İnme ile Alzheimer Hastalığının bir Transgenik Fare Modelinde Motor ve Hipokampal Bağımlı Mekansal Öğrenme ve Referans Hafıza Değerlendirme
Summary
yeni modelde ortak morbid Alzheimer hastalığı (AH) ve inme durumunu araştırmak, üç davranış görevleri motor kontrolü ve bilişsel davranışları hem değerlendirmelerini tarif edilmiştir. Bu görevler ışın yürüme görevi, silindir görev ve Morris su labirenti içerir.
Abstract
(AD), Alzheimer hastalığı nörodejenerasyon ve hafıza kaybına neden olan bir zayıflatıcı nörodejeneratif bir hastalıktır. yaş AD için önemli bir risk faktörüdür iken, felç de bir risk faktörü ve arttırıcı bir faktör olarak görülmüştür. kötüleşmiş inme ile ilişkili motor kontrolü ve AD-ilişkili bilişsel açıkları inme ve AD sonuçlarının komorbidite tek başına her koşula göre. amiloid ön-madde proteini, DNA içine dahil (AD geliştirilmesinde rol önemli bir protein) mutasyona uğramış bir formu ile, inme ve AD, AD için yeni bir transjenik fare modeli, birleşik hastalık modeli için, küçük, tek taraflı striatal inme verilir.
inme ve AD hem kombinasyonu ile bir model için, inme ile ilgili motor kontrolü, hareketlilik ve AD-ilişkili bilişsel fonksiyonu değerlendirmek davranış testleri uygulanmalıdır. Silindir görev kendiliğinden ön ayakları, motor kullanımını değerlendiren bir maliyet-etkin, çok amaçlı aparat içerir. Bu görev, bir sıçan, bir silindirik aparatlar nerede sıçan olacak kendiliğinden arka yerleştirilir ve ön ayakları ile silindirin duvara temas edilir. Bu kişiler ön ayakları, motor kullanımı olarak kabul edilir ve test sonrası, video analizi sırasında ölçülür. uygulanan başka maliyetli motorlu görev ön ayakları kontrolü, hindlimb kontrol ve lokomosyon değerlendiren ışın yürüme görevdir. Bu görev ön ayakları makbuzları, hindlimb fişleri ve düşer analizi yoluyla ekstremite motor kontrolünün değerlendirilmesi için izin veren bir ahşap kiriş boyunca bir sıçan yürüyüş içerir. öğrenme ve hafızanın değerlendirilmesi bu davranışsal paradigma için Morris su labirenti ile tamamlandı. protokol sıçan sabit gizli bir platform bulur sayede uzamsal öğrenme ile başlar. uzamsal öğrendikten sonra, platform çıkarılır ve kısa vadeli ve uzun vadeli uzamsal referans bellek hem de değerlendirilir. Bu görevlerin tamamı üç Bu paragraf yaparak, davranışsal farklılıklara duyarlı ve bu model için 28 gün içinde tamamlanır vardırdigm zaman verimli ve maliyet-etkin.
Introduction
Alzheimer hastalığı (AD) yaşlı popülasyonda demans ve zayıflatıcı nörodejeneratif hastalığın en yaygın şeklidir. Histopatolojik AD amiloid plaklar, nörofibriler yumaklar ve nöronal kaybı olarak kendini göstermektedir. Amiloid plaklar β-sekretaz ve γ-sekretaz enzim 1,2,3 amiloid öncü proteinin (APP) bir değiştirilmiş proteolitik bölünme yoluyla üretilmiş olan P-amiloid peptidinin (Aβ) öncelikle oluşur. bölünme ürünü, Aβ, beyindeki mevduat patolojik amiloid plaklar oluşturma ve karakteristik öğrenme bozuklukları ve hafıza kaybına yol açabilir beyinde toksik etkileri vardır. Birlikte, bu adımların hepsi "amiloid hipotezi" 3,4 olarak adlandırılır. AD araştırılırken bu hipotez önemli olmakla birlikte, diğer hücresel değişiklikler orijinal amiloid yolundan sapar, bu plak oluşumları önce bulunmuştur. Bu diğerhücresel değişiklikler bozuklukları ve önceki plak oluşumu 3,5,6 için AD yer alan diğer bilişsel bozuklukları, öğrenme erken hafıza kaybına katkıda bulunduğu düşünülmektedir.
