Gnavermodeller af L-DOPA-inducerede dyskinesier er uvurderlige værktøjer til at identificere terapeutiske interventioner for at dæmpe udviklingen eller lindre de manifestationer, der opstår på grund af gentagen administration af L-DOPA. Denne protokol demonstrerer, hvordan man inducerer og analyserer dyskinetisk-lignende bevægelser i den ensidigt 6-OHDA-læsionerede rottemodel af Parkinsons sygdom.
L-DOPA-inducerede dyskinesier (LID’er) henviser til motoriske komplikationer, der opstår ved langvarig L-DOPA-administration til patienter med Parkinsons sygdom (PD). Det mest almindelige mønster, der observeres i klinikken, er topdosis dyskinesi, som består af kliniske manifestationer af choreiform, dystoniske og ballistiske bevægelser. 6-hydroxydopamin (6-OHDA) rottemodellen af PD efterligner flere egenskaber ved LID’er. Efter gentagen L-DOPA-administration udviser 6-OHDA-læsionerede rotter dyskinetisk-lignende bevægelser (f.eks. Unormale ufrivillige bevægelser, AIM’er). Denne protokol demonstrerer, hvordan man inducerer og analyserer AIM’er hos 6-OHDA-læsionerede rotter med 90% -95% dopaminerg udtømning i nigrostriatalvejen. Gentagen administration (3 uger) af L-DOPA (5 mg/kg kombineret med 12,5 mg/kg benserazid) kan fremkalde udviklingen af AIM’er. Tidsforløbsanalysen afslører en signifikant stigning i AIM’er efter 30-90 min (topdosis dyskinesi). Gnavermodeller af LID’er er et vigtigt præklinisk værktøj til at identificere effektive antidyskinetiske interventioner.
Dopaminprecursoren L-3,4-dihydroxyphenylalanin (L-DOPA) repræsenterer den mest effektive behandling af de motoriske symptomer på Parkinsons sygdom (PD)1. L-DOPA-behandling kan forbedre motoriske symptomer forbundet med PD, men mister effektivitet med tiden. Motoriske udsving såsom “afslidningsudsving” eller “dosisafslutningsforringelse” manifesterer sig klinisk som en forkortet varighed af effekten af enkelte L-DOPA-doser2. I andre tilfælde består kliniske manifestationer af langsomme vridningsbevægelser og unormale stillinger (dystoni)3 og opstår, når dopaminniveauet er lavt (dystoni uden for perioden)4. På den anden side vises L-DOPA-inducerede dyskinesier (LID’er), når dopaminniveauerne i plasmaet og hjernen er høje5.
LID’er producerer svækkende bivirkninger, der inkluderer motoriske komplikationer såsom choreiform, dystoniske og ballistiske6-satser. Når de er etableret, forekommer LID’er efter hver L-DOPA-administration. Motoriske komplikationer forekommer hos 40% -50% af PD-patienter, der gennemgår L-DOPA-behandling i 5 år, og forekomsten stiger over årene7. Selvom de patofysiologiske mekanismer, der er involveret i udviklingen af LID’er hos PD-patienter, endnu ikke er fuldt belyst, er omfanget af dopaminerg denervation, pulsatil L-DOPA-administration, nedstrøms ændringer i striatale proteiner og gener og abnormiteter i ikke-dopamintransmittersystemer faktorer, der bidrager til udviklingen af disse uønskede bivirkninger 6,8,9,10.
Neurotoksinet 6-hydroxydopamin (6-OHDA) er et velkarakteriseret værktøj til at studere PD hos gnavere11,12,13,14. Da 6-OHDA ikke krydser blod-hjerne-barrieren, skal den injiceres direkte i den nigrostriatale vej. 6-OHDA-induceret dopaminerg udtømning er koncentrations- og stedafhængig15. Ensidig administration af 6-OHDA ved det mediale forhjernebundt (MFB) kan producere alvorlig (>90%) nigrostriatal skade hos gnavere16,17,18,19. Kronisk administration af L-DOPA til svær ensidigt 6-OHDA-læsionerede gnavere forårsager udseendet af dyskinetisk-lignende bevægelser kaldet unormale ufrivillige bevægelser (AIM’er). Dyskinetisk-lignende bevægelser hos gnavere deler lignende molekylære, funktionelle og farmakologiske mekanismer relateret til LID’er hos PD-patienter5. Derfor er 6-OHDA-læsionerede rotter20 og mus21 værdifulde prækliniske modeller til undersøgelse af LID’er. Når de behandles kronisk (7-21 dage) med terapeutiske doser af L-DOPA (5-20 mg/kg), viser ensidigt 6-OHDA-læsionerede rotter og mus en gradvis udvikling af AIM’er, der påvirker forbens-, bagagerums- og orofacialmusklerne i modsætning til læsionen 17,18,19,20,22,23,24 . Disse bevægelser præsenteres på et tidsforløb svarende til L-DOPA-induceret topdosis dyskinesier hos PD-patienter25 og er karakteriseret ved hyperkinetiske bevægelser og dystoni5. AIM’er scores normalt baseret på deres sværhedsgrad (f.eks. Når et specifikt AIM er til stede) og amplitude (f.eks. Karakteriseret ved amplituden af hver bevægelse)5,23,25.
