C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 마우스 균주의 비교 표현형 및 게놈 분석

SNP 및 작은 indel에 대한 C57BL / 6N 및 C57BL / 6J 마우스의 게놈 서열 비교

우리는 17 Mouse Genomes Project에서 참조 게놈 (C57BL / 6J)에 대한 C57BL / 6N의 페어 드 엔드 정렬을 활용했습니다. 그러나 정확한 추정 서열 변화를 식별 할 가능성을 높이기 위해 두 게놈 간의 차별화 된 변이 (SNP, 작은 indel 및 SV) 목록이 새로운 내장 절차를 사용하여 새로 생성되었습니다. 정렬에서 고품질 변이체 세트를 식별하는 핵심 분석 단계는 Broad Institute에서 생성 한 새로 생성 된 C57BL / 6J의 짧은 읽기 게놈 서열을 활용하는 것이 었습니다. 이를 통해 참조 시퀀스에서 어셈블리 오류를 식별 할 수있었습니다. 또한, 우리는 변이 탐지 방법을 업데이트했습니다. 첫째, 변이를 탐지하기 위해 다양하거나 더 발전된 소프트웨어를 사용하여; 둘째, 모든 코딩 변이에 대해 수동 큐 레이션을 수행하고, 셋째, 많은 비율의 변이 (모든 코딩 변이 포함)를 광범위하게 검증하여 서열 예측을 확인합니다. 이러한 단계는 고품질 코딩 변형의 강력한 데이터 세트를 제공하여 위양성 비율을 상당히 줄였습니다.

C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 균주를 구별하는 SNP 및 작은 indel을 식별하기 위해 쌍을 이룬 17 Mouse Genomes Project에서 생성 된 end reads. GATK (Genome Analysis Toolkit)를 사용하여 변이체를 호출하고 C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 균주를 구별하는 681,220 개의 변이체를 발견했습니다. Broad Institute에서 생성 한 C57BL / 6J의 짧은 읽기 게놈 서열을 사용하여 Broad C57BL / 6J 서열에 공통적 인 변이를 제거하여 전향 적 시퀀싱 오류를 걸러 낼 수 있었으며, 따라서 참조의 불일치를 보완하는 동시에 거짓 음성을 개선 할 수있었습니다. 율. 나머지 읽기는 0.8 미만 (이형 접합)의 대립 유전자 비율로 필터링되었고 3 개 미만 또는 150 개 이상의 읽기로 커버되었습니다. 이러한 단계는 목록을 크게 줄였고 추가 분석을 거친 10,794 개의 추정 변형이 생성되었습니다.

시퀀싱, 파이로 시퀀싱 및 Sanger 시퀀싱을 사용하여 모든 코딩 변형과 비 코딩 변형의 하위 집합을 검증했습니다. 여기에는 762 개의 SNP와 169 개의 작은 indel이 포함되었습니다. 유전형을 확인하기 위해 4 개의 C57BL / 6J 및 4 개의 C57BL / 6N 샘플 패널을 사용하여 분석을 수행했습니다 (재료 및 방법 참조). 우리는 4 개의 C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 샘플 모두가 하위 균주 내에서 일관된 유전자형을 보이고 하위 균주간에 변이를 보일 때 변이를 검증 할 것을 고려했습니다. 검증 과정에서 이형 접합 및 불일치 유전자형 및 PCR 실패를 비롯한 여러 가지 이유로 363 개의 변이체를 제거했습니다. 나머지 568 개에 대해 236 개가 하위 균주 간의 변이체로 확인되었습니다 (추가 파일 1, 표 S1 참조).

주석 프로그램 NGS-SNP 및 Annovar를 사용하여 게놈 위치 및 기타 유전자 특징은 다음과 같습니다. 검사. C57BL / 6J와 C57BL / 6N 사이의 최종 검증 된 서열 변이체는 34 개의 코딩 SNP, 2 개의 코딩 소형 인델, 146 개의 비 코딩 SNP 및 54 개의 비 코딩 소형 인델로 구성되었습니다. 코딩 변이에는 32 개의 미스 센스 SNP, 1 개의 넌센스 돌연변이, 1 개의 스 플라이 싱 돌연변이 및 2 개의 프레임 이동 돌연변이가 포함되었습니다 (표 1). 우리는 하나 (Zp2, 염색체 7)를 제외한 모든 변종이 C57BL / 6J 또는 C57BL / 6N에 사유지였으며 최근 시퀀싱 된 16 개의 다른 근친 교배 균주에서 발견되지 않았습니다.

