قياس التقدمي العصبية الإعاقة في نموذج الفأر من مرض التصلب العصبي المتعدد
Summary
An optimized testing protocol is presented in this paper for the Rotarod performance test, used for measuring progressive neurological disability in TMEV-infected mice.
Abstract
After intracerebral infection with the Theiler’s Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating disease, with clinical features similar to the progressive forms of multiple sclerosis (MS). The mice show progressive disability with loss of motor and sensory functions, which can be assessed with multiple apparatuses and protocols. Among them, the Rotarod performance test is a very common behavioral test, its advantage being that it provides objective measurements, but it is often used assuming that it is straightforward and simple. In contrast to visual scoring systems used in some models of MS, which are highly subjective, the Rotarod test generates an objective, measurable, continuous variable (i.e., length of time), allowing almost perfect inter-rater concordances. However, inter-laboratory reliability is only achieved if the various testing parameters are replicated. In this manuscript, recommendations of specific testing parameters, such as size, speed, and acceleration of the rod; amount of training given to the animals; and data processing, are presented for the Rotarod test.
Introduction
تايلر الفئران التهاب الدماغ فيروس (TMEV) هو فيروس RNA واحد الذين تقطعت بهم السبل موجه للعصب الذي يصيب باستمرار الجهاز العصبي المركزي الفئران (CNS). في الفئران عرضة، والعدوى مع TMEV يسبب والمرض المزيل لل-المزمنة التدريجي المناعة بوساطة، والمعروفة باسم يسببها TMEV المرض المزيل (TMEV-IDD). العدوى التجريبية من الفئران يأخذ مسار المرض تشبه تلك التي شوهدت في أشكال التدريجي لمرض التصلب المتعدد (MS). يتميز TMEV-الاتصال الدولي المباشر من قبل مرحلتين متميزتين: المرحلة الحادة والمرحلة المزمنة. المرحلة الحادة هو معتدل، عادة تحت الإكلينيكي التهاب الدماغ 1،2. المرحلة الثانية، المزمنة، ابتداء نحو شهر بعد الإصابة، يتكون من العجز تتقدم ببطء تتميز إزالة الميالين، والالتهابات، ومحور عصبي 1،2 الضرر. ويرتبط ضعف لوحظت في الفئران مع التشنج، وأحيانا تشنجات منشط شديدة.
لأن هناك حاليا أي medicatioنانو ثانية للتخفيف من العجز التقدمية في المرضى، تنجذب الباحثين بشكل خاص TMEV-الاتصال الدولي المباشر، وهو ما يمثل نموذج حيواني الأمثل لرصد تأثير الأدوية المعدلة للمرض على تطور المرض. ومع ذلك، في الفئران وكذلك في مرضى التصلب المتعدد، ورصد تطور العجز يتطلب المراقبة السريرية مستمرة على مدى فترات طويلة من الوقت. في الفئران، ورصد طويلة الأجل لتطور العجز ويمكن تحقيق ذلك مع اختبار الأداء Rotarod.
اختبار الأداء Rotarod هو اختبار السلوك القياسية التي تقيم وظائف المرتبطة السيارات مثل التنسيق والتوازن، والتعب في القوارض. الفئران لها للحفاظ على توازنها على قضيب تحول، والذي يدور في ظل التسارع المستمر. الكمون الوقت لتسقط من يتم تسجيل هذا قضيب. حيوانات مع خلل عصبي غير قادر على البقاء على قضيب الدورية طالما الضوابط، ويسقطون عادة قبالة عندما تتجاوز سرعة دورانهاقدرة المحرك. انخفاض القيمة أكثر عصبية والحيوانات لديها، وكلما كانت تسقط على قضيب، وأقصر الكمون الوقت.
الاستفادة من تجارب Rotarod على أنظمة التسجيل البصرية التقليدية هو أنه يولد موضوعي وقابل للقياس متغير الوقت الكمون والتي يمكن استخدامها في نهاية المطاف التحليلات الإحصائية لقياس آثار العلاجات والإجراءات التجريبية 3.
في مختبر علم المناعة العصبية (لوني) في دارتموث، يتعرض الفئران لبروتوكول التكيف، حيث يتم اختبارها قبل العدوى TMEV من أجل تعريفهم على آلة وتقييم العادي "الأساس" التنسيق توازنها والتحكم في المحركات 4، 5. وبمجرد وضع خط الأساس وإصابة الفئران مع TMEV، يتم اختبارها مرة واحدة أو مرتين في الأسبوع على مدى عدة أشهر. بروتوكول الاختبار الفعلي يستمر في المتوسط 150 يوما، مما يتيح إجراء تقييم للتراجع التوازن والتنسيق، والتحكم في المحركات على مدى كامل من هذا المرض المزيل.