AD giderek yaygın hale ile, AD gelişimi için risk faktörleri araştırma son derece önemli bir odak haline geliyor. Yaş AD sporadik formları için başlıca risk faktörüdür olmasına rağmen, diğer risk faktörleri inme 7,8 olmak üzere, tespit edilmiştir. İnme sadece bir risk faktörü değil, ama aynı zamanda zaten mevcut demansın derinleşebilir. Örneğin, klinik, AD'nin ilerlemesi daha önce Stroke 9 deneyimli hastalarda kötü olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, artan APP ekspresyonu ve Aβ toplanmasına neden inme 10,11 ile birlikte Aβ toksisite deneysel hayvan modellerinde saptanmıştır. inme ve AD arasındaki bu önemli etkileşim olmadığından, iki patolojiler daha araştırılmış esastırBirlikte marazi modellerde daha iyi her iki durumda da karıştığı patofizyolojisi ve davranışlarını anlamak için.
ko-morbid koşullar incelemek için uygun bir model olduğu bir kontur AD benzeri patolojinin üretilmesi için Aβ etkileşebilen geliştirilmesi gerekmiştir. ilk defa olarak, DNA içine dahil, bir mutasyona uğramış insan APP geni olan bir APP21 transgenik sıçan AH uygun bir model elde etmek için kullanıldı. Mutasyonlar hem AD 4,8,12 ailesel formları suçlanmıştır İsveçli çift yanlış anlamlı ve Indiana tek yanlış anlamlı mutasyon vardır. Ek hakaret yokluğunda, karakteristik Aβ plaklar gelişen veya nörofibriler olmadan bu sıçan modeli yaşları 12 yumaklar. Bu nedenle, AD-benzeri davranış patolojiyi ikna etmek için bir çaba, bir küçük inme demans hastalarında 9 sıklıkla küçük subkortikal vuruş taklit etmek doğru striatum sokulur. APP21 transgenik ra inmet ko-morbid durum temsil her iki hastalık durumlarında rol oynadığı davranış değişiklikleri çeşitli araştırma sağlar. Özellikle, yetişkin sıçan AD-benzeri patoloji ve bilişsel bozuklukların bu indüksiyon bize AD önceki ilk moleküler ve bilişsel değişiklikleri araştırmak sağlar.
gol ko-morbid modeli okuyan zaman inme ve AD hem de çok farklı davranış patolojileri beri davranış değişiklikleri ilk işaretleri belirlemek ve olduğundan, davranış görevleri davranışsal fenotipleri çeşitli değerlendirmek gerekir. paradigmalar ve ekipman çeşitli içeren kemirgen modellerinde motor ve bilişsel davranışlarını analiz etmek yapılabilir nispeten hassas testler pil vardır. Özellikle ön ayakları ve hindlimb motor fonksiyonlarını analiz etmek, silindir görev ve kiriş-yürüyüş görev motor açıkları tespit ve bu modelde lokomosyon izlemek için uygulanmaktadır. Özellikle fo ince değerlendirmek için tasarlanmış diğer hassas görevlerrelimb motor beceri (yani merdiven görev ve tek pelet ulaşan görev) gıda yoksunluğu 11,13,14 gerektirir. Hastalık patolojileri 15,16,17 gıda yoksunluğu bilinen etkilerden herhangi önlemek için, bu testler bu çalışma için uygun olmadığını düşündüğü edilmiştir. Silindir görev yeni bir ortamda yetiştirilmesi sırasında sıçan ön ayakları kendiliğinden kullanımını değerlendirir ve tek taraflı inme 10,18 ile sıçanlarda ön ayakları arasındaki asimetriyi algılayabilir. Bu görev için önemli bir yararı cihazı gibi Porsolt zorla yüzmeye görev 19 gibi diğer davranış görevleri için kullanılabilir olmasıdır. Silindir görev aksine, kiriş-yürüyüş görevi de 10,14 locmotion ilave olarak, arka pençe ve ön ayakları motor kontrol analizine izin verir. Işın yürüyen bir lokomotor bileşeni, bir denge bileşeni ve yetenekli ayak yerleştirme içerir. Bu testlerin her ikisi de düşük maliyetli, basit ve zaman-verimli ve d inme ve AD etkilerini aydınlatmak uzuv işleyişinde ifferences.
