פיתוח מודל חד צדדי, lesioned מאוס 6-OHDA של מחלת פרקינסון
Summary
פרוטוקול לביצוע חד צדדיים 6-OHDA נגעים של צרור המוח הקדמי המדיאלי בעכברים מתואר. שיטה זו יש שיעור תמותה נמוך (13.3%) עם 89% מבעלי החיים ששרדו מראה> אובדן 95% של דופמין striatal ו 90.63 ± -4.02% הטיה לכיוון הסיבוב ipsiversive בצד של הנגע.
Abstract
Lesioned באופן חד צדדי 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned במודל חולדה של מחלת הפרקינסון (PD) הוכיח את עצמו רב ערך בקידום הבנתנו את המנגנונים בבסיס הסימפטומים הפרקינסון, שכן היא דומה שינויים המעגלים הגרעינים הבזליים ותרופות שנצפתה הפרקינסון חולים 1-4. עם זאת, השינויים תאית ומולקולרית מדויקים המתרחשים cortico-striatal סינפסות של המסלולים פלט בתוך הסטריאטום, המהווה את אזור הקלט העיקרי של הגרעינים הבזליים להישאר חמקמקה, ואת זה היא ככל הנראה המקום בו ליקויים פתולוגיים שבבסיס הסימפטומים הפרקינסון עולות 3 , 5.
ב PD, בהבנת המנגנונים בבסיס שינויים ניוון המעגלים הבסיסיים הגרעינים הבאה של מסלול הכושי-striatal כבר התקדמו במידה רבה על ידי פיתוח של כרומוזום בקטריאלי מלאכותי (BAC) על עכברים-לבטא חלבונים ניאון ירוק מונע על ידי קידום8, ומאפשר להם להיות למד בבידוד::: ספציפית בין שני המסלולים פלט striatal (eGFP-D2 ו-eGFP A2A מסלול עקיף eGFP-D1 מסלול ישיר) RS. לדוגמה, מחקרים שנעשו לאחרונה הראו כי ישנם שינויים פתולוגיים הפלסטיות הסינפטית הפרקינסון בעכברים 9,10. עם זאת, מחקרים אלה נוצלו עכברים צעירים ומודלים חריפות של פרקינסון. לא ברור אם השינויים המתוארים חולדות מבוגרים עם נגעים יציבים 6-OHDA להתרחש גם במודלים אלה. קבוצות אחרות ניסו ליצור יציבה באופן חד צדדי, lesioned 6-OHDA העכבר מבוגרים מודל של פרקינסון על ידי lesioning צרור המוח הקדמי המדיאלי (MFB), למרבה הצער, שיעור התמותה במחקר זה היה גבוה ביותר, כאשר רק 14% שורדים את הניתוח עבור 21 ימים או יותר 11. מחקרים מאוחרים יותר יצרו התוך nigral נגעים עם שיעור תמותה נמוך גם> אובדן 80% של נוירונים דופאמין, לעומת זאת ביטוי של dyskinesia המושרה L-DOPA 11,12,13,14 היה משתנהבמחקרים אלה. מודל אחר העכבר מבוססת היטב של פ"ד הוא MPTP-lesioned העכבר 15. בעוד המודל הזה הוכיח שימושי בהערכת סוכנים פוטנציאליים neuroprotective של 16, הוא מתאים פחות להבנת מנגנוני שבבסיס הסימפטומים של מחלת הפרקינסון, כמו במודל זה לעיתים קרובות לא מצליח לגרום ליקויים מוטוריים, ומראה השתנות רחב היקף הנגע 17, 18 .
כאן פיתחנו מודל יציב חד צדדית 6-OHDA-lesioned העכבר של PD על ידי הממשל ישירה של 6-OHDA אל MFB, אשר באופן עקבי גורם> אובדן 95% של דופמין striatal (כפי שנמדד על ידי HPLC), כמו גם לייצר התנהגותי חוסר האיזון שנצפה המודל מאופיין גם 6-OHDA-lesioned חד צדדית של עכברוש פ"ד. מודל זה של העכבר החדש שפותח פ"ד יוכיח כלי חשוב בהבנת המנגנונים בבסיס הדור של סימפטומים הפרקינסון.