표 1 C57BL / 6N과 C57BL / 6J의 비교에서 식별 된 단일 뉴클레오티드 다형성 및 작은 indel 코딩

구조적 변이에 대한 C57BL / 6N 및 C57BL / 6J 마우스의 게놈 서열 비교

다시, 17 Mouse Genomes Project에서 생성 된 페어 드 엔드 읽기와 4 개의 계산 조합을 사용합니다. 방법으로 C57BL / 6J와 C57BL / 6N 사이에 551 개의 SV를 식별했습니다. 다른 곳에서 설명한 바와 같이, 우리는 17 개의 시퀀싱 된 근친 교배 마우스 균주와 Broad J 시퀀싱 된 게놈에서이 551 개의 SV 사이트에서 짧은 읽기 페어 드 엔드 매핑을 시각적으로 검사했습니다. 이를 통해 우리는 추가 실험 분석을 위해 551 개 사이트 중 81 개를 유지할 수있었습니다 (페어 드 엔드 매핑 오류로 인해 470 개 사이트가 거짓 인 것으로 밝혀졌습니다). 이러한 81 개의 유지 된 사이트에서 PCR 및 Sanger 기반 시퀀싱 분석을 통해 참조 오류로 인해 C57BL / 6J와 C57BL / 6N 사이의 비다 형성으로 확인 된 추가 38 개 사이트를 제거 할 수있었습니다. 마지막으로, 모든 43 개의 예측 된 변이체가 C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 균주를 차별화하는 확실한 SV로 검증되었으며 (표 2), 결과적으로 null 위양성 비율이 발생했습니다.

표 2 C57BL / 6N과 C57BL / 6J 사이의 구조적 변형 (SV)

43 개의 SV 중 15 개는 유전자의 비 코딩 영역 내에있는 12 개의 변이체, 유전자의 코딩 영역에 영향을 미치는 2 개의 변이체 (Vmn2r65)를 포함하여 유전자와 중복됩니다 (표 2). (Vomeronasal 2, 수용체 65) 및 Nnt (니코틴 아미드 뉴클레오티드 트랜스 하이드로게나 제)) 및 1 유전자 전체에 영향을 미치는 Cyp2a22 (사이토 크롬 P450, 패밀리 2, 서브 패밀리 a, 폴리펩티드 22). 15 개의 변종 중 1 개만이 알려져 있으며 이미 표현형 Nnt와 연관되어 있습니다. 나머지 14 개는 새롭고 몇 가지에 대해서는 아래에서 잠재적 인 생물학적 기능에 대해 논의합니다.

쥐를 아웃 그룹 종으로 사용하여 다음으로 C57BL / 6J와 C57BL / 6N 사이에 43 개의 SV의 기원을 추론했습니다. 27 개의 변이가 역전이의 산물이고, 15 개는 비 반복 매개 SV이며, 1 개는 가변 수 직렬 반복 (VNTR)이라는 것을 발견했습니다 (표 2). 놀랍게도, 거의 모든 변종이 C57BL / 6J 또는 C57BL / 6N에 대해 비공개였습니다 (표 2).

C57BL / 6N 및 C57BL / 6J 마우스의 포괄적 표현형 평가

게놈 분석 인 European Mouse Disease Clinic (EUMODIC) 컨소시엄은 C57BL / 6NTac 및 C57BL / 6J 균주에 대한 포괄적 인 표현형 비교를 수행했습니다. EUMODIC은 IKMC 프로그램 내에서 European Conditional Mouse Mutagenesis (EUCOMM) 및 Knockout Mouse (KOMP) 프로젝트에서 생성 된 500 개의 마우스 돌연변이 녹아웃 라인의 광범위한 기반 1 차 표현형을 수행하는 4 개의 마우스 센터로 구성됩니다. 각 돌연변이 계통의 마우스 코호트는 9 ~ 15 주에 수행되는 20 개의 표현형 플랫폼 (ESLIM__procedure_number로 식별)으로 구성된 2 개의 표현형 파이프 라인으로 구성된 유럽 마우스 표현형 평가 리소스 (EMPReSSslim) 표현형 평가에 들어갑니다. (추가 파일 2, 그림 S1 참조). 각 화면을 수행하는 방법은 EMPReSS 데이터베이스에서 찾을 수있는 표준 운영 절차 (SOP)에 자세히 설명되어 있습니다. 데이터는 146 개의 메타 데이터 매개 변수와 함께 413 개의 표현형 매개 변수에 대해 수집되어 EuroPhenome 데이터베이스에 입력되었습니다. 이 작업의 일환으로 우리는 C57BL / 6NTac의 기준 표현형에 대한 광범위한 제어 데이터를 캡처했습니다. 또한이 기회를 통해 C57BL / 6J 마우스의 표현형을 조사하고이를 C57BL / 6NTac (이하 각각 J 및 N이라고 함)과 비교했습니다.

