糖尿病ラットにおけるY-迷路を介した視運動応答と認知機能の行動評価
Summary
糖尿病の結果としての目と脳の両方の神経変性は、げっ歯類に対して行われる行動検査を通じて観察することができる。Y迷路、空間認知の尺度、および視機能の尺度である光運動応答は、両方とも潜在的な診断と治療に関する洞察を提供する。
Abstract
視運動応答とY迷路は、それぞれ視覚機能と認知機能を評価するのに有用な行動検査である。検眼応答は、糖尿病性網膜症を含む多くの網膜疾患モデルにおける空間周波数(SF)およびコントラスト感受性(CS)閾値の経時変化を追跡するための貴重なツールです。同様に、Y迷路は、中枢神経系に影響を与える多くの疾患モデルにおける空間認知(自発的な交代によって測定される)および探索的行動(多数のエントリによって測定される)を監視するために使用することができる。光運動応答とY迷路の利点は、感度、テストの速度、自然応答の使用(トレーニングは必要ありません)、および目覚め(非麻酔)動物に実行される能力を含みます。ここでは、オプト運動応答とY迷路の両方についてプロトコルが記載されており、その使用例はI型およびII型糖尿病のモデルに示されている。方法には、げっ歯類や機器の調製、検眼応答とY迷路の性能、および試験後のデータ分析が含まれる。
Introduction
4億6,300万人以上の人々が糖尿病と一緒に暮らしており、世界で最大の病気の流行の1つとなっています。糖尿病に起因する重篤な合併症の1つは、アメリカの成人の失明の主な原因である糖尿病性網膜症(DR)である2。今後30年間で、DRのリスクを持つ人口の割合は2倍になると予測されるため、DRの開発を予防し軽減するために、初期段階でDRを診断する新しい方法を見つけることが重要です3。DRは従来、血管疾患4,5,6であると考えられている。しかし、血管病理に先行する神経機能障害とアポトーシスの証拠が現在、DRは神経および血管成分4,5,6,7,8,9を有すると定義されている。DRを診断する1つの方法は、他の神経組織10よりも糖尿病による酸化ストレスや代謝株に対してより脆弱である可能性のある組織であるレティナの神経異常を調べることである。
認知機能と運動機能の低下は、糖尿病でも起こり、しばしば、疾患の変化と相関する。II型糖尿病の高齢者は、ベースライン認知能力の低下を描写し、対照参加者11よりも悪化した認知機能低下を示す。さらに、レティナは中枢神経系の延長として確立されており、病理はretina12に現れる可能性がある。臨床的には、アルツハイマー病および他の疾患の文脈で、レティナと脳の関係は研究されているが、一般的に糖尿病12、13、14、15、16で探索されていない。糖尿病の進行時の脳とレチナの変化は、STZラット(毒素、ストレプトゾトシンまたはSTZが膵臓ベータ細胞に損傷を与えるために使用されるI型糖尿病のモデル)や後頭柿ラット(動物が3週齢頃に高血圧を発症するII型糖尿病のポリジェニックモデル)を含む動物モデルを使用して探索することができる。このプロトコルでは、糖尿病性げっ歯類における認知的および視覚的変化を評価するためのY迷路および眼運動応答についての説明がそれぞれ提供される。光運動応答(OMR)は、各眼17の視覚閾値を測定するために特徴的な反射的なヘッド追跡の動きを監視することによって、空間周波数(視力に似ている)とコントラスト感度を評価します。空間周波数とは、バーの太さまたは細かさを指し、コントラスト感度とは、バーと背景のコントラストの程度を指します(図1E)。一方、Y迷路は、迷路の腕を通して自発的な交代とエントリを通して観察される短期的な空間記憶と探索的機能をテストします。
両方のテストは、目を覚まし、麻酔をしない動物で行われ、動物の生来の応答を利用する利点があり、訓練を必要としないことを意味する。どちらも比較的敏感であり、げっ歯類の糖尿病の進行の早い段階で赤字を検出するために使用することができ、信頼性があり、他の視覚、女性、または行動検査と相関する結果を生み出すという。さらに、OMRとY迷路を電気レチノグラムや光学コヘレンス断層撮影スキャンなどのテストと組み合わせて使用すると、疾患モデルにおいて、レチナル、構造、認知の変化が互いに相対的に発達する時期に関する情報を提供することができます。これらの調査は、糖尿病によって起こる神経退性を同定するのに役立つ可能性がある。最終的には、これは進行の初期段階でDRを効果的に識別する新しい診断方法につながる可能性があります。
このプロトコルの開発に使用されるOMRとY迷路システムは 、材料表に記載されています。OMRに関するこれまでの研究は、プルスキーら18、およびY迷路、モーリスら19によって、このプロトコルを開発するための出発点として使用された。
Protocol
Representative Results
Discussion
OMRとY迷路は、時間の経過とともにげっ歯類の視覚機能および認知機能の欠損の非侵襲的評価を可能にする。このプロトコルでは、OMRとY迷路が糖尿病のげっ歯類モデルにおける視覚および認知的欠陥を追跡することが実証された。
プロトコルの重要なステップ
ザ OMR
OMRを実行して視覚機能を評価する際に考慮すべき?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は退役軍人省のリハビリR&Dサービスキャリア開発賞(CDA-1、RX002111;CDA-2;RX002928)からRSA、AJFおよび国立衛生研究所(NIH-NICHD F31 HD097918からDACTおよびNIH-NIEHS T32 ES012870からDACT)およびNEIコアグラントP30EY006360に(
Materials
| OptoMotry HD | CerebralMechanics Inc. | OMR apparatus & software | |
| Timer | Thomas Scientific | 810029AR | |
| Y-Maze apparatus | San Diego Instruments | 7001-043 | Available specifically for rats |
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