Protocol
Discussion
פרוטוקול זה מתאר שיטה לייצור של מודל יציב 6-OHDA-lesioned חד צדדית העכבר של מחלת פרקינסון, שהיא לשחזור ביותר, עם שיעור הצלחה גבוה הנגע, ואת שיעור תמותה נמוך. ההצלחה של הניתוח 6-OHDA הנגע ניתן לאמוד בקלות עם> סיבובים ipsiversive 70% המעידים על דלדול> דופמין 95% ב הסטריאטום lesioned 27 …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי משרד החוץ והמסחר הבינלאומי (ממשלת קנדה), אוניברסיטת טורונטו קונוט קרן, קרן קנדה עבור חדשנות, NSERC, קרן Krembil ואמון פרקינסון תרופה.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| desipramine HCl | Sigma-Aldrich, Oakville, ON, Canada | D125 | 25mg/kg |
| pargyline HCl | Sigma-Aldrich, Oakville, ON, Canada | P8013 | 5mg/kg |
| 6-OHDA HBr | Sigma-Aldrich, Oakville, ON, Canada | H116 | 3mg / mouse |
| stereotaxic Frame | Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | Model 900 | |
| mouse ear cups | Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | Model 921 Zygoma Ear Cups | |
| mouse incisor bar | Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | Model 923B | |
| mouse anaesthesia mask | Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | Model 923B | |
| priming kit (containing 250ml syringe) | Hamilton Company, Reno, NV, USA | PRMKIT 81120 | |
| RN compression fitting kit (1 mm) | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 55750-01 | |
| PEEK tubing from RN compression fitting kit< (1/16th inch) | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 55751-01 | |
| dual small hub RN Coupler | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 55752-01 | |
| luer to small hub RN adaptor | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 55753-01 | |
| 1ml 25S syringe model 7001KH | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 80100 | |
| *33G removable needle (RN) pack of 6. . Custom 1 inch with 45<° bevel | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 7803-05 | |
| Scissors | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada. | 14084-08 | |
| Scalpel | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada | 10003-12 | |
| Scalpel blades | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada | 10035-20 | |
| Forcep | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada | 11608-15 | |
| Hemostats | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada. | 13004-14 | |
| Isoflurane | Abbot | 02241315 | 2-3% |
| Suters (Vicryl 4.0) | Syneture | SS-683 | |
| Steriliser | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada | 18000-45 | |
| Infusion Pump | Harvard Apparatus | PhD 22/2000 | |
| Needles (27G) | Becton Dickinson | 305109 | |
| Needles (25G) | Becton Dickinson | 305127 | |
| Syringes (1ml) | BD syringe | 309692 | |
| Anaesthesia trolley | LEI medical | M2000 | |
| Baytril | CDMV, St. hyacinthe, QC | 102207 | |
| Lidocaine | CDMV, St. hyacinthe, QC | 3914 | |
| Betadine solution | CDMV, St. hyacinthe, QC | 19955 |
Riferimenti
- Costall, B., Naylor, R. J., Pycock, C. Non-specific supersensitivity of striatal dopamine receptors after 6-hydroxydopamine lesion of the nigrostriatal pathway. Eur. J. Pharmacol. 35, 276-283 (1976).
- Maneuf, Y. P., Mitchell, I. J., Crossman, A. R., Brotchie, J. M. On the role of enkephalin cotransmission in the GABAergic striatal efferents to the globus pallidus. Exp. Neurol. 125, 65-71 (1994).
- Robertson, G. S., Robertson, H. A. Evidence that L-dopa-induced rotational behavior is dependent on both striatal and nigral mechanisms. J. Neurosci. 9, 3326-3331 (1989).
- Ungerstedt, U., Arbuthnott, G. W. Quantitative recording of rotational behavior in rats after 6-hydroxy-dopamine lesions of the nigrostriatal dopamine system. Brain Res. 24, 485-493 (1970).
- Brotchie, J. M. Novel approaches to the symptomatic treatment of parkinsonian syndromes: alternatives and adjuncts to dopamine-replacement. Curr. Opin. Neurol. 10, 340-345 (1997).
- Besson, M. J., Graybiel, A. M., Nastuk, M. A. [3H]SCH 23390 binding to D1 dopamine receptors in the basal ganglia of the cat and primate: delineation of striosomal compartments and pallidal and nigral subdivisions. Neuroscienze. 26, 101-119 (1988).
- Gerfen, C. R. D1 and D2 dopamine receptor-regulated gene expression of striatonigral and striatopallidal neurons. Science. 250, 1429-1432 (1990).
- Schiffmann, S. N., Jacobs, O., Vanderhaeghen, J. J. Striatal restricted adenosine A2 receptor (RDC8) is expressed by enkephalin but not by substance P neurons: an in situ hybridization histochemistry study. J. Neurochem. 57, 1062-1067 (1991).
- Hutchison, W. D. Differential neuronal activity in segments of globus pallidus in Parkinson’s disease patients. Neuroreport. 5, 1533-1537 (1994).
