Мотор и гиппокампа зависимости пространственное обучение и оценка памяти Reference в трансгенной Rat модели болезни Альцгеймера с инсультом

Summary

Для того, чтобы исследовать коморбидными болезнь Альцгеймера (AD) и состояние инсульта в новой модели, три задачи поведения описаны, которые оценивают как управление двигателем и когнитивные модели поведения. Эти задачи включают в себя задачу пучка ходить, задача цилиндра и водном лабиринте Morris.

Abstract

Болезнь Альцгеймера (AD) является нейродегенеративным изнурительной болезни, что приводит к нейродегенерации и потери памяти. Хотя возраст является основным фактором риска развития БА, инсульт также вовлечен как фактор риска и фактор усугубляя. Коморбидность инсульта и АД приводит к ухудшенной инсульта, связанных с управлением двигателя и AD, связанных с когнитивными нарушениями по сравнению с только каждого условия. Для моделирования сложенном состоянии инсульта и БА, новой трансгенной модели крысы AD, с мутантной формой белка-предшественника амилоида (ключевого белка, участвующего в развитии AD), включенному в его ДНК, дается небольшой односторонний полосатой инсульт.

Для модели с комбинацией обоих инсульта и БА, поведенческие тесты, которые оценивают инсульт, связанные с управление двигателем, двигательную и AD связанных с когнитивной функции должны быть реализованы. Задача блока цилиндров включает в себя экономичный, многофункциональный аппарат, который оценивает использование двигателя спонтанное передних конечностей, В этой задаче крысу помещают в цилиндрический аппарат, где крыса будет самопроизвольно сзади и обратитесь к стенке цилиндра с его конечностями. Эти контакты считаются использование двигателя передней конечности и количественно при анализе видео после тестирования. Другой экономичный двигатель задача реализована задача луча ходьбы, которая оценивает контроль передних конечностей, контроль задних конечностей и двигательную. Эта задача включает в себя крысиный ходить по деревянным брусом, позволяющим для оценки конечностей управления двигателем на основе анализа промахов передних конечностей, задних конечностей поскользнуться и упасть. Оценка обучения и памяти завершается Морриса водный лабиринт для этой поведенческой парадигмы. Протокол начинается с пространственного обучения, в результате чего крыса локализует стационарной скрытой платформы. После того, как пространственное обучение, платформа удаляется и как краткосрочные и долгосрочные пространственной привязки памяти оценивается. Все эти три задачи чувствительны к различиям в поведении и завершены в течение 28 дней для этой модели, что делает этот пунктДИГМ времени эффективным и экономически эффективным.

Introduction

Болезнь Альцгеймера (AD) является наиболее распространенной формой деменции у пожилых людей и изнурительных нейродегенеративных заболеваний. Гистопатологически, AD представляет себя как амилоидных бляшек, нейрофибриллярных клубков и гибель нейронов. Амилоидные бляшки в основном состоят из бета-амилоидного пептида (Ар), разрабатываемой через измененное протеолитического расщепления белка – предшественника амилоида (АРР) путем бета-секретазы и гамма-секретазы ферменты ^1,2,3. Продукт расщепления, A & beta;, депозиты в головном мозге создавая патологических амилоидных бляшек и оказывает токсическое воздействие на мозг, что может привести к характерным нарушениями обучаемости и потерей памяти. Все эти шаги вместе именуются как "амилоидного каскада" гипотезы ^3,4. В то время как эта гипотеза имеет важное значение при исследовании AD, другие клеточные изменения были обнаружены предварить эти образования зубного налета, который отходит от первоначального амилоидного каскада пути. Эти другиеклеточные изменения , как полагают, способствуют ранней потери памяти, обучения и нарушения других когнитивных дисфункций , связанных с AD до образования бляшек ^3,5,6.

С нашей эры становятся все более распространенными, факторы риска развития БА становятся чрезвычайно важным объектом исследований. Хотя возраст является основным фактором риска для спорадических форм AD, другие факторы риска были выявлены, в том числе инсульта ^7,8. Инсульт является не только фактором риска, но он также может приводить к обострению уже существующих деменций. Например, клинически, прогрессирование БА было показано, что хуже , у пациентов , которые ранее испытывали инсульт ^9. Кроме того, увеличение экспрессии APP и накопление A & beta были обнаружены в экспериментальных животных моделях токсичности в сочетании Ар с индуцированными инсульта ^10,11. Так как это важно взаимодействие между инсультом и БА, крайне важно, чтобы эти два патологиями быть дополнительно исследованвместе в коморбидных моделей, чтобы лучше понять патофизиологию и поведение замешан в обоих условиях.

