Измерение прогрессирующее неврологическое инвалидности в мышиной модели множественного склероза
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
Theiler в Мышиные энцефаломиелит Вирус (TMEV) является нейротропные одноцепочечной РНК-содержащий вирус, который заражает упорно мышиный центральную нервную систему (ЦНС). У восприимчивых мышей, инфекция с TMEV вызывает иммунный опосредованной, хронический прогрессирующий демиелинизирующее заболевание, известное как TMEV индуцированных демиелинизирующих заболеваний (TMEV-йодной). Экспериментальное заражение мышей происходит течения заболевания, напоминающего, что видели в прогрессивных форм рассеянного склероза (РС). TMEV-IDD характеризуется двумя различными фазами: острой фазе и хронической фазе. Острая фаза представляет собой мягкий, обычно субклинический энцефалит 1,2. Во – вторых, хроническая фаза, начиная примерно через месяц после заражения, состоит из медленно прогрессирующей инвалидности характеризуется демиелинизации, воспаление и повреждение аксонов 1,2. Слабость наблюдается у мышей связано с спастичности, а иногда и тяжелые тонических спазмов.
Потому что на данный момент нет medicatioнс для улучшения прогрессивной инвалидности у больных, исследователи особенно привлекает TMEV-йодной, которая представляет собой оптимальную модель животных для мониторинга воздействия модификации болезни препаратов на прогрессирование заболевания. Тем не менее, у мышей, а также у больных с МС, мониторинг прогрессии инвалидности требует непрерывного клиническое наблюдение в течение продолжительных периодов времени. У мышей, долгосрочный мониторинг прогрессирования инвалидности может быть выполнена с помощью теста производительности Rotarod.
Тест производительности Rotarod является стандартным поведенческий тест, который оценивает двигательные-ассоциированные функции, такие как координация, баланс, и усталость у грызунов. Мыши должны держать свой баланс на токарном стержень, который вращается под постоянным ускорением; время латентности падать от этого стержня записывается. Животные с неврологической дисфункции не в состоянии оставаться на вращающемся стержне до тех пор, как элементы управления, и они обычно уходят, когда скорость вращения превышает ихмощность двигателя. Чем больше неврологические нарушения у животных, тем быстрее они падают стержня, и тем короче время латентность.
Преимущество теста Rotarod над традиционными визуальных систем оценки является то , что она создает объективную, измеримой переменной время задержкам , которые в конечном счете могут быть использованы для статистического анализа для количественной оценки последствий лечения и экспериментальных процедур 3.
В лаборатории нейроиммунология (Лони) в Дартмуте, мышей подвергаются протоколу адаптации, где они испытаны до TMEV инфекции с целью ознакомления их с машиной и оценить их нормальную "базовый" баланс координации и управления двигателем 4, 5. После того, как исходный уровень установлен и мышей заражают TMEV, они проверяются один раз или два раза в неделю в течение нескольких месяцев. Фактический протокол тестирования длится в среднем 150 дней, что позволяет провести оценкуснижение баланса, координации и управления двигателем на всем протяжении болезни демиелинизации.
Несколько сотен TMEV-междугородний и имитацией мышей, обработанных были протестированы до сих пор для неврологической дисфункции в Дартмуте. Эти мыши получали различные иммуномодулирующие методы лечения, но ни один фармакологический агент не был признан эффективным в улучшении прогрессии инвалидности 6,7. Настоящая статья и соответствующий протокол описывают, каким образом характеризовать прогрессивную неврологические нарушения, отображаемый мышей TMEV-ЙДЗ. В частности, протокол предлагает рекомендации конкретных параметров тестирования как считается, как правило, пригодны для изучения неврологического инвалидности у мышей TMEV-ЙДЗ с помощью теста Rotarod. Эта процедура обеспечивает основу против которой можно оценить (1) актуальность этой модели мыши с прогрессирующим рассеянным склерозом и (2) его полезность для тестирования методов лечения, направленных на лечение прогрессивных неврологических заболеваний, таких как MS. Очевидно, чтоRotarod тест производительности и текущий Оптимизированные параметры тестирования и протокол не полезны только при обнаружении прогрессирующее неврологическое инвалидности в мышиной модели TMEV-IDD, но также могут быть использованы в раскрытии ухудшений в других вирусиндуцированного и / или генетической мышиных моделях нейродегенеративных заболеваний.
Protocol
Representative Results
Discussion
Несмотря на некоторые ограничения, тест производительности Rotarod представляет собой важный инструмент для оценки двигательной функции и дисфункции в TMEV-йодной, а также влияние фармакологических вмешательств на прогрессирование инвалидности у мышей.
Тест Rotarod был вперв…
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).
