Ontwikkeling van een eenzijdig-gelaedeerde 6-OHDA muismodel van de ziekte van Parkinson
Summary
Een protocol voor het uitvoeren van unilaterale 6-OHDA letsels van de mediale voorhersenen bundel bij muizen wordt beschreven. Deze methode heeft een laag sterftecijfer (13,3%) met 89% van de overlevende dieren die> 95% verlies van striatale dopamine en 90,63 ± -4,02% ipsiversive rotatie voorkeur voor de kant van de laesie.
Abstract
Het eenzijdig gelaedeerde 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-gelaedeerde ratmodel van de ziekte van Parkinson (PD) heeft bewezen van onschatbare waarde te zijn in het bevorderen van ons begrip van de mechanismen die ten grondslag liggen aan Parkinson symptomen, omdat het recapituleert de veranderingen in de basale ganglia circuits en farmacologie waargenomen in Parkinson patiënten 1-4. De precieze cellulaire en moleculaire veranderingen in cortico-striatale synapsen van de uitgang trajecten in het striatum, hetgeen de belangrijkste gebied van de invoer basispeesknopen blijven ongrijpbaar en dit wordt geacht plaats waar pathologische afwijkingen onderliggende parkinsonsymptomen ontstaan 3 zijn 5.
In PD, is het begrijpen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan veranderingen in de basale ganglia circuits volgende degeneratie van de Nigro-striatale pad is sterk bevorderd door de ontwikkeling van bacteriële kunstmatig chromosoom (BAC) muizen over-expressie groene fluorescerende eiwitten gedreven door bevordering vanrs die specifiek zijn voor de twee striatale uitgang paden (directe route: eGFP-D1, indirecte route: eGFP-D2 en EGFP-A2a) 8, waardoor ze worden bestudeerd in een isolement. Zo hebben recente studies gesuggereerd dat er pathologische veranderingen in de synaptische plasticiteit in Parkinson muizen 9,10. Echter, deze studies gebruikt jonge muizen en acute modellen van parkinsonisme. Het is onduidelijk of de veranderingen beschreven in volwassen ratten met stabiele 6-OHDA laesies komen ook voor in deze modellen. Andere groepen hebben geprobeerd om een stabiele eenzijdig-gelaedeerde 6-OHDA volwassen muis model van PD genereren door lesionele de mediale voorhersenen bundel (MFB), jammer genoeg, het sterftecijfer in dit onderzoek was zeer hoog, met slechts 14% het overleven van de operatie voor 21 dagen of langer 11. Meer recente studies hebben gegenereerd binnen de nigrale laesies met zowel een laag sterftecijfer> 80% verlies van dopaminerge neuronen, maar de expressie van L-DOPA geïnduceerde dyskinesieën 11,12,13,14 was variabelin deze studies. Een ander goed ingeburgerd muismodel van de PD is het MPTP-gelaedeerde muis 15. Hoewel dit model nuttig is gebleken bij de beoordeling van de potentiële neuroprotectieve agenten 16, is hij minder geschikt voor het begrijpen van mechanismen die ten grondslag liggen aan de symptomen van PD, omdat dit model vaak niet in slaagt te induceren motorische stoornissen, en toont een grote variabiliteit in de omvang van de laesie 17, 18 .
Hier hebben een stabiele eenzijdige 6 OHDA-gelaedeerde muismodel PD door directe toediening van 6-OHDA de MFB, die consistent veroorzaakt> 95% verlies van dopamine (gemeten met HPLC) en produceren het gedrag onevenwichtigheden waargenomen in de goed gekarakteriseerde unilaterale 6-OHDA-gelaedeerde ratmodel van PD. Deze nieuw ontwikkelde muismodel van PD zal blijken een waardevol instrument in het begrijpen van de mechanismen die ten grondslag liggen generatie van Parkinson symptomen.
