تعد نماذج القوارض من خلل الحركة الناجم عن L-DOPA أدوات لا تقدر بثمن لتحديد التدخلات العلاجية لتخفيف التطور أو التخفيف من المظاهر التي تظهر بسبب الإدارة المتكررة ل L-DOPA. يوضح هذا البروتوكول كيفية تحفيز وتحليل الحركات الشبيهة بخلل الحركة في نموذج الفئران المصاب من جانب واحد 6-OHDA لمرض باركنسون.
يشير خلل الحركة الناجم عن L-DOPA (LID) إلى المضاعفات الحركية التي تنشأ عن إعطاء L-DOPA لفترات طويلة للمرضى الذين يعانون من مرض باركنسون (PD). النمط الأكثر شيوعا الذي لوحظ في العيادة هو خلل الحركة بجرعة الذروة والذي يتكون من مظاهر سريرية للحركات الرقصية وخلل التوتر والباليستية. يحاكي نموذج الفئران 6-هيدروكسي دوبامين (6-OHDA) ل PD العديد من خصائص LID. بعد تكرار إعطاء L-DOPA ، تظهر الفئران المصابة ب 6-OHDA حركات تشبه خلل الحركة (على سبيل المثال ، حركات لا إرادية غير طبيعية ، AIMs). يوضح هذا البروتوكول كيفية تحفيز وتحليل AIMs في الفئران المصابة ب 6-OHDA مع استنفاد الدوبامين بنسبة 90٪ -95٪ في المسار الأسود. يمكن أن يؤدي الإعطاء المتكرر (3 أسابيع) من L-DOPA (5 مجم / كجم ، جنبا إلى جنب مع 12.5 مجم / كجم من benserazide) إلى تحفيز تطوير AIMs. يكشف تحليل الدورة الزمنية عن زيادة كبيرة في AIMs في 30-90 دقيقة (خلل الحركة بجرعة الذروة). تعد نماذج القوارض من LIDs أداة مهمة قبل السريرية لتحديد التدخلات الفعالة المضادة لخلل الحركة.
يمثل سلائف الدوبامين L-3،4-ثنائي هيدروكسي فينيل ألانين (L-DOPA) العلاج الأكثر فعالية للأعراض الحركية لمرض باركنسون (PD)1. قد يخفف علاج L-DOPA من الأعراض الحركية المرتبطة بمرض باركنسون ولكنه يفقد فعاليته بمرور الوقت. تظهر التقلبات الحركية مثل “تذبذب التآكل” أو “تدهور نهاية الجرعة” سريريا كمدة قصيرة لتأثير جرعات L-DOPA المفردة2. في حالات أخرى ، تتكون المظاهر السريرية من حركات التواء بطيئة ومواقف غير طبيعية (خلل التوتر)3 وتحدث عندما تكون مستويات الدوبامين منخفضة (خلل التوتر العضلي خارج الفترة)4. من ناحية أخرى ، يظهر خلل الحركة الناجم عن L-DOPA (LID) عندما تكون مستويات الدوبامين في البلازما والدماغ مرتفعة5.
تنتج LIDs آثارا جانبية منهكة تشمل المضاعفات الحركية مثل حركات الكوريفورم وخلل التوتر والباليستية6. بمجرد إنشائها ، تحدث LIDs بعد كل إدارة L-DOPA. تحدث المضاعفات الحركية في 40٪ -50٪ من مرضى PD الذين يخضعون لعلاج L-DOPA لمدة 5 سنوات ، ويزداد معدل الإصابة على مر السنين7. على الرغم من أن الآليات الفيزيولوجية المرضية المشاركة في تطوير LIDs في مرضى PD لم يتم توضيحها بالكامل بعد ، إلا أن مدى إزالة التعصيب الدوبامين ، وإدارة L-DOPA النابضة ، والتغيرات النهائية في البروتينات والجينات المخططة ، والتشوهات في أنظمة الإرسال غير الدوبامين هي عوامل تساهم في تطوير هذه الآثار الجانبية غير المرغوب فيها6،8،9،10.
السم العصبي 6-هيدروكسي دوبامين (6-OHDA) هو أداة مميزة جيدا لدراسة PD في القوارض11،12،13،14. نظرا لأن 6-OHDA لا يعبر الحاجز الدموي الدماغي ، فيجب حقنه مباشرة في المسار الأسود. 6-استنفاد الدوبامين الناجم عن OHDA يعتمد على التركيز والموقع15. يمكن أن يؤدي الإعطاء أحادي الجانب ل 6-OHDA في حزمة الدماغ الأمامي الإنسي (MFB) إلى تلف نيغروسترياتي شديد (>90٪) في القوارض16،17،18،19. يؤدي الإعطاء المزمن ل L-DOPA إلى القوارض الشديدة من جانب واحد 6-OHDA إلى ظهور حركات تشبه خلل الحركة تسمى الحركات اللاإرادية غير الطبيعية (AIMs). تشترك الحركات الشبيهة بخلل الحركة في القوارض في آليات جزيئية ووظيفية ودوائية مماثلة تتعلق ب LIDs في مرضى PD5. لذلك ، فإن الجرذان6-OHDA 20 والفئران21 هي نماذج قيمة قبل السريرية لدراسة LID. عند علاجها بشكل مزمن (7-21 يوما) بجرعات علاجية من L-DOPA (5-20 مجم / كجم) ، تظهر الجرذان والفئران المصابة ب 6-OHDA من جانب واحد تطورا تدريجيا ل AIMs التي تؤثر على عضلات الأطراف الأمامية والجذع والفم والوجه المقابلة للآفة17،18،19،20،22،23،24 . يتم تقديم هذه الحركات في دورة زمنية مشابهة لخلل الحركة الناجم عن جرعة الذروة الناجم عن L-DOPA في مرضى PD25 وتتميز بحركات فرط الحركة وخلل التوترالعضلي 5. عادة ما يتم تسجيل AIMs بناء على شدتها (على سبيل المثال ، عند وجود AIM محدد) والسعة (على سبيل المثال ، تتميز بسعة كل حركة)5،23،25.
