A السريع المظهري العصبية نظام تسجيل النقاط لتقييم مرض في التقدم SOD1-G93A نموذج الفأر من ALS
Summary
This video protocol describes a sensitive, reliable, and quick method for evaluating the neuromuscular deficits in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.
Abstract
The SOD1-G93A transgenic mouse is the most widely used animal model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). At ALS TDI we developed a phenotypic screening protocol, demonstrated in video herein, which reliably assesses the neuromuscular function of SOD1-G93A mice in a quick manner. This protocol encompasses a simple neurological scoring system (NeuroScore) designed to assess hindlimb function. NeuroScore is focused on hindlimb function because hindlimb deficits are the earliest reported neurological sign of disease in SOD1-G93A mice. The protocol developed by ALS TDI provides an unbiased assessment of onset of paresis (slight or partial paralysis), progression and severity of paralysis and it is sensitive enough to identify drug-induced changes in disease progression. In this report, the combination of a detailed manuscript with video minimizes scoring ambiguities and inter-experimenter variability thus allowing for the protocol to be adopted by other laboratories and enabling comparisons between studies taking place at different settings. We believe that this video protocol can serve as an excellent training tool for present and future ALS researchers.
Introduction
منذ ذلك الحين تم تطويره في منتصف عام 1990 SOD1-G93A نموذج الفأر وراثيا النموذج الحيواني الأكثر استخداما على نطاق واسع من التصلب الوحشي الضموري (ALS) 1. تم تصميم هذا النموذج الماوس المعدلة وراثيا وراثيا لبإفراط عن شكل متحولة من البشر النحاس / الزنك الفائق 1 (SOD1) الجين إيواء الجلايسين ALS المصاحب لطفرة ألانين في الأحماض الأمينية 93 (G93A). طفرة G93A هي واحدة من العديد من الطفرات في الجين SOD1 أن الماكياج بشكل جماعي ما يقرب من خمس حالات ALS العائلية 2.
أصبح نموذج SOD1-G93A العمود الفقري للبحوث تطوير الأدوية ALS لأنه بالإضافة إلى الارتباط الجيني واضح لALS، فإنه يلخص العديد من الميزات المرضية من ALS في البشر مثل المحرك فقدان الخلايا العصبية، وضعف العضلات التدريجي وضمور، مع نهائي الشلل والموت 3. رغم ذلك، كما هو الحال مع النماذج الحيوانية المعدلة وراثيا في كثير من الأحيان، هناك ثنائية الأصيلتقلب استثارة المرتبطة الفئران SOD1-G93A. سكوت وآخرون. عقدت العزم على أن هناك حاجة إلى أفواج من 24 على الأقل الفئران متوازن بين الجنسين المطابقة القمامة في التصاميم دراسة نجاعة الأدوية من أجل التغلب على الضوضاء التي أنشأتها التغير البيولوجي 4. عدد كبير من الحيوانات المطلوبة في هذه الدراسات في تركيبة مع تطور المرض عدوانية وضرورة المتابعة اليومية يحظر استخدام تقنيات تستغرق وقتا طويلا وربما المجهدة متقنة لقياس قوة العصبية والعضلية وظيفة (على سبيل المثال، الكهربائي، قوة قبضة، rotorod ، وما إلى ذلك). بدلا من ذلك، يسلط الضوء على الحاجة إلى المجراة الفحص أداة تقييم موثوق وظيفة العصبية والعضلية الفئران SOD1-G93A بطريقة سريعة.
في ALS TDI وضع بروتوكول يسمح لتقييم موثوق من وظيفة العصبية والعضلية الفئران SOD1-G93A في أقل من 30 ثانية في الماوس في المتوسط. هذا encompa بروتوكولSSES التقييم اليومي وظيفة hindlimb باستخدام نظام بسيط للجهاز العصبي التهديف (NeuroScore) الذي يوصف في هذا التقرير في الصحافة والفيديو. وتركز NeuroScore على وظيفة hindlimb بسبب العجز hindlimb هي أقرب ذكرت إشارة عصبية من المرض في الفئران SOD1-G93A 5،6. وعلاوة على ذلك، فإن البروتوكول التي وضعتها ALS TDI يقدم تقييما غير متحيز للظهور شلل جزئي (شلل خفيف أو الجزئي) والتقدم وشدة الشلل وأنها حساسة بما فيه الكفاية لتحديد التغيرات الناجمة عن المخدرات في تطور المرض.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذا التقرير، وصفنا بروتوكول الفيديو سريعة وبسيطة والتي، إذا ما طبقت بشكل صحيح، غير قادرة على تقييم موثوق تطور المرض في الفئران SOD1-G93A وتحديد التغيرات التي يسببها الدواء. بينما الجماعات المختلفة قد وضعت أنظمة التهديف المظهرية للفئران SOD1-G93A 10/08، فإنهم غالبا ما…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to acknowledge Beth Levine for critically reviewing the manuscript, Valerie Tassinari for developing the genotyping protocol, and Matt Ferola and Carlos Maya for their exceptional animal care.
