Presented is a concise battery of mouse neonatal motor tests. Using these tests, neonatal motor deficits can be demonstrated in a variety of neonatal motor disorders. By having a standardized set of tests, results from different studies can be compared, allowing for better and accurate reporting between groups.
As the sheer number of transgenic mice strains grow and rodent models of pediatric disease increase, there is an expanding need for a comprehensive, standardized battery of neonatal mouse motor tests. These tests can validate injury or disease models, determine treatment efficacy and/or assess motor behaviors in new transgenic strains. This paper presents a series of neonatal motor tests to evaluate general motor function, including ambulation, hindlimb foot angle, surface righting, negative geotaxis, front- and hindlimb suspension, grasping reflex, four limb grip strength and cliff aversion. Mice between the ages of post-natal day 2 to 14 can be used. In addition, these tests can be used for a wide range of neurological and neuromuscular pathologies, including cerebral palsy, hypoxic-ischemic encephalopathy, traumatic brain injury, spinal cord injury, neurodegenerative diseases, and neuromuscular disorders. These tests can also be used to determine the effects of pharmacological agents, as well as other types of therapeutic interventions. In this paper, motor deficits were evaluated in a novel neonatal mouse model of cerebral palsy that combines hypoxia, ischemia and inflammation. Forty-eight hours after injury, five tests out of the nine showed significant motor deficits: ambulation, hindlimb angle, hindlimb suspension, four limb grip strength, and grasping reflex. These tests revealed weakness in the hindlimbs, as well as fine motor skills such as grasping, which are similar to the motor deficits seen in human cerebral palsy patients.
Разработка новых моделей детской травмы или болезни с помощью грызуны часто затруднено из-за удивительной способности крыс и мышей, чтобы быстро оправиться от неврологического повреждения. Поэтому для того, чтобы подтвердить любую новую модель педиатрической заболевания, тщательного изучения клеточных и молекулярных изменений должны идти рука об руку с поведенческими последствиями. Во многих отношениях, функциональное поведенческая восстановление может быть более важным, чем лежащих в основе клеточных изменений с точки зрения терапевтического или трансляционной релевантности. Как исследователи узнать больше о травмы у взрослых и новорожденных, то ясно, что их ответы очень разные, и не могут быть экстраполированы между ними. Например, неонатальные мыши обнаруживают различные уровни фактора роста нервов, мозгового нейротрофического фактора, нейротрофином-3 и глиальной клеточной линии нейротрофического фактора после повреждения спинного мозга 1,2. Кроме того, новорожденные имеют значительную утечку Гематоэнцефалический барьер после инсульта 3, Demonstrate корковой нейрон перегруппировку после травмы периферических нервов 4, и имеют замедленное или замедляли астроглиоза после повреждения спинного мозга и гипоксии-ишемии 5,6. Поэтому важно , чтобы поступательные педиатрические исследования используют онтогенетически эквивалентные модели , и что эти модели оцениваются как для клеточных молекулярных изменений / и соответствующих возрасту поведенческих тестов.
Церебральным параличом (CP) представляет собой расстройство двигатель, который затрагивает 3: 1000 живорожденных в год (NIH). У детей с СР проявлять ряд симптомов и сопутствующих заболеваний, в зависимости от тяжести заболевания. Трудности с движением и координации являются наиболее общие признаки, наряду с задержками в достижении моторных вех развития. Другие признаки включают ненормальное тонус мышц (либо увеличивать или уменьшать), уменьшенный мелкую моторику, трудности при ходьбе, чрезмерное слюнотечение и глотания, и задержки речи (NIH). Основная причина CP, как полагают,недостаток кислорода и / или притока крови к мозгу во время предварительного или перипартальной периода, или до одного года после родов. Кроме того, воспаление теперь полагают, является ключевым компонентом в развитии СР.