각 계통에 대해 N과 J, 연령 일치하는 마우스는 두 EMPReSSslim 파이프 라인을 통해 분석되었습니다. 데이터는 FACS (형광 활성화 세포 분류) 분석을 제외하고 파이프 라인의 20 개 플랫폼 중 19 개에 대해 컨소시엄의 4 개 센터 모두에서 수집되었습니다 (추가 파일 2, 그림 S1 참조). EMPReSSslim 프로토콜은 EUMODIC 컨소시엄에서 엄격하게 표준화되었습니다. 그러나 예를 들어 장비 및 식단에는 약간의 차이가 있으며 이는 EuroPhenome 내의 메타 데이터 세트에 캡처됩니다. 물론 센터간에 인식되지 않은 다른 환경 적 차이가있을 것입니다. 종합적으로, 이들은 유전자 환경 차이 및 표현형 결과에 기여할 수 있지만, 우리는 이러한 효과를 체계적으로 정의하지 않고 대신 센터간에 일치하고 인식되지 않는 환경 섭동에 대해 확고한 표현형에 초점을 맞추 었습니다. 각 센터의 N 및 J 코호트의 데이터는 EuroPhenome에 저장되었으며 각 센터에 대한 통계 분석을 거쳤습니다 (재료 및 방법 참조). 여기서 N과 J 사이의 비교는 중심이 아닌 내부에서 수행되었다는 점에 유의해야합니다. 환경 및 기타 변수와 각 센터에서 분석 된 동물 수의 차이로 인해 센터간에 실험을 완전히 제어 할 수 없었기 때문에 센터 간의 결과에 대한 통계 분석은 수행되지 않았습니다 (추가 파일 3, 그림 S2a-d 참조). 따라서 우리는 두 균주 간의 전반적인 통계적 차이를 조사하는 다중 센터 통계 모델을 생성하는 대신 개별 센터 내에서 변형 비교에 초점을 맞춘 접근 방식을 채택하기로 결정했습니다. 그러나 여러 센터에 걸친 N 및 J 비교의 복제는 두 균주 간의 중요한 표현형 차이를 입증하는 데 추가적인 힘을 제공했습니다. 4 개 센터에서 EMPReSSslim 1 차 표현형 파이프 라인을 통한 N 및 J 분석 외에도, EUMODIC 컨소시엄 내의 다른 파트너는 추가 정보를 수집하기 위해 더 광범위한 종종 더 정교한 표현형 테스트를 적용했습니다. EMPReSSslim을 통해 밝혀진 표현형 차이를 입증합니다.

데이터 분석에서 우리는 먼저 3 개 이상의 센터에서 N과 J 사이에 일관되고 유의미한 차이를 나타내는 표현형 매개 변수를 식별하는 데 집중했습니다.이 클래스에서 27 개의 표현형 매개 변수를 식별했습니다 (그림 1a; 추가 파일 3, 그림 S2a, e 참조). 여러 경우에 이러한 차이는 2 차 분석의 데이터에 의해 뒷받침되었으며 아래에서 이러한 사례에 대해 논의합니다. 또한 두 센터에서 유사한 추세가 보이지만 다른 두 센터에서는 추세의 증거가 보이지 않는 두 번째 클래스의 매개 변수도 발견했습니다 (그림 1b, 추가 파일 3, 그림 S2b, f 참조). 그러나 우리의 통계 분석 (재료 및 방법 참조)은이 등급의 매개 변수에 대해 N 대 J 차이의 전체적인 유의성이 낮고 관찰 된 경향을주의해서 다루어야 함을 나타냅니다. 그러나 이러한 경우 중 일부에서 관찰 된 경향은 첫 번째 매개 변수 클래스에서 발견 된 표현형과 일치합니다. 또한 두 개 이상의 센터에서 매우 중요한 차이를 보이지만 (그림 2; 추가 파일 3, 그림 S2d, h 참조) 예기치 않게 센터 중 하나에서 반대 경향을 보이는 세 번째이지만 작은 클래스의 매개 변수를 식별했습니다. 어떤 경우에는 아마도 유전자-중심 상호 작용에서 발생하는 이러한 이상 현상의 원인에 대해 논의합니다. 최종 클래스는 센터 전체에서 일관되고 유의미한 차이를 관찰하지 않은 다수의 테스트를 나타내며, N / J 차이에 대한 증거보다는 오 탐일 가능성이 더 높다는 결론을 내립니다 (추가 파일 3, 그림 S2c 참조). , g).

