Induzione e valutazione delle discinesie indotte da levodopa in un modello di ratto della malattia di Parkinson

Summary

Questo articolo descrive i metodi per indurre e valutare le discinesie indotte da levodopa in un modello di ratto di malattia di Parkinson. Il protocollo offre informazioni dettagliate sull’intensità e la frequenza di una serie di comportamenti discinetici, sia distonici che ipercinetici, fornendo uno strumento affidabile per testare trattamenti mirati a questo bisogno medico insoddisfatto.

Abstract

La levodopa (L-DOPA) rimane la terapia gold standard usata per trattare i sintomi motori del morbo di Parkinson (PD). Tuttavia, movimenti involontari indesiderati noti come discinesie indotte da L-DOPA (LID) si sviluppano con l’uso prolungato di questo precursore della dopamina. Si stima che l’incidenza di LID aumenti a circa il 90% degli individui con PD entro 10-15 anni dal trattamento. Comprendere i meccanismi di questa malattia e sviluppare trattamenti anti-discinesia sia nuovi che efficaci richiede una modellazione coerente e accurata per i test pre-clinici degli interventi terapeutici. Un metodo dettagliato per un’induzione affidabile e una valutazione completa dei LID a seguito di lesione nigrale indotta da 6-OHDA in un modello di RATto di PD è presentato qui. La valutazione LID affidabile nei ratti fornisce un potente strumento che può essere prontamente utilizzato in tutti i laboratori per testare terapie emergenti incentrate sulla riduzione o l’eliminazione di questo onere comune indotto dal trattamento per gli individui con PD.

Introduction

Sebbene siano passati più di 50 anni da quando la levodopa (L-DOPA) è stata introdotta per la prima volta come trattamento per gli individui con PD ^1,2, rimane notevolmente la terapia più efficace per i sintomi motori parkinsoniani. I sintomi motori clinici associati al PD derivano dalla perdita di neuroni della dopamina (DA) nella substantia nigra (SN) pars compacta, con conseguente drastica diminuzione della dopamina disponibile nello striato. La L-DOPA ripristina efficacemente i livelli di DA striatale, con conseguente beneficio motorio all’inizio della malattia ^3,4. Inopportunamente, con il trattamento a lungo termine, la maggior parte degli individui con PD svilupperà discinesie indotte da L-DOPA (LID), tra cui corea, distonia e atetosi, che spesso hanno un impatto significativo sulle attività della vita quotidiana ^5,6,7.

Mentre esistono diversi modelli comportamentali di LID nei roditori, le differenze nella modellazione e nella valutazione comportamentale dei LID hanno messo in discussione la riproducibilità dei risultati tra i laboratori e l’affidabilità di questi strumenti sperimentali per la ricerca pre-clinica sul PD. Sviluppato in associazione con uno specialista clinico di disturbi del movimento⁸, l’attuale protocollo è un metodo semplice per l’induzione e la valutazione della LID ed è appropriato per l’uso in un modello di RATto di PD che utilizza la lesione nigrale unilaterale indotta da 6-idrossidopamina (6-OHDA) ^9,10. La scala di valutazione LID fornita qui include il punteggio sia per l’intensità che per la frequenza del comportamento discinetico in varie singole parti del corpo. Vengono inoltre fornite informazioni pertinenti riguardanti l’ottimizzazione del flusso di lavoro degli esperimenti e la cura e la gestione appropriate degli animali parkinsoniani e discinetici.

Protocol

Gli animali qui presentati sono stati mantenuti e trattati nel rispetto delle linee guida istituzionali. Tutte le procedure per gli animali sono state approvate dal Michigan State University Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) in conformità con le normative federali e statali. 1. Conferma senza farmaci dello stato della lesione 6-OHDA Prova di sospensione della coda posturale 11,12,13</s…

Representative Results

I LLD nei ratti parkinsoniani possono manifestarsi come una serie di movimenti involontari anormali (AAM), inclusi comportamenti distonici, ipercinetici e stereotipati. I criteri di valutazione LID per tali comportamenti sono presentati qui per includere sia l’intensità (Tabella 1) che la frequenza (Tabella 2). Ciò fornisce un punteggio complessivo di gravità LID per ciascun ratto che riflette sia la qualità (intensità) che la quantità di tempo trascorso a impegnarsi (frequenza) in…

Discussion

Qui sono presentati i dettagli per l’induzione riproducibile e la valutazione dei LIT in un modello di ratto parkinsoniano a seguito di lesione unilaterale 6-OHDA del sistema DA nigrostriatale. Mentre una volta si pensava che i roditori non sviluppassero LID e che l’asimmetria rotazionale potesse essere l’analogo di LID nei ratti³¹, i modelli di ratti e topi sono stati caratterizzati negli ultimi due decenni e sono uno strumento ben accettato per la ricerca LID 15,32,33,34.…

Materials

100 Minutes Digital Timer	Staples	1111764
Compass CX Compact Scale	Ohaus	30428202
5-(2-aminoethyl)-1,2,4-benzenetriol, monohydrobromide	Cayman Chemicals	25330	6-OHDA is a catecholaminergic neurotoxin that is used to induce dopaminergic lesions and parkinsonian symptoms in rodents.
Allentown cages	Allentown, LLC	Rat900	Allentown cages provide the ability to view the rats from all sides.
BD Allergist Trays with Permanently Attached Needle	BD	BD 305540	For subcutaneous L-DOPA injections
Benserazide hydrochloride	Sigma-Aldrich	B7283	Benserazide is a peripheral decarboxylase inhibitor used with L-DOPA to to induce dyskinesia in rodent models of PD.
Glass amber scintillation vials	Thermo Scientific	B7921	Used for storage of L-DOPA/benserazide at -20 °C until mixed with sterile saline.
L-3,4-Dihydroxyphenylalanine methyl ester hydrochloride	Sigma-Aldrich	D1507	L-3,4-Dihydroxyphenylalanine methyl ester is a precursor to L-DOPA that crosses the blood-brain barrierand use to treat parkinsonian symptoms in rodents.
Paper Mate Sharpwriter Mechanical Pencils	Staples	107250
Rodent nutritionally complete enrichment treats	Bio-Serv	F05478
Round Ice Bucket with Lid, 2.5 L	Corning	432129
Standard Plastic Clipboard	Staples	1227770
Steel wired 6' long movable shelving units	Uline	H9488	Width/Height can be adjusted to need/number of rats per experiment
Sterile Saline 0.9%	Covidien/Argyle	1020	For mixing with L-DOPA/benserazide prior to subcutaneous injections.