Kenara motor fonksiyon değişiklikleri, AD hastalığın ilerlemesi erken dönemlerinde ortaya çıkabilir bellek kusuru içerir. Bir kemirgen modelinde AD-benzeri patolojiler ele alırken, hipokampus önemli bir beyin yapısı büyük ölçüde MS 2 etkilenir çünkü hipokampal bağımlı öğrenme ve hafıza değerlendirilir çok önemlidir. hipokampus kemirgenlerde çeşitli labirent paradigmalar kullanılarak test edilebilir uzamsal öğrenme ve hafıza ve işlevi için gerekli bir beyin bölgesidir. Farklı hastalıkların kemirgen modellerinde çoğunlukla yaygın olarak kullanılan labirent görevlerinden biri Morris su labirenti 20'dir. Morris su labirenti sabit bir gizli platformu yerini sıçan yardımcı olmak için mekansal ipuçlarını kullanır ve platform çıkarıldığında mekansal referans bellek test eder. Su labirenti kurulum değerli bir avantajı önerilen araştırma sorusu 20 bağlı çok iyi adapte olmasıdır.
İlk kez çadır ">, açıklanan teknikler inme ve AD yeni bir ko-morbid sıçan modelinde motor ve bilişsel fonksiyonu değerlendirmek için kullanılmıştır. Bir APP21 transgenik fare modelinde küçük darbeleri içeren. Co-morbidite uyararak elde edildi striatumda kan damarlarının vazokonstriksiyon APP21 transjenik farelerde küçük vuruş üretilir. Bu vuruş model, MS 11 için alternatif bir fare modelinde bir ko-morbid durum olarak tespit edilmiştir. Advancement APP21 transjenik fare modeli amaçlanmıştır Bu romanımıza davranış görevler eşlik inme ve AD fare modeli kullanılarak tarif edilmesine rağmen, daha translasyon değerli bir modeli üretmek için., bu görevleri ayrıca başka felç modelleri ya da diğer nörolojik hastalıkların modelleri (örn Parkinson hastalığı). Genel uygulanabilir açıklanan metodoloji bu hastalık durumlarıyla yaygın olarak uygulanabilir olacaktır, ancak davranış zaman çizelgeleri ve paradigmalar önerilen res dayalı değişiklik gerekebilirAraması soru ve model. Ayrıca, maliyet ve zaman açısından verimli olurken adapte olmasının yanı sıra, tarif edilen görevler, minör açıkları gösteren etkilidir.Protocol
Representative Results
Discussion
motor ve her durumun şiddetine bağlı olarak bilişsel işlev hem de etkileyebilir çok farklı davranış patolojilerde inme ve Alzheimer hastalığı sonuçlarının kombinasyonu. Yüzden, bu koşulların ayrı ayrı katkılarını belirlemek, hem de ko-morbid durumda bir araya getirilmiş ve potansiyel olarak karşılıklı etkiler bazı bilgiler vermek davranışsal çeşitli görevleri kullanımı için gereklidir. sunulan veriler, üç maliyet-etkin inmeli yeni bir ko-morbid APP21 transgenik fare modelinde motor…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was made possible with funding from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) and the authors would like to thank CIHR for their funding support.
Materials
| Cylinder | Western University | Plexiglas Cylinder Cylinder Diameter: 23 cm Cylinder Height: 40 cm Platform Height: 30 cm Mirror Length: 35 cm Mirror Width: 26.5 cm |
This was made specifically by Western University Machine Services for our lab. Please contact your own chosen manufacturer to design this product. |
| Handheld Video Camera | JVC | GZ-E200 | |
| Video Camera Tripod | Slik | F163 | |
| AM/FM Clock Radio | Sylvania | SCR1388 | |
| White Board | Walmart | Width: 71.12 cm Height: 55.88 cm |
These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores) |
| Dry-erase Marker | Expo | Expo Dry-erase Original Marker | These can be purchased at any store (i.e. Walmart, University bookstores) |
| Wooden Beam | Rona | Plywood Width: 2 cm Length: 100cm |
|
| VWR General Purpose Laboratory Tape | VWR Intl. | 89097-920 | |
| iMovie '11 | Apple Inc. | Version 9.0.9 (1795) | This is the version used in this manuscript, but any other iMovie version or video editing software could be used. |
| Morris Water Maze Pool with Platform | Stoelting Co. | 60136/60035 | These are not the exact products used in the video, but these are essentially identical. |
| Platform Cue | – | – | The platform cue used was created using a small metal stand and white spherical foam ball. These can likely be purchased at any store with home improvement materials (i.e. Walmart, Rona etc.) |
| Mainstays 71" Floor Lamp | Walmart | HW-F0377SLV | |
| ANY-Maze Behavioural Tracking Software | Stoelting Co. | 60000 | There are ANY-maze® bundles that include the camera with or without a computer and accessories. |
| Compact Video Camera | Logitech | V-U0023 | |
| Laptop | Hewlett-Packard | HP® Pavilion dv6 Notebook PC | Laptop Specifics: AMD A6-3420M APU with Radeon™ HD Graphics 1.50 GHz, 6.00 GB RAM, 64-bit operating system. |
| Americana Non-toxic Acrylic Paint | DecoArt | DAO67-9 | This can be ordered on the DecoArt site or purchased in store at DecoArt® retailers. |
| Poster Board | Walmart | PA-1961 |
References
- Auld, D., Kornecook, T., Bastianetto, S., Quirion, R. Alzheimer’s disease and the basal forebrain cholinergic system: relations to β-amyloid peptides, cognition, and treatment strategies. Prog Neurobiol. 68 (3), 209245 (2002).