Для исследования сопутствующих патологических состояниях, соответствующая модель должна была быть разработана, в котором инсульт может взаимодействовать с A & beta; производить AD-подобные патологии. В первый раз, трансгенной крысы APP21, который имеет мутантный ген АРР человека включены в его ДНК была использована для достижения соответствующей модели AD. Мутации являются шведское двойной Миссенс и Индиана сингл миссенс мутации, которые оба были замешаны в семейных форм AD ^4,8,12. При отсутствии дополнительного инсульта, эта модель крысы возрастов без разработки характерных бляшек A & beta или нейрофибриллярных клубков ^12. Таким образом, в стремлении побудить AD-как поведенческое патология, небольшой инсульт вводится в правую стриатума , чтобы имитировать небольшие подкорковые инсульты часто присутствующие в слабоумием пациентов ^9. Ход в трансгенной ра APP21т воплощает коморбидными состояние и позволяет исследовать различные типы поведенческих изменений, замешанных в обоих болезненных состояний. В частности, это индукция AD-подобные патологии и когнитивных нарушений у взрослых крыс позволяет исследовать самые ранние молекулярные и когнитивные изменения, предшествующие AD.

Поскольку цель состоит в том, чтобы определить первые признаки поведенческих изменений и поскольку оба инсульта и AD имеют очень четкие поведенческие патологии, при изучении коморбидными модели, задачи поведения необходимо оценить различные поведенческие фенотипы. Есть батарея относительно чувствительных тестов, которые можно сделать, чтобы проанализировать двигатель и познавательное поведение в моделях грызунов, которые включают множество парадигм и оборудования. Для того, чтобы конкретно проанализировать и передних конечностей задних конечностей моторной функции, задача цилиндра задачи и пучка ходьбы были реализованы для выявления дефицита моторных и контролировать двигательную в этой модели. Другие чувствительные задачи, разработанные специально для оценки штрафа FOrelimb двигательных навыков (т.е. задача лестницы и одной гранулы достижения задачи) требуют лишение пищи ^11,13,14. Для того, чтобы избежать какой – либо из известных эффектов пищевой депривации на состояние здоровья пациента патологии ^15,16,17, эти тесты были признаны непригодными для данного исследования. Задача цилиндра оценивает спонтанное использование передних конечностей у крыс во время выращивания в новой среде и может обнаружить асимметрию между конечностями у крыс с односторонним ударом ^10,18. Основным преимуществом для решения этой задачи является то , что устройство может быть использовано для выполнения других задач поведения, таких как Порсолта принудительного плавания задачи ^19. В отличие от задачи цилиндра, задача луч-прогулка также позволяет анализировать и задних конечностей управления двигателем передних конечностей, в дополнение к locmotion ^10,14. Beam ходьба включает в себя компонент двигательную, компонент баланса и квалифицированного размещение ноги. Оба этих испытаний являются экономически эффективными, простой и эффективный по времени и поясняющие эффекты инсульта и АД на д ifferences в функционировании конечностей.

Помимо изменений в моторной функции, AD включает в себя нарушения памяти, которые могут представить на ранних стадиях развития болезни. При обращении AD-подобных патологий в модели грызуна, крайне важно , чтобы гиппокампа зависит от обучения и памяти оценивается потому , что гиппокамп является важной структурой мозга в значительной степени затронуты в AD ^2. Гиппокамп является одним из важнейших область мозга для пространственного обучения и памяти и ее функции могут быть проверены с использованием различных лабиринтов парадигм у грызунов. Одним из широко используемых в основном задач для лабиринту грызунах моделей различных заболеваний является водном лабиринте Морриса ^20. Водный лабиринт Морриса использует пространственные сигналы, чтобы помочь крысу в поиске стационарной скрытой платформы и тесты пространственной долговременной памяти, когда платформа будет удалена. Ценным преимуществом установки с водным лабиринтом является то , что она хорошо адаптируется в зависимости от предлагаемого вопроса исследования ^20.