- Pan, H. S., Penney, J. B., Young, A. B. Gamma-aminobutyric acid and benzodiazepine receptor changes induced by unilateral 6-hydroxydopamine lesions of the medial forebrain bundle. J. Neurochem. 45, 1396-1404 (1985).
- Pan, H. S., Walters, J. R. Unilateral lesion of the nigrostriatal pathway decreases the firing rate and alters the firing pattern of globus pallidus neurons in the rat. Synapse. 2, 650-656 (1988).
- Gong, S. A gene expression atlas of the central nervous system based on bacterial artificial chromosomes. Nature. 425, 917-925 (2003).
- Kreitzer, A. C., Malenka, R. C. Endocannabinoid-mediated rescue of striatal LTD and motor deficits in Parkinson’s disease models. Nature. 445, 643-647 (2007).
- Shen, W., Flajolet, M., Greengard, P., Surmeier, D. J. Dichotomous dopaminergic control of striatal synaptic plasticity. Science. 321, 848-851 (2008).
- Lundblad, M., Picconi, B., Lindgren, H., Cenci, M. A. A model of L-DOPA-induced dyskinesia in 6-hydroxydopamine lesioned mice: relation to motor and cellular parameters of nigrostriatal function. Neurobiol. Dis. 16, 110-123 (2004).
- Grealish, S., Mattsson, B., Draxler, P., Bjorklund, A. Characterisation of behavioural and neurodegenerative changes induced by intranigral 6-hydroxydopamine lesions in a mouse model of Parkinson’s disease. Eur. J. Neurosci. 31, 2266-2278 (2010).
- Dauer, W., Przedborski, S. Parkinson’s disease: mechanisms and models. Neuron. 39, 889-909 (2003).
- Francardo, V. Impact of the lesion procedure on the profiles of motor impairment and molecular responsiveness to L-DOPA in the 6-hydroxydopamine mouse model of Parkinson’s disease. Neurobiol. Dis. 42, 327-340 (2011).
- Jakowec, M. W., Petzinger, G. M. 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-lesioned model of parkinson’s disease, with emphasis on mice and nonhuman primates. Comp. Med. 54, 497-513 (2004).
- Visanji, N. P., Brotchie, J. M. MPTP-Induced Models of Parkinson’s Disease in Mice and Non-Human Primates. Curr. Protoc. Pharmacol. Chapter 5, 42-42 (2005).
- Sedelis, M., Schwarting, R. K., Huston, J. P. Behavioral phenotyping of the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Behav. Brain Res. 125, 109-125 (2001).
- Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
- Paul, M. L., Currie, R. W., Robertson, H. A. Priming of a D1 dopamine receptor behavioural response is dissociated from striatal immediate-early gene activity. Neuroscienze. 66, 347-359 (1995).
- Breese, G. R., Traylor, T. D. Effect of 6-hydroxydopamine on brain norepinephrine and dopamine evidence for selective degeneration of catecholamine neurons. J. Pharmacol Exp. Ther. 174, 413-420 (1970).
- Breese, G. R., Chase, T. N., Kopin, I. J. Metabolism of tyramine-3H and octopamine-3H by rat brain. Biochem. Pharmacol. 18, 863-869 (1969).
- Frankin, K. B. J., Paxinos, G. . The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2008).
- Cornell-Bell, A. H., Finkbeiner, S. M., Cooper, M. S., Smith, S. J. Glutamate induces calcium waves in cultured astrocytes: long-range glial signaling. Science. 247, 470-473 (1990).
- Iancu, R., Mohapel, P., Brundin, P., Paul, G. Behavioral characterization of a unilateral 6-OHDA-lesion model of Parkinson’s disease in mice. Behav. Brain Res. 162, 1-10 (2005).
- Tan, Y., Williams, E. A., Lancia, A. J., Zahm, D. S. On the altered expression of tyrosine hydroxylase and calbindin-D 28kD immunoreactivities and viability of neurons in the ventral tegmental area of Tsai following injections of 6-hydroxydopamine in the medial forebrain bundle in the rat. Brain Res. 869, 56-68 (2000).
- Thiele, S. L. Generation of a model of L-DOPA-induced dyskinesia in two different mouse strains. J. Neurosci. Methods. 197, 193-208 (2011).
- Henry, B., Crossman, A. R., Brotchie, J. M. Characterization of a rodent model in which to investigate the molecular and cellular mechanisms underlying the pathophysiology of L-dopa-induced dyskinesia. Adv. Neurol. 78, 53-61 (1998).