Materials
| B6SJLTgN(SOD1G93A)1Gur strain | The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME | 002726 | Strain of mice used in this study |
| Breeders | Biomedical Research Models, Inc., Worcester, MA | Colony maintainance | |
| Scale | Navigator OHAUS, Parsippany, NJ | Model N14120 | Used to weigh mice |
| Nutra-GelH | Bio-Serv, Flemington, NJ | #S4798 | Wet food provided to sick mice |
| Irradiated Lab Animal Diet | Harlan, Indianapolis, IN | 2918-111914M | Chow diet |
| Lab-grade Sani-chips | Harlan Teklad, Indianapolis, IN | 7090 | Bedding |
| JMPH | SAS Institute, Inc., SAS Campus Drive, Cary, NC | v10.0.2 | Statistical software |
| Microsoft Excel | Microsoft, One Microsoft Way, Redmond, WA | Excel 2013 (v 15.0) | Spreadsheet software |
| GraphPad Prism 5 | GraphPad software Inc., La Jolla, CA | v5.4 | Graphing software |
| Mouse Huts | Bio-Serv, Flemington, NJ | K3272 | For environmental enrichment |
References
- Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264 (5166), 1772-1775 (1994).
- Rosen, D. R., et al. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature. 362 (6415), 59-62 (1993).
- Gurney, M. E. The use of transgenic mouse models of amyotrophic lateral sclerosis in preclinical drug studies. J Neurol Sci. 152, Suppl. 1 (6415), (1997).
- Scott, S., et al. Design, power, and interpretation of studies in the standard murine model of ALS. Amyotroph Lateral Scler. 9 (1), 4-15 (2008).
- Hegedus, J., Putman, C. T., Gordon, T. Time course of preferential motor unit loss in the SOD1 G93A mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Neurobiol. Dis. 28 (2), 154-164 (2007).
- Gordon, T., Ly, V., Hegedus, J., Tyreman, N. Early detection of denervated muscle fibers in hindlimb muscles after sciatic nerve transection in wild type mice and in the G93A mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Neurol. Res. 31 (1), 28-42 (2009).
- Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264 (5166), 1772-1775 (1994).
- Kim, K., Moore, D. H., Makriyannis, A., Abood, M. E. AM1241, a cannabinoid CB2 receptor selective compound, delays disease progression in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Eur. J. Pharmacol. 542 (1-3), 1-3 (2006).
- Weydt, P., Hong, S. Y., Kliot, M., Moller, T. Assessing disease onset and progression in the SOD1 mouse model of ALS. Neuroreport. 14 (7), 1051-1054 (2003).
- Azari, M. F., et al. Behavioural and anatomical effects of systemically administered leukemia inhibitory factor in the SOD1(G93A G1H) mouse model of familial amyotrophic lateral sclerosis. Brain Res. 982 (1), 92-97 (2003).
- Guan, Y., et al. Thiazolidinediones expand body fluid volume through PPARgamma stimulation of ENaC-mediated renal salt absorption. Nat. Med. 11 (8), 861-866 (2005).
- Savcheniuk, O. A., et al. The effect of probiotic therapy on development of experimental obesity in rats caused by monosodium glutamate. Fiziol. Zh. 60 (2), 63-69 (2014).
- Smittkamp, S. E., Brown, J. W., Stanford, J. A. Time-course and characterization of orolingual motor deficits in B6SJL-Tg(SOD1-G93A)1Gur/J mice. Neuroscience. 151 (2), 613-621 (2008).
- C, M., Gurney, M. E. A low expressor line of transgenic mice carrying a mutant human Cu,Zn superoxide dismutase (SOD1) gene develops pathological changes that most closely resemble those in human amyotrophic lateral sclerosis. Acta Neuropathol. 93 (6), 537-550 (1997).
- Wegorzewska, I., Baloh, R. H. TDP-43-based animal models of neurodegeneration: new insights into ALS pathology and pathophysiology. Neurodegener. Dis. 8 (4), 262-274 (2011).
- Hatzipetros, T., et al. C57BL/6J congenic Prp-TDP43A315T mice develop progressive neurodegeneration in the myenteric plexus of the colon without exhibiting key features of ALS. Brain Res. 1584, 59-72 (2014).