Protocol
Discussion
Dit protocol is een methode beschreven voor het genereren van een stabiele eenzijdige 6 OHDA-gelaedeerde muismodel van de ziekte van Parkinson, die zeer reproduceerbaar, met een hoge laesie succes en een laag sterftecijfer. Het succes van de 6-OHDA laesie operatie kan gemakkelijk worden geschat door het meten van de spontane rotatie-gedrag met> 70% ipsiversive rotaties indicatie van> 95% dopamine depletie in de gelaedeerde striatum 27. Kwantificering van striatale dopamine is het meest nauwkeurige metin…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door het ministerie van Buitenlandse Zaken en Internationale Handel (regering van Canada), University of Toronto Connaught Fonds, de Canadese Stichting voor Innovatie, NSERC, de Krembil Foundation en de Cure Parkinson's Trust.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| desipramine HCl | Sigma-Aldrich, Oakville, ON, Canada | D125 | 25mg/kg |
| pargyline HCl | Sigma-Aldrich, Oakville, ON, Canada | P8013 | 5mg/kg |
| 6-OHDA HBr | Sigma-Aldrich, Oakville, ON, Canada | H116 | 3mg / mouse |
| stereotaxic Frame | Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | Model 900 | |
| mouse ear cups | Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | Model 921 Zygoma Ear Cups | |
| mouse incisor bar | Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | Model 923B | |
| mouse anaesthesia mask | Kopf Instruments, Tujunga, CA, USA | Model 923B | |
| priming kit (containing 250ml syringe) | Hamilton Company, Reno, NV, USA | PRMKIT 81120 | |
| RN compression fitting kit (1 mm) | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 55750-01 | |
| PEEK tubing from RN compression fitting kit< (1/16th inch) | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 55751-01 | |
| dual small hub RN Coupler | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 55752-01 | |
| luer to small hub RN adaptor | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 55753-01 | |
| 1ml 25S syringe model 7001KH | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 80100 | |
| *33G removable needle (RN) pack of 6. . Custom 1 inch with 45<° bevel | Hamilton Company, Reno, NV, USA | 7803-05 | |
| Scissors | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada. | 14084-08 | |
| Scalpel | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada | 10003-12 | |
| Scalpel blades | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada | 10035-20 | |
| Forcep | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada | 11608-15 | |
| Hemostats | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada. | 13004-14 | |
| Isoflurane | Abbot | 02241315 | 2-3% |
| Suters (Vicryl 4.0) | Syneture | SS-683 | |
| Steriliser | Fine Science Tools, Vancouver, BC, Canada | 18000-45 | |
| Infusion Pump | Harvard Apparatus | PhD 22/2000 | |
| Needles (27G) | Becton Dickinson | 305109 | |
| Needles (25G) | Becton Dickinson | 305127 | |
| Syringes (1ml) | BD syringe | 309692 | |
| Anaesthesia trolley | LEI medical | M2000 | |
| Baytril | CDMV, St. hyacinthe, QC | 102207 | |
| Lidocaine | CDMV, St. hyacinthe, QC | 3914 | |
| Betadine solution | CDMV, St. hyacinthe, QC | 19955 |
References
- Costall, B., Naylor, R. J., Pycock, C. Non-specific supersensitivity of striatal dopamine receptors after 6-hydroxydopamine lesion of the nigrostriatal pathway. Eur. J. Pharmacol. 35, 276-283 (1976).
- Maneuf, Y. P., Mitchell, I. J., Crossman, A. R., Brotchie, J. M. On the role of enkephalin cotransmission in the GABAergic striatal efferents to the globus pallidus. Exp. Neurol. 125, 65-71 (1994).
- Robertson, G. S., Robertson, H. A. Evidence that L-dopa-induced rotational behavior is dependent on both striatal and nigral mechanisms. J. Neurosci. 9, 3326-3331 (1989).
- Ungerstedt, U., Arbuthnott, G. W. Quantitative recording of rotational behavior in rats after 6-hydroxy-dopamine lesions of the nigrostriatal dopamine system. Brain Res. 24, 485-493 (1970).
- Brotchie, J. M. Novel approaches to the symptomatic treatment of parkinsonian syndromes: alternatives and adjuncts to dopamine-replacement. Curr. Opin. Neurol. 10, 340-345 (1997).
- Besson, M. J., Graybiel, A. M., Nastuk, M. A. [3H]SCH 23390 binding to D1 dopamine receptors in the basal ganglia of the cat and primate: delineation of striosomal compartments and pallidal and nigral subdivisions. 신경과학. 26, 101-119 (1988).
- Gerfen, C. R. D1 and D2 dopamine receptor-regulated gene expression of striatonigral and striatopallidal neurons. Science. 250, 1429-1432 (1990).
- Schiffmann, S. N., Jacobs, O., Vanderhaeghen, J. J. Striatal restricted adenosine A2 receptor (RDC8) is expressed by enkephalin but not by substance P neurons: an in situ hybridization histochemistry study. J. Neurochem. 57, 1062-1067 (1991).
- Hutchison, W. D. Differential neuronal activity in segments of globus pallidus in Parkinson’s disease patients. Neuroreport. 5, 1533-1537 (1994).
