מדידת נכות נוירולוגית מתקדמת עכבר דגם של טרשת נפוצה
Summary
An optimized testing protocol is presented in this paper for the Rotarod performance test, used for measuring progressive neurological disability in TMEV-infected mice.
Abstract
After intracerebral infection with the Theiler’s Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating disease, with clinical features similar to the progressive forms of multiple sclerosis (MS). The mice show progressive disability with loss of motor and sensory functions, which can be assessed with multiple apparatuses and protocols. Among them, the Rotarod performance test is a very common behavioral test, its advantage being that it provides objective measurements, but it is often used assuming that it is straightforward and simple. In contrast to visual scoring systems used in some models of MS, which are highly subjective, the Rotarod test generates an objective, measurable, continuous variable (i.e., length of time), allowing almost perfect inter-rater concordances. However, inter-laboratory reliability is only achieved if the various testing parameters are replicated. In this manuscript, recommendations of specific testing parameters, such as size, speed, and acceleration of the rod; amount of training given to the animals; and data processing, are presented for the Rotarod test.
Introduction
Murine Encephalomyelitis וירוס של Theiler (TMEV) הוא וירוס RNA חד-גדילי neurotropic כי מדביק את מערכת העצבים המרכזית murine בהתמדה (CNS). בעכברים רגישים, זיהום עם TMEV גורם מחלה demyelinating החיסונית בתיווך, כרונית-פרוגרסיבי, הידועה כמחלת demyelinating הנגרמת TMEV (TMEV-IDD). זיהום ניסיוני של עכברים לוקח מהלך מחלה דומה לזו שנצפתה בצורות מתקדמות של טרשת נפוצה (MS). TMEV-IDD מאופיין בשני שלבים: בשלב האקוטי בשלב הכרוני. בשלב החריף הוא 1,2 דלקת מוח קל, בדרך כלל תת-קליני. השלב השני, כרונית, החל כחודש לאחר ההדבקה, מורכב נכות שהתקדמה לאטה מאופיין demyelination, דלקות, 1,2 נזק axonal. החולשה שנצפתה בעכברים קשור עוויתות, מדי פעם, עוויתות טוניק חמורה.
מאחר שקיימים כרגע אין medications כדי לשפר הנכות מתקדמת בחולים, חוקרים נמשכים במיוחד על ידי TMEV-IDD, המייצג במודל חיה אופטימלית לניטור השפעת סמים שינוי מחלה על התקדמות המחלה. עם זאת, בעכברים כמו גם אצל חולי טרשת נפוצים, הפיקוח על התקדמות מוגבלת הצריך הסתכלות קלינית מתמשכת לאורך תקופות ממושכות של זמן. בעכברים, ניטור ארוך טווח התקדמות נכות יכול להיות מושלם עם מבחן ביצועים Rotarod.
מבחן ביצועי Rotarod הוא מבחן התנהגותי סטנדרטי מעריך פונקציות קשורות מנוע כגון קואורדינציה, שיווי משקל, עייף במכרסמים. העכברים יש לשמור על שיווי משקלם על מוט מחרטות, אשר מסתובב תחת אצה רציפה; חביון הזמן לרדת מ מוט זה נרשם. בעלי חיים עם חוסר תפקוד נוירולוגי אינם מסוגלים להישאר על מוט מסתובב כל עוד שולטת, והם בדרך כלל להשיל כאשר מהירות סיבוב עולה שלהםקיבולת מנוע. ירידת ערך הנוירולוגיות יותר החיות יש, כמה שיותר מהר הם נופלים שבקצה המוט ואת קצר חביון הזמן הוא.
היתרון של בדיקת Rotarod על מערכות בקיע החזותיות המסורתיות הוא שזה מייצר אובייקטיבי, מדיד משתנה הזמן חביון-אשר יכול בסופו של דבר לשמש עבור ניתוחים סטטיסטיים לכמת את ההשפעות של טיפולי פרוצדורות 3.
במעבדה של Neuroimmunology (לוני) ב Dartmouth, עכברים כפופים פרוטוקול הסתגלות, שבו הם נבחנים לפני ההדבקה TMEV כדי לערוך להם היכרות עם המכונה ועל מנת להעריך את "הבסיס" ושליטה מוטורית תיאום האיזון הרגיל שלהם 4, 5. לאחר הבסיס הוא הקים את עכברים נגועים עם TMEV, הם נבחנים פעם או פעמיים בשבוע במשך תקופה של מספר חודשים. פרוטוקול הבדיקה בפועל נמשך בממוצע 150 ימים, ובכך מאפשר הערכה שלהירידה של שיווי משקל, קואורדינציה, ושליטה מוטורית על כל מהלך מחל demyelinating.
כמה מאות TMEV-IDD ואת שטופלו דמה עכברים נבדקו עד כה עבור ליקוי נוירולוגי בדארטמות. עכברים אלו קיבלו טיפולים אימונו שונים, אבל לא תרופתי כבר נמצא יעיל בהפחתת התקדמות הנכות 6,7. המאמר הנוכחי ואת הפרוטוקול הקשור מתארים כיצד לאפיין את ליקוי הנוירולוגים המתקדם שהפגין עכברי TMEV-IDD. במיוחד, הפרוטוקול מציע המלצות של פרמטרים לבדיקה ספציפיים ככל הנראה מתאים בדרך כלל לומד נכות נוירולוגית בעכברי TMEV-IDD באמצעות מבחן Rotarod. הליך זה מספק בסיס, שלעומתו ניתן להעריך (1) הרלוונטית של מודל העכבר הזה ל- MS המתקדמת (2) התועלת שלה לבדיקת טיפולים שמטרתם בטיפול במצבי נוירולוגית מתקדמות כגון MS. ברור,מבחן ביצועי Rotarod והפרוטוקול ופרמטרי בדיקות אופטימיזציה הנוכחי אינם יעילים רק באיתור נכות נוירולוגית הדרגתית במודל עכבר TMEV-IDD, אבל הם גם שימושיים בחשיפת ליקויים הנגרמת וירוס אחרים ו / או עכבר גנטי מודלים של מחלות ניווניות.