- Huang, Y., Mucke, L. Alzheimer Mechanisms and Therapeutic Strategies. Cell. 148 (6), (2012).
- Querfurth, H., LaFerla, F. Alzheimer’s disease. New Engl J Med. 362 (4), 329-344 (2010).
- Karran, E., Mercken, M., Strooper, B. The amyloid cascade hypothesis for Alzheimer’s disease: an appraisal for the development of therapeutics. Nat Rev Drug Discov. 10 (9), 698-712 (2011).
- Akiyama, H., et al. Inflammation and Alzheimer’s disease. Neurobiol Aging. 21 (3), (2000).
- Butterfield, D., Drake, J., Pocernich, C., Castegna, A. Evidence of oxidative damage in Alzheimer’s disease brain: central role for amyloid β-peptide. Trends Mol Med. 7 (12), 548554 (2001).
- Kalaria, R. The role of cerebral ischemia in Alzheimer’s disease. Neurobiol Aging. 21 (2), 321-330 (2000).
- Selkoe, D. Alzheimer’s disease: genes, proteins, and therapy. Physiol Rev. 81 (2), 741-766 (2001).
- Snowdon, D. A., et al. Brain infarction and the clinical expression of alzheimer disease: The nun study. JAMA. 277 (10), 813 (1997).
- Clarke, J., et al. Overexpression of APP provides neuroprotection in the absence of functional benefit following middle cerebral artery occlusion in rats. Eur J Neurosci. 26 (7), 1845-1852 (2007).
- Whitehead, S., Hachinski, V., Cechetto, D. Interaction Between a Rat Model of Cerebral Ischemia and β-Amyloid Toxicity Inflammatory Responses. Stroke. 36 (1), 107-112 (2005).
- Agca, C., et al. Development of transgenic rats producing human β-amyloid precursor protein as a model for Alzheimer’s disease: Transgene and endogenous APP genes are regulated tissue-specifically. BMC Neuroscience. 9 (1), 28 (2008).
- Bayona, N. A., Gelb, A. W., Jiang, Z., Wilson, J. X., Urquhart, B. L., Cechetto, D. F. Propofol neuroprotection in cerebral ischemia and its effects on low-molecular-weight antioxidants and skilled motor tasks. Anesthesiology. 100 (5), 1151-1159 (2004).
- Langdon, K., Clarke, J., Corbett, D. Long-term exposure to high fat diet is bad for your brain: exacerbation of focal ischemic brain injury. 신경과학. 182, 82-87 (2011).
- Brownlow, M., et al. Partial rescue of memory deficits induced by calorie restriction in a mouse model of tau deposition. Behav Brain Res. 271, 7988 (2014).
- Halagappa, V., et al. Intermittent fasting and caloric restriction ameliorate age-related behavioral deficits in the triple-transgenic mouse model of Alzheimer’s disease. Neurobiol Dis. 26 (1), (2007).
- Maalouf, M., Rho, J., Mattson, M. The neuroprotective properties of calorie restriction, the ketogenic diet, and ketone bodies. Behav Brain Res. 59 (2), (2008).
- Tillerson, J. L., et al. Forced limb-use effects on the behavioral and neurochemical effects of 6-hydroxydopamine. 신경과학. 21 (12), 4427-4435 (2001).
- Sierksma, A., et al. Improvement of spatial memory function in APPswe/PS1dE9 mice after chronic inhibition of phosphodiesterase type 4D. Neuropharmacology. 77, (2013).
- D’Hooge, R., De Deyn, P. P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Behav Brain Res. 36 (1), 60-90 (2001).
- Vorhees, C., Williams, M. Morris water maze: procedures for assessing spatial and related forms of learning and memory. Nat Protoc. 1 (2), 848-858 (2006).