В большинстве случаев СР связаны с белым повреждением вещества вокруг желудочков, известный как перивентрикулярном лейкомаляции (ПВЛ). Это неврологическое отличительным признаком предполагает, что начальная обида приводит к СР происходит в период развития мозга, когда олигодендроциты наиболее уязвимы для оскорблений. Период быстрого роста олигодендроцитов в организме человека, а также период, когда олигодендроциты являются наиболее восприимчивы к травмам, составляет от 24 – 32 недель гестации. В грызуна, эквивалентный период постнатальные дни 2 – 7 7, и когда СР индуцируется в этой модели.
Неонатальный мышиную модель CP, которая была использована для проведения испытаний, описанных здесь, сочетает в себе гипоксию и ишемию с воспалением, чтобы создать INJURY, что лучше имитирует нейродегенеративные видел в человеческом CP. Эта модель рассматривает некоторые из основных недостатков, выявленных в других животных моделях CP, которые испытывают недостаток различных дефицитов моторных, что напоминает пациентов CP человека, а также отчетливый белый повреждение вещества. Предыдущие исследования соавтора с использованием той же модели показали , что добавление воспаления усиливает повреждение белого вещества, таким образом , лучше эмулировать PVL видели у детей с ДЦП 8. Основываясь на предыдущих данных, этот документ представляет собой всеобъемлющую батарею неонатальных испытаний двигателя для того, чтобы оценить изменения в поведении двигателя по мере старения животных.
Использование животных моделей для изучения заболеваний человека актуальна только при наличии совпадения между клеточной и молекулярной реакции между человеком и грызунами и что поведенческие тесты, проведенные имеют непосредственное отношение к человеческим симптомов. Одной из основных проблем, с изучением педиатрических заболеваний является то, что многие исследователи используют взрослых грызунов для создания модели, а также для взрослых грызунов поведенческой оценки, без учета различий в области развития, которые могут быть важны для процесса заболевания. Из – за этих проблем, важно , что исследования по использованию детской болезни не только соответствующая скорректированная развития временных точках (например, развитие человеческого потенциала ЦНС в возрасте 28 – 32 недель эквивалентно послеродового день 2 – 7 дней с грызунами) 7, но и поведенческие тесты, которые будут исследовать соответствующий двигатель, сенсорными или рефлексивные поведения в области развития. Таким образом, как каждая новая модель заболевания у новорожденных развивается, то она должна быть тщательно протестированы, чтобы гарантировать, что клеточныйи поведенческие реакции обеспечит наиболее подходящие переводимые данные между грызунами и человеком.
Церебральный паралич является двигательным расстройством, которые сохраняются в зрелом возрасте. Одна из проблем со многими церебральным параличом моделей, доступных на сегодняшний день является отсутствие повторяемой, стандартизированное тестирование двигателя, который может коррелировать с дефицитом наблюдаются в педиатрических больных. В этой новой модели, которая сочетает в себе гипоксия, ишемия и воспаление в неонатальном мыши, двигательное поведение оценивали с помощью батареи тестов, специфичных для новорожденных мышей. Для того чтобы уменьшить субъективность и увеличить количественный отчетности, несколько тестов, которые были изменены, чтобы включать в себя очень специфический, но легко оценить меры, которые могут быть стандартизированы. Кроме того, в передней и задней конечности оценки могут быть выполнены по отдельности, и влево / вправо различия могут быть определены. Данная аккумуляторная батарея тестов является специфическим для новорожденных мышей до двух недель.
Эта модель демонстрирует CPТрудность в ходьбе (ходьбу, угол задних конечностей стопы), а также конечности специфические слабость (подвеска четыре конечности, подвеска задних конечностей), и дефициты в развитии рефлексов (хватательный рефлекс). Хотя в данном исследовании, был рассмотрен только один временной точки, эти дефициты могут быть отслежены в течение долгого времени.