Protocol
Representative Results
Discussion
למרות מספר מגבלות, מבחן ביצועי Rotarod מייצג כלי חשוב להערכת תפקוד מוטורי ועל תפקוד TMEV-IDD וכן את ההשפעה של התערבויות פרמקולוגיות על התקדמות מוגבלת בעכברים.
מבחן Rotarod תואר לראשונה בשנת 1957 ככולים למדידת גירעונות נוירולוגיות במכרסמים <s…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank the staff of the Center for Comparative Medicine and Research (CCMR) at Dartmouth for their expert care of the mice used for these studies. The authors also acknowledge Emily Clough for her excellent administrative support.
Materials
| Mice SJL/JCrHsd 4 to 6 week old | Envigo | #052 | |
| TMEV virus stock | |||
| Isoflurane vaporizer | Harvard Apparatus | #340471 | |
| Insulin Syringes U- 100 29g x 0.5cc | BD | #328203 | |
| Rotamex-5 4 Lane Rota-Rod for Mice with RS-232 and Software | Columbus Instruments | #0890M |
Riferimenti
- Lipton, H. L. Theiler’s virus infection in mice: an unusual biphasic disease process leading to demyelination. Infect Immun. 11, 1147-1155 (1975).
- Pachner, A. R. . A Primer of Neuroimmunological Disease. , (2012).
- Rustay, N. R., Wahlsten, D., Crabbe, J. C. Assessment of genetic susceptibility to ethanol intoxication in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 2917-2922 (2003).
- McGavern, D. B., Zoecklein, L., Drescher, K. M., Rodriguez, M. Quantitative assessment of neurologic deficits in a chronic progressive murine model of CNS demyelination. Exp Neurol. 158, 171-181 (1999).
- Zoecklein, L. J., et al. Direct comparison of demyelinating disease induced by the Daniel’s strain and BeAn strain of Theiler’s murine encephalomyelitis virus. Brain Pathol. 13, 291-308 (2003).
- Gilli, F., Li, L., Campbell, S. J., Anthony, D. C., Pachner, A. R. The effect of B-cell depletion in the Theiler’s model of multiple sclerosis. J Neurol Sci. 359, 40-47 (2015).
- Li, L., et al. The effect of FTY720 in the Theiler’s virus model of multiple sclerosis. J Neurol Sci. 308, 41-48 (2011).
- Homanics, G. E., Quinlan, J. J., Firestone, L. L. Pharmacologic and behavioral responses of inbred C57BL/6J and strain 129/SvJ mouse lines. Pharmacol Biochem Be. 63, 21-26 (1999).
- Balkaya, M., Krober, J. M., Rex, A., Endres, M. Assessing post-stroke behavior in mouse models of focal ischemia. J Cerebr Blood F Met. 33, 330-338 (2013).
- . . Columbus Instruments Rotamex-5 Manual. , 1-33 (2005).
- Dunham, N. W., Miya, T. S. A note on a simple apparatus for detecting neurological deficit in rats and mice. J Am Pharm Ass. 46, 208-209 (1957).
- Ulrich, R., Kalkuhl, A., Deschl, U., Baumgartner, W. Machine learning approach identifies new pathways associated with demyelination in a viral model of multiple sclerosis. J Cell Mol Med. 14, 434-448 (2010).
- Lynch, J. L., Gallus, N. J., Ericson, M. E., Beitz, A. J. Analysis of nociception, sex and peripheral nerve innervation in the TMEV animal model of multiple sclerosis. Pain. 136, 293-304 (2008).
- Pirko, I., Johnson, A. J., Lohrey, A. K., Chen, Y., Ying, J. Deep gray matter T2 hypointensity correlates with disability in a murine model of MS. J Neurol Sci. 282, 34-38 (2009).
- Oleszak, E. L., Chang, J. R., Friedman, H., Katsetos, C. D., Platsoucas, C. D. Theiler’s virus infection: a model for multiple sclerosis. Clin Microbiol Rev. 17, 174-207 (2004).
- McCarthy, D. P., Richards, M. H., Miller, S. D. Mouse models of multiple sclerosis: experimental autoimmune encephalomyelitis and Theiler’s virus-induced demyelinating disease. Methods Mol Biol. 900, 381-401 (2012).
- . International Mouse Phenotyping Resource of Standardised Screens Available from: https://www.mousephenotype.org/impress/protocol/158/1 (2016)
- Bohlen, M., Cameron, A., Metten, P., Crabbe, J. C., Wahlsten, D. Calibration of rotational acceleration for the rotarod test of rodent motor coordination. J Neurosci Methods. 178, 10-14 (2009).
- Hopkins, M. E., Bucci, D. J. Interpreting the effects of exercise on fear conditioning: the influence of time of day. Behav Neurosci. 124, 868-872 (2010).