6-نماذج القوارض المصابة ب OHDA من LIDs تقدم صلاحية الوجه (أي أن النموذج له العديد من الخصائص التي تشبه الحالة البشرية)5،11،26،27،28. ينظر إلى AIMs القوارض ، على غرار ما يحدث في مرضى PD ، على أنها حركات مفرطة الحركة (الأطراف الأمامية واللسانية) وخلل التوتر (المحوري)29 وتحاكي خلل الحركة بجرعة الذروة. على المستوى الجزيئي والوظيفي ، تشترك نماذج القوارض في العديد من الخصائص المرضية مع مرضى PD5 ، مثل تنظيم FosB / ΔFosB19،26،30،31،32،33 وناقل السيروتونين (SERT) 34،35 . فيما يتعلق بالصلاحية التنبؤية ، فإن الأدوية التي تقلل من LIDs في مرضى PD (على سبيل المثال ، مضادات مستقبلات N-methyl-D-aspartate (NMDA) أمانتادين) تقدم فعالية مضادة للجلد في نموذج القوارض22،36،37،38،39.
تم إنشاء مقياس تصنيف AIMs للقوارض بناء على أربعة أنواع فرعية من AIMs تشمل AIMs التي تؤثر على الرأس والرقبة والجذع (AIMs المحورية) ، وحركات الأطراف الأمامية المفرطة الحركة (AIMs الأطراف) ، والحركات الفموية اللسانية الشبيهة بخلل الحركة (AIMs الفموية اللسانية). على الرغم من أن الدوران المقابل (AIMs القاطرة) موجود أيضا في القوارض المصابة من جانب واحد 20،22،23،25،40 ، إلا أنه لم يتم تسجيله كحركة تشبه خلل الحركة لأنه قد لا يمثل مقياسا محددا ل LIDs 22،37،41.
هنا ، سنصف كيفية تحفيز وتحليل الحركات الشبيهة بخلل الحركة (AIMs المحورية والأطراف والفموية) في نموذج الفئران الشديدة (>90٪) من جانب واحد 6-OHDA من PD. قمنا بتنظيم بروتوكولنا بناء على الأدبيات السابقة وخبرتنا المختبرية.
يوضح هذا البروتوكول كيفية حث وتحليل AIMs في نموذج الفئران ل PD الناجم عن الحقن المجهري أحادي الجانب ل 6-OHDA في MFB. أدى الإعطاء اليومي المزمن لجرعات منخفضة من L-DOPA (5 ملغ/كغ، جنبا إلى جنب مع 12.5 ملغ/كغ من البنسيرازيد) إلى تطوير AIMs على مدى 3 أسابيع من العلاج. كشف التحليل الزمني عن زيادة كبيرة في AIMs ، ولو?…
The authors have nothing to disclose.
تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة أبحاث ساو باولو (FAPESP ، منحة 2017/00003-0). نحن ممتنون للتنسيق من أجل تحسين موظفي التعليم العالي (CAPES). نشكر الدكتور أنتوني آر ويست والدكتور هاينز شتاينر والدكتور كوي واي تسينغ على الدعم والتوجيه.
6-hydroxydopamine hydrobromide | Sigma-Aldrich, USA | H6507 | Neurotoxin that produces degeneration of catecholaminergic terminals |
Benzerazide hydrochloride | Sigma | B7283 | Peripheral dopa-decarboxylase inhibitor |
Camera Bullet IR Turbo HD (HD-TVI) 2.8mm B | HIKVISION | DS-2CE16C0T-IRP | Camera used to record all behavior |
Imipramine hidrochloride | Alfa Aesar | J63723 | Norepinephrine transporter inhibitor (NET) used to protect noradrenergic neurons from 6-OHDA |
Ketamine hydrochloride | Ceva Animal Health | Anesthesia for surgical intervention | |
L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) methyl ester (hydrochloride) | Cayman Chemical Company | 16149 | Dopamine precursor |
Mirrors | Used to observe the behavior of animals during experiments in all directions | ||
Needles 0.30 x 13 mm | PrecisionGlide | Needles used to inject drugs | |
Sodium chloride (NaCl) | Samtec | Salt | |
Syringes 1 ml Sterile | BD Plastipak | Syringes used to inject drugs | |
Transparent cylinders | Used to record animal behavior during experiments | ||
Xylazine hydrochloride | Ceva Animal Health | Sedative, analgesic and muscle relaxant for surgical intervention |