وقد تم اختبار عدة مئات من TMEV-الاتصال الدولي المباشر والمعالجة الصورية الفئران حتى الآن عن خلل عصبي في دارتموث. وكانت هذه الفئران تلقت العديد من العلاجات المناعية، ولكن لم يتم العثور على وكيل الدوائية لتكون فعالة في تخفيف تطور العجز 6،7. هذه المادة وعلى البروتوكول المتعلق تصف كيفية تميز إعاقة للجهاز العصبي التدريجي المعروضة من قبل الفئران TMEV-الاتصال الدولي المباشر. بشكل خاص، بروتوكول يقدم توصيات يختبر معلمات معينة يعتقد أنها مناسبة بشكل عام لدراسة الإعاقة العصبية في الفئران TMEV-الاتصال الدولي المباشر باستخدام اختبار Rotarod. يوفر هذا الإجراء خط الأساس يمكن على أساسها تقييم (1) أهمية هذا نموذج الفأر لمرض التصلب العصبي المتعدد التدريجي و(2) فائدته لاختبار العلاجات التي تهدف إلى علاج الحالات العصبية التقدمية مثل MS. ومن الواضح أناختبار الأداء Rotarod والحاليين بروتوكول المعلمات الاختبار الأمثل وليست مفيدة فقط في الكشف عن الإعاقة العصبية التقدمية في نموذج الفأر TMEV-الاتصال الدولي المباشر، بل هي أيضا مفيدة في الكشف عن ضعف في نماذج أخرى يسببها فيروس و / أو الماوس الجيني للأمراض الاعصاب.
Protocol
Representative Results
Discussion
وعلى الرغم من بعض القيود، يمثل اختبار الأداء Rotarod أداة هامة لتقييم وظيفة الحركة واختلال وظيفي في TMEV-الاتصال الدولي المباشر، فضلا عن تأثير التدخلات الدوائية على تطور العجز في الفئران.
وقد وصفت الاختبار Rotarod أولا في عام 1957 كأداة لق?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank the staff of the Center for Comparative Medicine and Research (CCMR) at Dartmouth for their expert care of the mice used for these studies. The authors also acknowledge Emily Clough for her excellent administrative support.
Materials
| Mice SJL/JCrHsd 4 to 6 week old | Envigo | #052 | |
| TMEV virus stock | |||
| Isoflurane vaporizer | Harvard Apparatus | #340471 | |
| Insulin Syringes U- 100 29g x 0.5cc | BD | #328203 | |
| Rotamex-5 4 Lane Rota-Rod for Mice with RS-232 and Software | Columbus Instruments | #0890M |
References
- Lipton, H. L. Theiler’s virus infection in mice: an unusual biphasic disease process leading to demyelination. Infect Immun. 11, 1147-1155 (1975).
- Pachner, A. R. . A Primer of Neuroimmunological Disease. , (2012).
- Rustay, N. R., Wahlsten, D., Crabbe, J. C. Assessment of genetic susceptibility to ethanol intoxication in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 2917-2922 (2003).
- McGavern, D. B., Zoecklein, L., Drescher, K. M., Rodriguez, M. Quantitative assessment of neurologic deficits in a chronic progressive murine model of CNS demyelination. Exp Neurol. 158, 171-181 (1999).
- Zoecklein, L. J., et al. Direct comparison of demyelinating disease induced by the Daniel’s strain and BeAn strain of Theiler’s murine encephalomyelitis virus. Brain Pathol. 13, 291-308 (2003).
- Gilli, F., Li, L., Campbell, S. J., Anthony, D. C., Pachner, A. R. The effect of B-cell depletion in the Theiler’s model of multiple sclerosis. J Neurol Sci. 359, 40-47 (2015).
- Li, L., et al. The effect of FTY720 in the Theiler’s virus model of multiple sclerosis. J Neurol Sci. 308, 41-48 (2011).
- Homanics, G. E., Quinlan, J. J., Firestone, L. L. Pharmacologic and behavioral responses of inbred C57BL/6J and strain 129/SvJ mouse lines. Pharmacol Biochem Be. 63, 21-26 (1999).
- Balkaya, M., Krober, J. M., Rex, A., Endres, M. Assessing post-stroke behavior in mouse models of focal ischemia. J Cerebr Blood F Met. 33, 330-338 (2013).
- . . Columbus Instruments Rotamex-5 Manual. , 1-33 (2005).
- Dunham, N. W., Miya, T. S. A note on a simple apparatus for detecting neurological deficit in rats and mice. J Am Pharm Ass. 46, 208-209 (1957).
- Ulrich, R., Kalkuhl, A., Deschl, U., Baumgartner, W. Machine learning approach identifies new pathways associated with demyelination in a viral model of multiple sclerosis. J Cell Mol Med. 14, 434-448 (2010).
- Lynch, J. L., Gallus, N. J., Ericson, M. E., Beitz, A. J. Analysis of nociception, sex and peripheral nerve innervation in the TMEV animal model of multiple sclerosis. Pain. 136, 293-304 (2008).
- Pirko, I., Johnson, A. J., Lohrey, A. K., Chen, Y., Ying, J. Deep gray matter T2 hypointensity correlates with disability in a murine model of MS. J Neurol Sci. 282, 34-38 (2009).
- Oleszak, E. L., Chang, J. R., Friedman, H., Katsetos, C. D., Platsoucas, C. D. Theiler’s virus infection: a model for multiple sclerosis. Clin Microbiol Rev. 17, 174-207 (2004).
- McCarthy, D. P., Richards, M. H., Miller, S. D. Mouse models of multiple sclerosis: experimental autoimmune encephalomyelitis and Theiler’s virus-induced demyelinating disease. Methods Mol Biol. 900, 381-401 (2012).
- . International Mouse Phenotyping Resource of Standardised Screens Available from: https://www.mousephenotype.org/impress/protocol/158/1 (2016)
- Bohlen, M., Cameron, A., Metten, P., Crabbe, J. C., Wahlsten, D. Calibration of rotational acceleration for the rotarod test of rodent motor coordination. J Neurosci Methods. 178, 10-14 (2009).
- Hopkins, M. E., Bucci, D. J. Interpreting the effects of exercise on fear conditioning: the influence of time of day. Behav Neurosci. 124, 868-872 (2010).
