Summary

Sviluppo di un unilateralmente lesionata 6-OHDA modello murino della malattia di Parkinson

Published: February 14, 2012
doi:

Summary

Un protocollo per l'esecuzione unilaterale 6-OHDA lesioni del fascio proencefalo mediale è descritto nei topi. Questo metodo ha un basso tasso di mortalità (13,3%) con l'89% degli animali sopravvissuti mostrano una perdita> 95% della dopamina striatale e di 90,63 ± -4,02% pregiudizi ipsiversive rotazione verso il lato della lesione.

Abstract

Il unilateralmente lesionata 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesionato modello murino della malattia di Parkinson (PD) si è rivelato prezioso per avanzare la nostra comprensione dei meccanismi alla base dei sintomi parkinsoniani, poiché essa ricapitola i cambiamenti nei circuiti dei gangli della base e farmacologia osservata in pazienti parkinsoniani 1-4. Tuttavia, le modifiche precise cellulari e molecolari che si verificano a cortico-striatali sinapsi delle vie di uscita all'interno del corpo striato, che è la zona di ingresso principale dei gangli basali rimanere sfuggente, e questo è ritenuto sito dove alterazioni patologiche sottostanti presentano sintomi parkinsoniani 3 , 5.

Nel PD, la comprensione dei meccanismi alla base di cambiamenti nella degenerazione dei gangli basali circuito seguente del nigro-striatale è stata notevolmente migliorata con lo sviluppo del cromosoma batterico artificiale (BAC) in topi che esprimono proteine ​​fluorescenti verdi guidati da promuovere8, consentendo loro di essere valutati singolarmente:;: specifico per le due vie di uscita striatali (eGFP-D2 e eGFP-A2a via indiretta EGFP-D1 diretta via) rs. Ad esempio, studi recenti hanno suggerito che ci sono cambiamenti patologici nella plasticità sinaptica in topi parkinsoniani 9,10. Tuttavia, questi studi hanno utilizzato topi giovani e modelli acuti di parkinsonismo. Non è chiaro se le modifiche descritte in ratti adulti con stabili 6-OHDA lesioni si verificano anche in questi modelli. Altri gruppi hanno tentato di generare una stabile lesionato unilateralmente-6-OHDA modello di topo adulto del PD da parte la lesione del fascio mediale del proencefalo (MFB), purtroppo, il tasso di mortalità in questo studio è estremamente elevata, con solo il 14% sopravvive l'intervento chirurgico per il 21 11 giorni o più. Studi più recenti hanno generato intra-nigral lesioni sia con un tasso di mortalità bassa perdita> 80% dei neuroni dopaminergici, ma espressione di L-DOPA discinesia indotta da 11,12,13,14 era variabilein questi studi. Un altro modello di topo ben definito del PD è l'MPTP-leso il mouse 15. Anche se questo modello si è dimostrato utile nella valutazione dei potenziali agenti neuroprotettivi 16, è meno adatto per la comprensione dei meccanismi alla base dei sintomi del morbo di Parkinson, in quanto questo modello spesso non riesce a indurre deficit motori, e mostra una grande variabilità nella misura di lesione 17, 18 .

Qui abbiamo sviluppato una stabile unilaterale 6-OHDA lesionato modello murino di PD mediante somministrazione diretta di 6-OHDA nella MFB, che causa la perdita costante> 95% della dopamina striatale (come misurato mediante HPLC), oltre a produrre il comportamento squilibri osservati nel ben caratterizzati unilaterale 6-OHDA-lesionato modello di ratto PD. Questo modello murino di recente sviluppo del PD si rivelerà un prezioso strumento per la comprensione dei meccanismi alla base della generazione dei sintomi parkinsoniani.

Protocol

1. Housing e preparazione di topi Mantenere una colonia di cromosoma artificiale batterico (BAC) guidato topi transgenici 8 (Mutant mouse Regional Resource Center (MMRRC) FVB in una 12:12 h ciclo luce-buio con libero accesso a cibo e acqua. Questi topi sono topi FVB puri, e non è necessario attraversare questi topi con qualsiasi altro ceppo, sia ai fini della riproduzione, o per assicurare il successo del 6-OHDA procedura lesione. Al fine di generare un modello parkinsoniano, topi adulti…

Discussion

Questo protocollo descrive un metodo per la generazione di uno stabile unilaterale 6-OHDA lesionato modello murino della malattia di Parkinson, che è estremamente riproducibile, con un'elevata percentuale di successo lesione, e un tasso di mortalità basso. Il successo di 6-OHDA chirurgia lesione può essere facilmente stimata misurando spontaneo comportamento a rotazione con rotazioni ipsiversive> 70 sulla indicativi di> deplezione dopamina 95% in lesionato striato 27. Quantificazione dei livelli …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato sostenuto dal Ministero degli Affari Esteri e del Commercio internazionale (Governo del Canada), University of Toronto Connaught Fondo, la Fondazione canadese per l'innovazione, NSERC, la Fondazione Krembil and Trust di Parkinson Cure.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Gerfen, C. R. D1 and D2 dopamine receptor-regulated gene expression of striatonigral and striatopallidal neurons. Science. 250, 1429-1432 (1990).
  8. 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).
  9. Hutchison, W. D. Differential neuronal activity in segments of globus pallidus in Parkinson’s disease patients. Neuroreport. 5, 1533-1537 (1994).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Gong, S. A gene expression atlas of the central nervous system based on bacterial artificial chromosomes. Nature. 425, 917-925 (2003).
  13. 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).
  14. Shen, W., Flajolet, M., Greengard, P., Surmeier, D. J. Dichotomous dopaminergic control of striatal synaptic plasticity. Science. 321, 848-851 (2008).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Dauer, W., Przedborski, S. Parkinson’s disease: mechanisms and models. Neuron. 39, 889-909 (2003).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. Frankin, K. B. J., Paxinos, G. . The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2008).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Thiele, S. L. Generation of a model of L-DOPA-induced dyskinesia in two different mouse strains. J. Neurosci. Methods. 197, 193-208 (2011).
  31. 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).
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Cite This Article
Thiele, S. L., Warre, R., Nash, J. E. Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson’s Disease. J. Vis. Exp. (60), e3234, doi:10.3791/3234 (2012).

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