그림 1

C57BL / 6N 및 C57BL / 6J 수컷 및 암컷 마우스 사이의 표현형 매개 변수의 유의 한 차이를 보여주는 히트 맵. 매개 변수는 Helmholtz Zentrum Munchen (HMGU), Institut Clinique Souris (ICS), MRC Harwell 및 Wellcome Trust Sanger Institute (WTSI)의 4 개 센터 각각에서 평가되었습니다. 매개 변수 지정 및 매개 변수 설명은 EMPReSSslim에서 가져온 것입니다. 유의 수준과 효과의 방향 (빨간색 및 녹색)이 키에 정의되어 있습니다. 범주 형 데이터의 중요한 차이점은 파란색으로 표시됩니다. (A, B) (A) 3 개 이상의 센터에서, (B) 2 개의 센터에서 N과 J 사이의 유의 한 차이를 보여주는 표현형 매개 변수이지만 다른 센터에서는 추세의 증거가 없습니다.

그림 2

C57BL / 6N 및 C57BL / 6J 수컷 및 암컷 마우스 사이의 표현형 매개 변수의 유의 한 차이를 보여주는 열지도. 매개 변수는 4 개 센터 (Helmholtz Zentrum Munchen (HMGU), Institut Clinique Souris (ICS), MRC Harwell 및 Wellcome Trust Sanger Institute (WTSI)) 각각에서 평가되었습니다. 둘 이상의 센터에서 유의 한 차이를 보였지만 다른 센터에서는 반대 경향을 보인 표현형 매개 변수. 매개 변수 지정 및 매개 변수 설명은 EMPReSSslim에서 가져온 것입니다. 유의 수준과 효과의 방향 (빨간색 및 녹색)은 키에 정의되어 있습니다.

이형 및 안과

우리는 골격의 X- 선 분석을 포함하여 N과 J 사이의 형태 학적 특징의 주요 차이점에 대한 증거를 찾지 못했습니다. 그러나 두 균주 사이에 많은 안과 적 차이가 확인되었습니다. 가상 광 운동 드럼을 사용하여 일반 시각 기능을 분석 한 결과 J 마우스에 비해 N에서 시력이 감소한 것으로 나타났습니다 (N : 0.314주기 /도, 95 % CI 0.305 ~ 0.323, n = 89; J : 0.399주기 /도, 95 % CI 0.394 ~ 0.404, n = 128; p < 0.001, Student ‘s t-test). Scheimpflug 카메라를 사용한 정량 분석에서 투명 렌즈가 발견되었으므로 이것은 렌즈 불투명도의 차이를 반영하지 않았습니다. 두 균주 모두 (N : 5.2 + 0.5 %, n = 10; J : 5.0 % + 0.5 % 불투명도, n = 10) N 마우스의 안저에서 높은 빈도로 흰색 반점이 보였으며 J 마우스에는 없었습니다 ( 그림 3A). 이것은 아마도 이전에보고 된 N 마우스에서 Crb1rd8 돌연변이의 존재 때문일 것입니다. 우리의 경우에는 반점 크기와 마우스 사이의 영향을받는 영역의 변화와 함께 복부 망막에서만 반점이 보였지만 (그림 3A) 국소 안저 내시경을 사용한 추가 연구에 따르면 주요 혈관의 수는 정맥의 경우 3 ~ 7 개, 정맥의 경우 3 ~ 7 개 사이로 다양했습니다. 동맥에 대한 ht (그림 3B), 주어진 마우스는 두 눈 사이에 일치하지 않는 숫자를 가질 수 있습니다. 정맥과 동맥의 평균 수는 N 마우스보다 J에서 훨씬 더 높았습니다 (P < 0.001) (그림 3C).

심혈관

비 침습적 혈압 측정 (ESLIM_002)은 수축기 동맥압이 N 마우스보다 J에서 유의하게 높았지만 효과의 중요성은 성별과 센터간에 차이가있는 것으로 밝혀졌습니다. 더욱이, 모든 센터는 맥박이 J 마우스보다 N에서 유의하게 높음을 관찰했습니다.그러나 컨소시엄 내의 두 번째 파트너는 마취 하의 심박수가 J 수컷 마우스보다 N에서 현저하게 낮다는 것을 발견했으며, 이는 긴 박동 (RR) 및 QTc 간격에 반영되었습니다. 우리는 또한 경골 길이 (ESLIM_020)로 정규화 된 심장 무게가 두 센터의 J 마우스보다 N에서 유의하게 낮다는 것을 발견했으며 이러한 결과는 2 차 분석에 의해 독립적으로 확인되었습니다. 심 초음파에 의한 심장 구조 및 기능과 혈역학에 의한 심장 수축 기능에 대한 추가 연구는 N과 J 사이의 차이를 밝히지 못했습니다 (데이터는 표시되지 않음).

