号2)敲除大鼠。胶质纤维酸性蛋白(GFAP)免疫组化显示海马神经炎症。溶酶体相关膜蛋白2(LAMP2)水平降低,酸性磷酸酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性升高,表明RNA设置2基因敲除大鼠可能改变了溶酶体功能和潜在的自噬缺陷。物体识别测试证实RNaseT2(参考号2)敲除的大鼠表现出记忆缺陷。然而,巴恩斯迷宫、平衡木和旋转木马测试表明,在空间记忆或运动损伤方面分别没有差异。总的来说,RNASET2缺陷患者表现出比在RNaseT2(参考号2)击倒大鼠。然而,神经炎症、溶酶体功能改变和认知缺陷证明了敲除大鼠海马的脆弱性,这表明这仍然是有用的体内研究RNASET2功能的模型。

关键词:CRISPR/Cas9;扩散加权成像;胶质纤维酸性蛋白;溶酶体贮积病;磁共振成像;对象识别。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益Lexion Pharmaceuticals为本研究提供了资金。K.W.S.和K.L.A.是Alexion Pharmaceuticals的前员工,拥有Alexion制药的股权。C.F.F.在动物成像研究公司(Animal Imaging Research)拥有财务利益,该公司生产射频电子产品和动物成像支架。

数字

图1。
图1。
3个月大的野生型(WT)和RNaseT2(参考号2)KO大鼠。相邻的代表性(A)T1和(B)T2加权脑图像,1WT神经解剖三例的mm厚轴向切片(n个=5)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=6)大鼠。每一列都是一个单独的主题。
图2。
图2。
各向异性指数的概率图,比较WT和RNaseT2(参考号2)3岁和12岁的KO大鼠月龄。扩散加权成像2D概率图,具有定量各向异性,突出显示WT和WT之间显著不同的大脑区域(粉红色/红色)RNaseT2(参考号2)3个月龄KO大鼠(n个=每个基因型5)和12个月(n个=每个基因型6个)。在各向异性、表观扩散系数(ADC)、径向扩散系数(RD)和轴向扩散系数(AD)的所有指数中,大脑区域在3月龄与两个主要的神经回路有关,即海马复合体和初级嗅觉系统。下面以不同的正交方向显示了这些区域的3D表示。ctx,皮层;n,核。
图3。
图3。
3个月大WT和WT海马神经炎症GFAP分析RNaseT2(参考号2)KO大鼠。3个月大WT背海马GFAP染色的代表性免疫组织化学RNaseT2(参考号2)KO(底部)大鼠,低倍(4倍;左图像)和高倍(20倍;右图像)放大。插入部分(左上角)显示了WT中GFAP免疫染色面积平均百分比的条形图(n个=5)和KO(n个=4)大鼠*P(P)<0.05,未配对双尾学生t吨-测试。
图4。
图4。
物体识别记忆测试比较3个月大的WT和RNaseT2(参考号2)KO大鼠。(A) 在新对象识别(NOR)测试的熟悉和新颖阶段探索新对象所花费的平均时间百分比。(B) WT在NOR测试期间的总时间(n个=10)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=9)大鼠花费在探索新物体上。竖条表示s.e.m*P(P)<单样本0.05t吨-用于确定对新物体的偏好是否超过或低于概率的测试(理论平均值设置为0.5或50%)。
图5。
图5。
12个月大的WT和RNaseT2(参考号2)KO大鼠。大脑区域定量体积测量的2D概率图,突出显示12个月大的WT之间体积显著不同的大脑区域(粉红色/红色)(n个=6)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=6)大鼠。该表显示了平均值公式图像与分段MRI大鼠图谱中定义的174个区域有显著差异的区域的s.d。请注意,在所有情况下RNaseT2(参考号2)KO的大脑体积较大。这些领域按重要性排序。其中许多区域与前额叶皮层和腹侧前脑(以黄色突出显示)以及与学习和记忆有关的神经回路(以蓝色突出显示)有关。这些相关区域的3D表示以不同的正交方向显示在右侧。ctx,皮层;n,核。
图6。
图6。
12个月龄WT和RNaseT2(参考号2)KO大鼠。(A) WT海马LAMP1、LAMP2A、酸性磷酸酶和NAG水平的qPCR分析(n个=3)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=3)大鼠。(B) 海马溶酶体(LAMP1和LAMP2A)和WT自噬(LC3I、LC3II和p62)标记物的Western blot分析(n个=3)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=3)大鼠。(C) 用ImageJ定量B蛋白的western blot;GAPDH被用作内部负荷控制并归一化为WT。(D)WT的酸性磷酸酶活性(n个=3)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=3)大鼠。(E) WT的NAG酶活性(n个=3)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=3)大鼠。竖条表示s.e.m*P(P)<0.05,未配对双尾学生t吨-测试。
图7。
图7。
12个月大的WT和RNaseT2(参考号2)KO大鼠。新对象识别(NOR):(A)NOR记忆测试新阶段的热图。热图上各组之间只有轻微的定性差异,如图右下角的红色所示。黑十字表示新物体的位置。(B) 在WT NOR测试的熟悉和新颖阶段探索新对象所花费的平均时间百分比(n个=6)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=12)只大鼠。(C) 探索这个新奇物体所花费的总时间。竖条表示s.e.m*P(P)<0.05(单个样品)t吨-测试。Barnes迷宫:(D)来自平均热图的定性数据,显示了WT在Barnes迷宫上的运动模式俯视图(目标框由左侧的十字表示)(n个=6)和RNaseT2(参考号2)KO公司(n个=11)只大鼠。(E) 目标框延迟数天。(F) 目标盒延迟在几天内崩溃。(G) 全天路径效率。竖条表示s.e.m。

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