Есть и другие батареи тестов , которые могут быть использованы на новорожденному, такие как батареи лисы испытаний или оценки Гейзер о Этапы развития 15. Тем не менее, эти тесты сравнить новорожденного к взрослым, чьи ответы не могут быть одинаковыми, так как новорожденные все еще развивается. Батарея Фокса и Assement тесты Гейзер полагаются на наблюдательной субъективной информации с дихотомичной (да или нет) оценки, а не объективных данных (угол, поза на основе силы и т.д.). Из-за субъективности этих испытаний, многие ученые адаптировали, добавляют или удалены критерии, тем самым делая их результаты несравнимые с другими и пределИНГ полезность данных с точки зрения установления базового дефицита для конкретного заболевания или расстройства. Установив один набор стандартизированных тестов двигателя, которые являются качественными и специально разработаны для тестирования новорожденных, результаты отдельных исследовательских групп могут быть точно и достоверно сообщали и сравнивать.
The authors have nothing to disclose.
We would like to thank everyone at Shriners Hospital Pediatric Research Center, in particular Dr. Mickey Seltzer, of whom without his support, this work would not have been funded. In addition, we would like to thank Isha Srivastava, who contributed to early data collection and Amy He, who helped with the figures. This study was funded by Shriners Hospitals for Children. No funding source played a role in experimental design or decision to submit the paper for publication.
C57BL/6 mice | Charles River Laboratories | STRAIN CODE: 027 | C57BL/6NCrl is the exact strain we use |
Anesthesia Dish, PYREX™ Crystallizing Dish | Corning Life Sciences Glass | 3140125 | Capacity: 25.03 oz. (740mL); Dia. x H: 4.92 x 2.55 in. (125 x 65mm). However, any small round glass container will work. A 2 cup capacity pyrex food storage bowl with flat bottom will also work and is much cheaper (Pyrex model number: 6017399). |
Covered lead ring | Fisher Scientific | S90139C | Lead ring for stablizing flasks in a water bath. It is used inside the anesthesia dish. |
Scalpel Blade #11 | World Precision Instrucments, Inc. | 500240 | |
Small Vessel Cauterizer | Fine Science Tools | 18000-00 | |
Micro Hook | Fine Science Tools | 10064-14 | |
Vetbond Suture Glue | 3M | 1469SB | n-butyl cyanoacrylate adhesive |
Lipopolysaccharide | Sigma Life Science | L4391 | Lipopolysaccaride from e.coli 0111:B4, gamma irradiated |
12×12 inch opaque box | Acrylic Display Manufacturing: A division of Piasa Plastics | C4022 | Colored Acrylic 5-Sided Cube, 3/16" Colored Acrylic, 12"W x 12"D x 12"H; http://www.acrylicdisplaymfg.com/html/cubes_19.html |
Camera/camcorder | JVC | GC-PX100BUS | Any camcorder that works well in low light and can be imported and edited. We use the JVC GC-PX100 Full HD Everio Camcorder. |
Covidien Tendersorb™ Underpads | Kendall Healthcare Products Co | 7174 | |
WypAll L40 | Kimberly-Clark Professional | 5600 | Any surface with moderate grip will do |
Surface at 45 degree incline | We use a cardboard box. | ||
Thin wire from a pipe cleaner | Creatology | M10314420 | Any pipe cleaner from any craft store will work. |
50mL conical tube | Falcon | 352070 | |
Fiberglass Screen Wire | New York Wire www.lowes.com | 14436 | Any supplier can be used as long as their screen is 16×16 or 18×16 |
Razor blade | Fisherbrand | 12-640 | A wooden stick applicator or wooden part of a cotton-tipped swab will also work. |
OPTIX 24-in x 4-ft x 0.22-in Clear Acrylic Sheet to make Clear Acrylic Walkway | PLASKOLITE INC | 1AG2196A | Clear acrylic (1/8" thick) with sides and a top to limit exploration. We bought a sheet of acrylic from a local hardware store and had them cut it to size. (2) 2"x2"; (3) 2"x 18"; (1) 2"x15.5"; (1) 2"x3". Using clear tape, tape all sides together, with the 15.5" piece on top. Tape the 3" piece to the end of the 15.5" piece to create a flap/entryway for the mice. Alternatively, part or all of the walkway can be glued together, and only taping on the top pieces. This design will allow for the walkway to be opened for easy cleaning. |
Protractor | Westscott | ACM14371 |