- Pan, H. S., Penney, J. B., Young, A. B. Gamma-aminobutyric acid and benzodiazepine receptor changes induced by unilateral 6-hydroxydopamine lesions of the medial forebrain bundle. J. Neurochem. 45, 1396-1404 (1985).
- Pan, H. S., Walters, J. R. Unilateral lesion of the nigrostriatal pathway decreases the firing rate and alters the firing pattern of globus pallidus neurons in the rat. Synapse. 2, 650-656 (1988).
- Gong, S. A gene expression atlas of the central nervous system based on bacterial artificial chromosomes. Nature. 425, 917-925 (2003).
- Kreitzer, A. C., Malenka, R. C. Endocannabinoid-mediated rescue of striatal LTD and motor deficits in Parkinson’s disease models. Nature. 445, 643-647 (2007).
- Shen, W., Flajolet, M., Greengard, P., Surmeier, D. J. Dichotomous dopaminergic control of striatal synaptic plasticity. Science. 321, 848-851 (2008).
- Lundblad, M., Picconi, B., Lindgren, H., Cenci, M. A. A model of L-DOPA-induced dyskinesia in 6-hydroxydopamine lesioned mice: relation to motor and cellular parameters of nigrostriatal function. Neurobiol. Dis. 16, 110-123 (2004).
- Grealish, S., Mattsson, B., Draxler, P., Bjorklund, A. Characterisation of behavioural and neurodegenerative changes induced by intranigral 6-hydroxydopamine lesions in a mouse model of Parkinson’s disease. Eur. J. Neurosci. 31, 2266-2278 (2010).
- Dauer, W., Przedborski, S. Parkinson’s disease: mechanisms and models. Neuron. 39, 889-909 (2003).
- Francardo, V. Impact of the lesion procedure on the profiles of motor impairment and molecular responsiveness to L-DOPA in the 6-hydroxydopamine mouse model of Parkinson’s disease. Neurobiol. Dis. 42, 327-340 (2011).
- Jakowec, M. W., Petzinger, G. M. 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-lesioned model of parkinson’s disease, with emphasis on mice and nonhuman primates. Comp. Med. 54, 497-513 (2004).
- Visanji, N. P., Brotchie, J. M. MPTP-Induced Models of Parkinson’s Disease in Mice and Non-Human Primates. Curr. Protoc. Pharmacol. Chapter 5, 42-42 (2005).
- Sedelis, M., Schwarting, R. K., Huston, J. P. Behavioral phenotyping of the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Behav. Brain Res. 125, 109-125 (2001).
- Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39, 777-787 (2000).
- Paul, M. L., Currie, R. W., Robertson, H. A. Priming of a D1 dopamine receptor behavioural response is dissociated from striatal immediate-early gene activity. 신경과학. 66, 347-359 (1995).
- Breese, G. R., Traylor, T. D. Effect of 6-hydroxydopamine on brain norepinephrine and dopamine evidence for selective degeneration of catecholamine neurons. J. Pharmacol Exp. Ther. 174, 413-420 (1970).
- Breese, G. R., Chase, T. N., Kopin, I. J. Metabolism of tyramine-3H and octopamine-3H by rat brain. Biochem. Pharmacol. 18, 863-869 (1969).
- Frankin, K. B. J., Paxinos, G. . The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2008).
- Cornell-Bell, A. H., Finkbeiner, S. M., Cooper, M. S., Smith, S. J. Glutamate induces calcium waves in cultured astrocytes: long-range glial signaling. Science. 247, 470-473 (1990).
- Iancu, R., Mohapel, P., Brundin, P., Paul, G. Behavioral characterization of a unilateral 6-OHDA-lesion model of Parkinson’s disease in mice. Behav. Brain Res. 162, 1-10 (2005).
- Tan, Y., Williams, E. A., Lancia, A. J., Zahm, D. S. On the altered expression of tyrosine hydroxylase and calbindin-D 28kD immunoreactivities and viability of neurons in the ventral tegmental area of Tsai following injections of 6-hydroxydopamine in the medial forebrain bundle in the rat. Brain Res. 869, 56-68 (2000).
- Thiele, S. L. Generation of a model of L-DOPA-induced dyskinesia in two different mouse strains. J. Neurosci. Methods. 197, 193-208 (2011).
- Henry, B., Crossman, A. R., Brotchie, J. M. Characterization of a rodent model in which to investigate the molecular and cellular mechanisms underlying the pathophysiology of L-dopa-induced dyskinesia. Adv. Neurol. 78, 53-61 (1998).