대사

간접 열량 측정의 경우 자유 먹이 쥐 (ESLIM_003)의 경우, O2 소비, CO2 생산 및 열 생산에서 N과 J 사이에 일관된 차이가 있음을 발견했습니다. J 마우스는 일반적으로 암컷에서 더 두드러진 N에 비해 가스 교환이 감소하고 에너지 소비 (열 생성 또는 대사율)가 낮았습니다. 금식 간접 열량 측정법을 사용한 이차 표현형에서 야간 기간 동안 J 대 N에서 에너지 소비가 더 낮은 경향이있었습니다. 이것은 J의 외래 활동 감소와 특히 재 수유시 N에 비해 J의 음식 섭취가 감소한 것과 관련이있을 수 있습니다 (데이터는 표시되지 않음). 활동이 측정 된 두 센터에서 자유 공급 열량 측정 화면 (ESLIM_003)에서 활동에 일관된 차이가 없었습니다 (추가 파일 3, 그림 S2c, g 참조). 단순화 된 복강 내 포도당 내성 검사 (IPGTT) (ESLIM_004)는 J 대 N 마우스에서 손상된 포도당 내성을 보여주었습니다. 포도당 대사에 대한 이러한 관찰은 췌장 베타 세포에서 인슐린 반응을 조절하는 역할을하는 것으로 밝혀진 J 마우스에 특이적인 Nnt 유전자의 알려진 결실과 일치합니다.

듀얼 에너지 X -선 흡수 측정법 (DEXA) 신체 구성 및 골 밀도 측정법 측정 (ESLIM_005)은 N 마우스의 체지방량이 증가했음을 보여주었습니다 (절대 및 체중으로 정규화 됨). 또한, DEXA 측정은 J 마우스가 N에 비해 제 지방 질량이 증가했음을 나타냅니다. 두 센터에서 골 미네랄 밀도 측정은 J 수컷 마우스에서 더 높았습니다. 그러나이 발견은 DEXA 스크린을 착수 한 세 번째 센터에서 복제되지 않았습니다. 우리는 두 균주의 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (μCT) 분석을 진행했으며 (그림 4), N과 J 사이에서 피질 두께, 피질 다공성 및 해면골 부피가 변하지 않았 음을 발견했습니다. 또한 다양한 마이크로 아키텍처 분석 매개 변수는 전체 섬유주 네트워크가 유사 함을 나타냅니다. 마지막으로 뼈 형성 및 흡수 마커 측정은 두 균주 간의 차이를 나타내지 못했습니다 (그림 4).

그림 4

원위 대퇴골의 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (μCT) 분석은 14 주 만에 유사한 해면골 매개 변수를 보여주었습니다. 오래된 C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 마우스. (A) 남성 및 (B) 여성. (C) 14 주령 수컷 마우스의 중축 대퇴골로부터의 피질 뼈 매개 변수도 두 균주간에 변하지 않았다. (D) 혈청 오스테오칼신 및 소변 데 옥시 피리 디 놀린 (각각 골 형성 및 골 흡수 마커)의 측정은 골 회전율이 14 주령 C57BL / 6J와 C57BL / 6N간에 동일 함을 나타냅니다. 약어 : BV / TV, 뼈 부피 / 조직 부피; TbN, 섬유주 수; TbSp, 섬유주 간격; Conn-Dens, 연결 밀도; SMI, 구조 모델 색인 (평행 판의 경우 0, 원통형 막대의 경우 3); DA, 이방성 정도; CtPo, 피질 다공성; CtTh, 피질 두께; DPD, 데 옥시 피리 디 놀린; creat, creatinin.