6-OHDA-læsionerede gnavermodeller af LID’er har ansigtsvaliditet (dvs. modellen har flere egenskaber, der ligner den menneskelige tilstand)5,11,26,27,28. Gnaver AIM’er, svarende til hvad der forekommer hos PD-patienter, ses som hyperkinetiske (forben og orolinguale) og dystoniske (aksiale) bevægelser29 og efterligner dyskinesi med topdosis. På molekylært og funktionelt niveau deler gnavermodeller mange patologiske egenskaber med PD-patienter5, såsom opregulering af FosB / ΔFosB 19,26,30,31,32,33 og serotonintransportør (SERT)34,35 . Med hensyn til prædiktiv validitet har lægemidler, der reducerer LID’er hos PD-patienter (f.eks. N-methyl-D-aspartat (NMDA) receptorantagonisten amantadin), antidyskinetisk effekt i gnavermodellen 22,36,37,38,39.
Gnaver AIM’s rating skala blev oprettet baseret på fire AIM’er undertyper, der omfatter AIM’er, der påvirker hoved, nakke og bagagerum (aksiale AIM’er), hyperkinetiske forbensbevægelser (lemmer AIM’er) og dyskinetisk-lignende orolinguale bevægelser (orolinguale AIM’er). Selvom kontralateral rotation (lokomotiv-AIM’er) også er til stede i ensidigt læsionerede gnavere 20,22,23,25,40, er det ikke blevet scoret som en dyskinetisk-lignende bevægelse, da den muligvis ikke repræsenterer et specifikt mål for LIDs 22,37,41.
Her vil vi beskrive, hvordan man inducerer og analyserer dyskinetisk-lignende bevægelser (aksiale, lemmer og orolinguale AIM’er) i den svære (>90%) ensidigt 6-OHDA-læsionerede rottemodel af PD. Vi organiserede vores protokol baseret på den tidligere litteratur og vores laboratorieekspertise.
Denne protokol demonstrerer, hvordan man inducerer og analyserer AIM’er i rottemodellen af PD induceret ved ensidig mikroinjektion af 6-OHDA i MFB. Kronisk daglig administration af lave doser af L-DOPA (5 mg/kg kombineret med 12,5 mg/kg benserazid) medførte udvikling af AIM’er i løbet af de 3 ugers behandling. Tidsmæssig analyse afslørede en signifikant stigning i AIM’er, og topdosis dyskinesi observeres mellem 30 og 90 minutter efter L-DOPA-administration. AIM’er er gentagne og formålsløse bevægelser, der påvirk…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af São Paulo Research Foundation (FAPESP, bevilling 2017/00003-0). Vi er taknemmelige for koordineringen til forbedring af personale på videregående uddannelser (CAPES). Vi takker Dr. Anthony R. West, Dr. Heinz Steiner og Dr. Kuei Y. Tseng for støtte og vejledning.
6-hydroxydopamine hydrobromide | Sigma-Aldrich, USA | H6507 | Neurotoxin that produces degeneration of catecholaminergic terminals |
Benzerazide hydrochloride | Sigma | B7283 | Peripheral dopa-decarboxylase inhibitor |
Camera Bullet IR Turbo HD (HD-TVI) 2.8mm B | HIKVISION | DS-2CE16C0T-IRP | Camera used to record all behavior |
Imipramine hidrochloride | Alfa Aesar | J63723 | Norepinephrine transporter inhibitor (NET) used to protect noradrenergic neurons from 6-OHDA |
Ketamine hydrochloride | Ceva Animal Health | Anesthesia for surgical intervention | |
L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) methyl ester (hydrochloride) | Cayman Chemical Company | 16149 | Dopamine precursor |
Mirrors | Used to observe the behavior of animals during experiments in all directions | ||
Needles 0.30 x 13 mm | PrecisionGlide | Needles used to inject drugs | |
Sodium chloride (NaCl) | Samtec | Salt | |
Syringes 1 ml Sterile | BD Plastipak | Syringes used to inject drugs | |
Transparent cylinders | Used to record animal behavior during experiments | ||
Xylazine hydrochloride | Ceva Animal Health | Sedative, analgesic and muscle relaxant for surgical intervention |