палатка "> Впервые методы, описанные были использованы для оценки двигателя и когнитивные функции в новой коморбидными модели инсульта у крыс и АД. с участием небольших инсультов в трансгенной модели крыс APP21. Сопутствующие заболевания было достигнуто за счет индукции вазоконстрикция кровеносных сосудов в стриатуме , чтобы произвести небольшой удар в APP21 трансгенных крыс. Эта модель инсульта была хорошо известна в качестве со-болезненное состояние в альтернативной модели крысы ¹¹ AD. Продвижение в этом романе APP21 трансгенная модель крысы предназначалась для получения более поступательно ценную модель. в то время как поведенческие задачи описаны с использованием коморбидными инсульта и А. Д. крысиную модель, эти задачи могут быть дополнительно применены к другим моделям инсульта или моделей других неврологических заболеваний (например болезнь Паркинсона). общий описанная методология будет широко применяться к этим другим болезненных состояний, но поведение временные рамки и парадигмы могут потребовать изменения на основе предложенных Резвопрос и нить поиск модели. В дополнение к адаптации, задачи, описанные эффективны в демонстрации незначительных дефицитов, в то же время доступные по цене и времени эффективным.

Protocol

Соответствующий институциональный комитет по этике животных должны одобрить все поведенческие процедуры до начала экспериментов. Все животное работа, описанная здесь, была утверждена Western University Animal подкомитетом Использования и следует Канадский совет по руководящим принципам ухода за животны?…

Representative Results

Поведенческие задачи, описанные были использованы для демонстрации влияния инсульта в качестве APP21 трансгенной крысиной модели болезни Альцгеймера. Сочетание инсульта и трансгена APP21, как ожидается, приведет к большему дефициту двигателя в пораженных конечностей, а …

Discussion

Сочетание инсульта и приводит к болезни Альцгеймера в очень различных поведенческих патологий, которые могут повлиять как двигатель и когнитивные функции в зависимости от тяжести состояния каждого. Таким образом, необходимо использовать разнообразные поведенческие задачи, чтобы оп?…

Materials

Cylinder	Western University	Plexiglas Cylinder Cylinder Diameter: 23 cm Cylinder Height: 40 cm Platform Height: 30 cm Mirror Length: 35 cm Mirror Width: 26.5 cm	This was made specifically by Western University Machine Services for our lab. Please contact your own chosen manufacturer to design this product.
Handheld Video Camera	JVC	GZ-E200
Video Camera Tripod	Slik	F163
AM/FM Clock Radio	Sylvania	SCR1388
White Board	Walmart	Width: 71.12 cm Height: 55.88 cm	These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores)
Dry-erase Marker	Expo	Expo Dry-erase Original Marker	These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores)
Wooden Beam	Rona	Plywood Width: 2 cm Length: 100cm
VWR General Purpose Laboratory Tape	VWR Intl.	89097-920
iMovie '11	Apple Inc.	Version 9.0.9 (1795)	This is the version used in this manuscript, but any other iMovie version or video editing software could be used.
Morris Water Maze Pool with Platform	Stoelting Co.	60136/60035	These are not the exact products used in the video, but these are essentially identical.
Platform Cue	–	–	The platform cue used was created using a small metal stand and white spherical foam ball. These can likely be purchased at any store with home improvement materials (i.e. Walmart, Rona etc.)
Mainstays 71" Floor Lamp	Walmart	HW-F0377SLV
ANY-Maze Behavioural Tracking Software	Stoelting Co.	60000	There are ANY-maze® bundles that include the camera with or without a computer and accessories.
Compact Video Camera	Logitech	V-U0023
Laptop	Hewlett-Packard	HP® Pavilion dv6 Notebook PC	Laptop Specifics: AMD A6-3420M APU with Radeon™ HD Graphics 1.50 GHz, 6.00 GB RAM, 64-bit operating system.
Americana Non-toxic Acrylic Paint	DecoArt	DAO67-9	This can be ordered on the DecoArt site or purchased in store at DecoArt® retailers.
Poster Board	Walmart	PA-1961