신경, 행동 및 감각

두 개의 센터 이동 거리에 의해 측정 된 J 마우스의 더 높은 활동과 불안 감소를 나타내는 더 많은 수의 센터 항목을 포함하여 열린 필드 (ESLIM_007)에서 활동에서 N과 J 사이의 주요하고 일관된 차이를 보여주었습니다 (그림 2). 이러한 차이는 N과 J의 행동 비교에서 최근보고 된 데이터와 일치합니다. 흥미롭게도 가장 중요한 영향은 두 센터의 남성에게 국한되었습니다. 예기치 않게 세 번째 중앙에서 반대가 보였으며 N 마우스가 J보다 더 활동적 이었지만 이러한 효과는 수컷과 암컷 모두에서 나타났습니다. 네 번째 센터는 이러한 효과를 감지하지 못하여 큰 차이를 찾지 못했습니다. 센터는 모두 유사한 크기의 경기장에 대한 요구 사항을 포함하는 절차에 EMPReSSslim SOP를 사용했지만 경기장을 수용하기 위해 단일 또는 다중 방을 사용하는 것을 포함하여 센터간에 약간의 운영상의 차이가있었습니다. 투명면 또는 불투명면 경기장; 그리고 가정 케이지에서 환경 강화의 부재 또는 존재 (행동 결과에 영향을 미치는 것으로 알려져 있음). 그러나 이러한 변수 중 어느 것도 센터 간의 다른 관찰과 일치하지 않았습니다.그러나 우리는 센터마다 다를 것으로 예상되는 장내 미생물 군집의 영향을 배제 할 수 없습니다. 장내 미생물 군집은 주로 시상 하부-뇌하수체-부신 축을 통해 중추 신경계 기능과 행동에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 우리는 특정 조건에서 N과 J 사이의 오픈 필드 매개 변수에서 상당한 차이를 볼 수 있지만 이러한 차이의 특성은 알려지지 않은 환경 조건에 민감하다는 결론을 내립니다. N 대 J 표현형에서 주요 모순적인 발견이 행동 표현형 플랫폼에 국한되었다는 것은 흥미 롭습니다. 대조적으로, 대부분의 다른 테스트 (몇 가지 혈액학 및 임상 화학 매개 변수를 제외하고 아래 참조)에서는 불일치를 발견하지 않았으며, 이는 대부분의 표현형 플랫폼과 달리 행동 분석이 환경 매개 변수에 매우 민감 할 수 있음을 나타냅니다.

우리는 또한 N과 J 균주의 불안을 비교하기 위해 명암 전이 테스트를 수행했습니다 (그림 5). 우리는 밝은 어두운 전환의 수 또는 어두운 구획에서 보낸 시간 비율에서 N과 J 마우스 사이에 큰 차이가 없음을 발견했습니다. 그러나 어두운 구획으로 들어가는 대기 시간은 N 마우스에서 훨씬 더 높았습니다. 4 개 센터 모두에서 수정 된 SHIRPA (SmithKline Beecham, Harwell, Imperial College, Royal London Hospital, 표현형 평가) 테스트 (ESLIM_008, 그림 1a)는 수컷 J 마우스가 이동 거리 증가의 발견과 상관 관계가있는 운동 활동을 상당히 증가 시켰음을 나타냅니다. 일부 센터에서 열린 필드 테스트 (위 참조).

우리는 운동 능력을 반영하는 여러 테스트를 수행했습니다. 그립 강도 (ESLIM_009)의 차이는 모든 센터에서 J가 N보다 높았지만 영향을받는 매개 변수는 달랐으며 일부 센터는 앞다리 그립 강도의 차이를보고하고 일부 센터는 앞다리와 뒷다리 그립 강도가 결합되었습니다 (그림 1a). , b). Rotarod 테스트 (ESLIM_010)는 N의 감소 된 운동 능력이 두 센터의 여성에게만 나타 났지만 모든 센터에서 떨어지는 지연 시간에서 상당한 차이를 보여주었습니다. 우리는 4 일 동안 로타로드에서 운동 학습 성능을 조사하여 N 및 J 수컷 마우스의 운동 능력을 추가로 조사했습니다 (그림 5). J 마우스의 운동 성능은 1 일부터 2 일까지 눈에 띄게 개선 된 반면 N 마우스의 성능은 점진적으로 만 개선되었으며 3 일만 1 일 측정과 크게 달랐습니다 (P < 0.05) 이후. 더욱이, 2 일차부터 4 일차까지 N과 J 사이의 지연 시간에 매우 큰 차이가있었습니다. 센터에서 수행 된 1 차 테스트는 N에서 잠재적 인 감소 된 모터 성능을 밝혀 냈으며 이는보다 정교한 테스트로 확인되고 더욱 정교 해졌습니다. 운동 학습 성능.

우리는 N 대 J 차이를 더 자세히 설명하기 위해 두 가지 추가 행동 테스트를 수행했습니다. 첫째, 공간 기억을 평가하는 데 사용 된 Morris water maze 테스트에서 N과 J의 성능을 비교했습니다. N 수컷 마우스는 J 수컷 마우스와 비교하여 매우 현저하게 감소 된 성능 (높은 대기 시간)을 나타 냈습니다 (그림 6). 둘째, 우리는 단서 및 상황 별 두려움 조절 테스트를 사용하여 혐오 적 사건에 대한 정서적 학습 또는 기억을 조사했습니다. 그러나 여기서 우리는 두 균주 사이에 큰 차이가 없음을 발견했습니다 (데이터는 표시되지 않음).

