Induktion och bedömning av Levodopa-inducerade dyskinesier i en råttmodell av Parkinsons sjukdom

Summary

Denna artikel beskriver metoder för att inducera och utvärdera levodopa-inducerade dyskinesier i en råttmodell av Parkinsons sjukdom. Protokollet erbjuder detaljerad information om intensiteten och frekvensen av en rad dyskinetiska beteenden, både dystoniska och hyperkinetiska, vilket ger ett tillförlitligt verktyg för att testa behandlingar som riktar sig mot detta ouppfyllda medicinska behov.

Abstract

Levodopa (L-DOPA) är fortfarande den guldstandardterapi som används för att behandla Parkinsons sjukdom (PD) motoriska symtom. Emellertid, oönskade ofrivilliga rörelser som kallas L-DOPA-inducerade dyskinesier (LIDs) utvecklas med långvarig användning av denna dopamin föregångare. Det uppskattas att incidensen av LIT eskalerar till cirka 90% av individerna med PD inom 10-15 år efter behandlingen. Att förstå mekanismerna för denna sjukdom och utveckla både nya och effektiva anti-dyskinesibehandlingar kräver konsekvent och noggrann modellering för preklinisk testning av terapeutiska ingrepp. En detaljerad metod för tillförlitlig induktion och omfattande klassificering av ED efter 6-OHDA-inducerad nigral lesion i en råttmodell av PD presenteras här. Pålitlig LID-bedömning hos råttor ger ett kraftfullt verktyg som lätt kan användas i laboratorier för att testa nya terapier som fokuserar på att minska eller eliminera denna vanliga behandlingsinducerade börda för individer med PD.

Introduction

Även om det har gått mer än 50 år sedan levodopa (L-DOPA) först introducerades som en behandling för individer med PD ^1,2, är det anmärkningsvärt fortfarande den mest effektiva behandlingen för parkinsoniska motoriska symtom. De kliniska motoriska symtomen i samband med PD härrör från förlusten av dopamin (DA) neuroner i substantia nigra (SN) pars compacta, vilket resulterar i den dramatiska minskningen av tillgängligt dopamin i striatum. L-DOPA återställer effektivt striatala DA-nivåer, vilket resulterar i motorisk nytta tidigt i sjukdomen ^3,4. Inopportunely, med långvarig behandling, kommer de flesta individer med PD att utveckla L-DOPA-inducerade dyskinesier (LID), inklusive chorea, dystoni och athetos, som ofta signifikant påverkar aktiviteterna i det dagliga livet ^5,6,7.

Medan flera beteendemodeller av LID hos gnagare finns, har skillnader i modellering och beteendebedömning av LID ifrågasatt reproducerbarheten av resultat mellan laboratorier samt tillförlitligheten hos dessa experimentella verktyg för preklinisk PD-forskning. Utvecklat i samarbete med en specialist på klinisk rörelsestörning⁸, är det nuvarande protokollet en enkel metod för LID-induktion och klassificering och är lämplig för användning i en råttmodell av PD med användning av 6-hydroxydopamin (6-OHDA) -inducerad ensidig nigral lesion ^9,10. LID-betygsskalan som tillhandahålls här inkluderar poäng för både intensiteten och frekvensen av dyskinetiskt beteende i olika enskilda kroppsdelar. Relevant information om arbetsflödesoptimering av experiment och lämplig vård och hantering av parkinsoniska och dyskinetiska djur tillhandahålls också.

Protocol

De djur som presenterades här upprätthölls och hanterades i enlighet med de institutionella riktlinjerna. Alla djurprocedurer godkändes av Michigan State University Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) i enlighet med federala och statliga bestämmelser. 1. Drogfri bekräftelse av 6-OHDA-lesionsstatus Posturalt svanshängningstest 11,12,13 OBS: Bedöm l…

Representative Results

LIDs hos parkinsoniska råttor kan manifestera sig som en rad onormala ofrivilliga rörelser (AIM), inklusive dystoniska, hyperkinetiska och stereotypa beteenden. LID-klassificeringskriterier för sådana beteenden presenteras här för att inkludera både intensitet (tabell 1) och frekvens (tabell 2). Detta ger en övergripande LID-allvarlighetsgrad för varje råtta som återspeglar både kvaliteten (intensiteten) och mängden tid som spenderas på att engagera sig (frekvens) i dessa b…

Discussion

Här presenteras detaljer för reproducerbar induktion och klassificering av LIP i en parkinsonisk råttmodell efter ensidig 6-OHDA-lesion av det nigrostriatala DA-systemet. Medan man en gång trodde att gnagare inte utvecklade LID och att rotationsasymmetri kan vara analogen till LID hos råttor³¹, har rått- och musmodeller karakteriserats under de senaste två decennierna och är ett väl accepterat verktyg för LID-forskning 15,32,33,34.^</su…

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.