두 균주에서 음향 놀라움과 프리 펄스 억제 (ESLIM_011) (그림 1a)의 탐색은 다양한 매개 변수를 확인했습니다. 센터마다 상당히 그리고 일관되게 달랐습니다. 110dB의 음향 놀라움 크기와 프리 펄스 및 펄스 (PP1-PP4 + 펄스, EMPReSSslim 참조)에 대한 놀라움 응답 크기는 J에 비해 N에서 감소했지만,이 효과는 한 센터의 암컷에서는 나타나지 않았습니다. 이러한 관찰과 일치하여 우리는 프리 펄스 억제가 N과 J 사이에 차이가 있음을 발견했으며, PP2와 PP3에서 프리 펄스 억제가 J에 비해 N에서 전체 억제가 증가했습니다. 몇 가지 다른 놀라움 크기와 프리 펄스 억제 매개 변수는 하나 또는 두 개의 센터 (그림 1b, 추가 파일 3, 그림 S2b, f 참조)이지만 다른 센터에서는 차이가 보이지 않았습니다. 청각 뇌간 반응 테스트를 사용하여 J 및 N 마우스 모두에서 청각 역치를 평가하고 차이가 없음을 발견했기 때문에 놀랍게도 크기에 대한 관찰은 청력 차이에 의해 혼동되지 않았습니다 (데이터는 표시되지 않음).

임상 화학

임상 화학

각 표현형 파이프 라인의 끝에서 수집 된 혈장 샘플에 대해 광범위한 임상 화학 테스트 패널이 수행되었습니다. 파이프 라인 1의 끝에있는 혈액 샘플 (ESLIM_021)은 하룻밤 금식 후 수집 한 반면, 파이프 라인 2의 끝에있는 샘플 (ESLIM_015)은 자유 사료 동물에서 채취했습니다.적어도 세 개의 센터에서 일치하는 데이터에 따르면 요소와 전해질 나트륨, 칼륨 및 염화물은 N 마우스에 비해 J 마우스의 혈장에서 상당히 높았지만 (그림 1a) 일부 명확한 성-중심 상호 작용이있었습니다. 자유 공급 및 공복 혈장 포도당 수준에 대한 데이터는 각 테스트에 대해 적어도 두 개의 센터에서 J 마우스보다 N에서 혈장 포도당 수준이 더 높은 것으로 나타났습니다 (그림 1b). 그러나 혈당 수치는 동물 취급, 샘플 처리 및 마취제 사용에 의해 영향을받는 것으로 알려져 있습니다. 여기에 제시된 데이터는 모두 케타민 / 자일 라진 주입하에 샘플을 수집 한 한 센터를 제외하고 기체 이소 플루오 란 마취하에 수집 된 샘플에서 얻은 것입니다 (그림 1 참조). 위에서 논의한 바와 같이, 인슐린 분비 장애로 인해 J 마우스가 N 마우스보다 혈장 포도당 수준이 낮은 것은 모순되는 것처럼 보이지만 Nnt의 결실은 포도당 청소율에만 영향을 미치는 것으로 보이며 공복 또는 비-챌린지 J 마우스 일정한 고혈당증이 없습니다. 몇 가지 다른 매개 변수는 적어도 두 센터에서 N 마우스보다 J에서 더 높은 것으로 나타 났지만, 각각의 경우 다른 센터 (들)는 동일한 매개 변수 (예 : 유리 지방산)에서 유의 한 차이가 없다고보고했습니다 (그림 1b). 두 센터는 철이 N 수컷에서 유의하게 높고 알칼리성 포스 파타 아제가 J 수컷에서 유의하게 높음을 발견했습니다. 이 센터 중 하나는 암컷에서도 똑같은 사실을 발견했습니다 (그림 2). 그러나 세 번째 센터의 이러한 각 매개 변수에 대한 데이터는 이러한 결과와 모순됩니다.

혈액학

다양한 혈액 학적 매개 변수가 파이프 라인 2 (ESLIM_016)의 끝에서 측정되었습니다. 두 센터에서 여러 매개 변수의 중요한 변화가 발견되었지만 이러한 결과는 백혈구 및 적혈구 수, 평균 세포 부피 및 평균 적혈구 헤모글로빈을 포함하여 다른 센터에서는 복제되지 않았습니다 (그림 1b). 헤마토크릿과 평균 세포 헤모글로빈 농도 테스트에서 모순 된 결과가 얻어졌습니다 (그림 2). 각각의 경우 두 센터의 데이터가 동의 한 반면 세 번째 센터는 반대 효과를 나타 냈습니다. 이는 메타 데이터에 기록 된 바와 같이 참여 클리닉의 혈액 측정에 사용되는 다양한 기계 기술 때문일 수 있습니다.

면역 기능 및 알레르기

우리는 여러 이차 표현형을 조사했습니다. J 및 N 균주의 Listeria monocytogenes에 대한 숙주 내성을 포함합니다. 두 균주의 암컷은 L. monocytogenes 감염에 더 민감했습니다. 그러나, 리스테리아 숙주 감수성의 성별 차이는 J에서보다 N에서 덜 두드러졌다. N 균주의 수컷은 J 수컷에 비해 감염 후 4 일째에 리스테리아의 향상된 제거를 보였다. 이는 J 남성에 비해 감염 후 3 일째에 N 남성의 염증 반응 증가와 관련이 있습니다 (그림 7).

그림 7

C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 근친 균주 간의 Listeria 숙주 저항성 비교. (A) 정맥 내 (IV) v 후 C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 균주의 암컷 및 수컷의 Kaplan-Meier 생존 곡선. Listeria monocytogenes 균주 EGD의 2 × 104 콜로니 형성 단위 (cfu)로 감염. (B) 2 × 104 cfu L. monocytogenes EGD로 IV 감염 후 C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 마우스의 간 및 비장에서의 세균 부하. 세균 성장의 동역학을 분석하기 위해 4 개의 시점에서 장기 부하를 확인했습니다. (C) (B)에 나타낸 C57BL / 6J 및 C57BL / 6N 마우스 사이의 인터루킨 (IL) -6, 인터페론 유도 성 단백질 (IP) -10 및 케모카인 리간드 (CCL) 2의 혈장 수준 비교. 전 염증성 사이토 카인 및 케모카인의 농도는 Cytokine Mouse 20-Plex Panel (Invitrogen Inc., Foster City, CA, USA) 및 LiquiChip 100 시스템 (Qiagen, Hilden, Germany)을 사용하여 말초 혈액 샘플에서 측정되었습니다. 중요한 차이는 다음과 같이 표시됩니다. * P < 0.05, ** P < 0.01 Mann-Whitney, U-test. 검은 색 막대 및 기호, C57BL / 6J 근친 교배. 흰색 막대 및 기호, C57BL / 6N 근친 교배 균주.

또한 N 및 J 마우스에 대해 디 니트로 플루오로 벤젠 (DNFB) 유도 접촉 과민증 (CHS). CHS 반응의 유의 한 차이는 마우스의 두 균주 사이에서 확인되었으며, J는 증가 된 CHS 반응을 나타 냈습니다. 눈에 띄게 두 균주의 암컷 마우스는 수컷 마우스에 비해 CHS가 증가한 것으로 나타났습니다. 다양한 자극에 대한 자연 살해 (NK) 세포의 반응성을 조사한 결과, NK 세포의 더 많은 부분이 N 마우스에 비해 J에서 인터루킨 (IL) -12 단독 또는 IL-2와 조합하여 활성화되는 것으로 나타났습니다. 다시 말하지만,이 반응은 여성에서 더 중요했습니다 (그림 8).

그림 8

비장 자연 살해 (NK) 세포 및 합텐 특이 적 과민성 측정. (A) C57BL / 6J (B6J) 대 C57BL / 6N (B6NTac) 마우스의 비장 NK 세포 활성 : (상부 패널) 수컷 및 (하부 패널) 암컷. C57BL / 6J 또는 C57BL / 6N 마우스의 비장 NK 세포를 표시된 조건 (그룹당 6 마리의 마우스)에서 자극했습니다. CD3-NK1.1 + NK 세포 집단 중 인터페론 (IFN) γ- 양성 세포의 평균 ± SD를 유세포 분석법으로 측정했습니다. (B) Hapten 특정 과민증. 수컷 또는 암컷 C57BL / 6J 또는 C57BL / 6N 마우스는 복부 피부에 25μl의 0.5 % 디 니트로 플루오로 벤젠 (DNFB) 용액을 적용하여 민감화되었습니다. 그런 다음 5 일 후 왼쪽 귀에 5μl의 0.15 % DNFB 용액을 적용하여 공격했습니다 (DNFB 그룹). 오른쪽 귀는 차량 (-)으로 칠해져 컨트롤로 사용되었습니다. 챌린지 48 시간 후 귀 두께를 측정했습니다. 결과는 그룹당 6 마리의 마우스를 사용한 3 개의 독립적 인 실험을 나타냅니다. * P < 0.05; ** P < 0.005 (Mann-Whitney U -test).

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