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신경과학

파킨슨 병의 쥐 모델에서 레보도파 유도 운동 장애의 유도 및 평가

Published: October 14, 2021
doi:
10.3791/62970
, ,
1Department of Translational Neuroscience, College of Human Medicine,Michigan State University, 2Hauenstein Neuroscience Center, Mercy Health Saint Mary’s

Summary

이 글은 파킨슨병의 래트 모델에서 레보도파로 인한 운동이상증을 유도하고 평가하는 방법을 설명한다. 이 프로토콜은 운동 이상과 운동 장애 행동의 범위, 둘 다 강도와 빈도에 관한 자세한 정보를 제공하여이 충족되지 않은 의학적 필요를 목표로하는 치료법을 테스트 할 수있는 신뢰할 수있는 도구를 제공합니다.

Abstract

레보도파 (L-DOPA)는 파킨슨 병 (PD) 운동 증상을 치료하는 데 사용되는 황금 표준 치료법으로 남아 있습니다. 그러나 L-DOPA-유도 운동 장애 (LIDs)로 알려진 원치 않는 비자발적 운동은이 도파민 전구체를 장기간 사용하면 발생합니다. LID의 발생률은 치료 후 10-15 년 이내에 PD를 가진 개인의 약 90 %로 확대되는 것으로 추정됩니다. 이 질병의 메커니즘을 이해하고 새롭고 효과적인 항 운동 장애 치료법을 개발하려면 치료 중재의 전임상 테스트를위한 일관되고 정확한 모델링이 필요합니다. PD의 래트 모델에서 6-OHDA-유도된 니그랄 병변에 이어 LIDs의 신뢰할 수 있는 유도 및 포괄적인 평가를 위한 상세한 방법이 여기에 제시된다. 쥐의 신뢰할 수있는 LID 평가는 PD를 가진 개인에 대한이 일반적인 치료 유발 부담을 줄이거 나 제거하는 데 중점을 둔 새로운 치료법을 테스트하기 위해 실험실 전체에서 쉽게 활용할 수있는 강력한 도구를 제공합니다.

Introduction

레보도파 (L-DOPA)가 PD 1,2를 가진 개인을위한 치료법으로 처음 도입 된 지 50 년이 넘었지만 파킨슨 병 운동 증상에 대한 가장 효과적인 치료법으로 남아 있습니다. PD와 관련된 임상 운동 증상은 흑질(SN) 파콤파에서 도파민(DA) 뉴런의 손실로부터 비롯되며, 선조체에서 이용가능한 도파민의 극적인 감소를 초래한다. L-DOPA는 삼중항 DA 수준을 효과적으로 회복시켜 질병 초기에 운동 효과를 가져옵니다 3,4. 부적절하게, 장기간 치료로, PD를 가진 대부분의 개인은 무도병, 근긴장 이상증 및 무취증을 포함하여 L-DOPA 유도 운동 장애 (LID)를 개발할 것이며, 이는 종종 일상 생활의 활동에 큰 영향을 미칩니다 5,6,7.

설치류에서 LID의 여러 행동 모델이 존재하지만, LID의 모델링 및 행동 평가의 차이는 실험실 간의 결과의 재현성과 전임상 PD 연구를위한 이러한 실험 도구의 신뢰성에 의문을 제기했습니다. 임상 운동 장애 전문가8과 공동으로 개발 된 현재의 프로토콜은 LID 유도 및 등급을위한 간단한 방법이며 6-하이드록시도파민 (6-OHDA)을 활용한 PD의 래트 모델에 사용하기에 적합합니다 9,10 유도 일측성 니그랄 병변. 여기에 제공된 LID 등급 척도에는 다양한 개별 신체 부위에서 운동 장애 행동의 강도와 빈도에 대한 점수가 포함됩니다. 실험의 워크플로우 최적화와 파킨슨병 및 운동장애 동물의 적절한 관리 및 취급에 관한 관련 정보도 제공됩니다.

Protocol

여기에 제시된 동물들은 제도적 지침에 따라 유지되고 처리되었습니다. 모든 동물 절차는 연방 및 주 규정에 따라 미시간 주립 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)의 승인을 받았습니다. 1. 6-OHDA 병변 상태의 약물 없는 확인 자세 꼬리 걸이 검사11,12,13참고: 실험 대상자(예: 남?…

Representative Results

파킨슨 쥐의 LID는 근긴장 이상, 운동 과다 및 고정 관념 행동을 포함한 비정상적인 비자발적 운동 (AIMs)의 범위로 나타날 수 있습니다. 이러한 거동에 대한 LID 등급 기준은 강도(표 1) 및 빈도(표 2)를 모두 포함하도록 여기에 제시되어 있다. 이것은 각 평가 시점에서 이러한 행동에 참여한 데 소요된 시간의 양(빈도)과 품질(강도)을 모두 반영하는 각 래트에 대한 전반적인 LI…

Discussion

여기에 제시된 것은 nigrostriatal DA 시스템의 일방적 인 6-OHDA 병변에 이어 파킨슨 쥐 모델에서 LID의 재현 가능한 유도 및 등급에 대한 세부 사항입니다. 설치류가 LID를 개발하지 않았고 회전 비대칭이 쥐 31에서 LID의 아날로그 일 수 있다고 생각되었지만, 쥐와 마우스 모델은 지난 20 년 동안 특징 지어 졌으며 LID 연구 15,32,33,34에 잘 받아 들여지는 도구입니다</su…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 파킨슨 병을 앓고있는 모든 사람들의 투쟁과 그들이 매일 보여주는 힘과 탄력성, 특히 KSC의 사랑하는 아버지 인 Mark Steece를 인정하고 싶습니다. 여기에 대표 된 연구는 국립 신경 장애 및 뇌졸중 연구소 (NS090107, NS110398)와 파킨슨 병 재단 국제 연구 보조금 프로그램, 현재 파킨슨 재단의 지원을 받았다. 우리는 또한 Molly VanderWerp가 그녀의 훌륭한 편집 지원에 대해 인정하고 싶습니다.

Materials

 100 Minutes Digital Timer Staples 1111764
 Compass CX Compact Scale Ohaus 30428202
5-(2-aminoethyl)-1,2,4-benzenetriol, monohydrobromide Cayman Chemicals 25330 6-OHDA is a catecholaminergic neurotoxin that is used to induce dopaminergic lesions and parkinsonian symptoms in rodents.
Allentown cages Allentown, LLC Rat900 Allentown cages provide the ability to view the rats from all sides.
BD Allergist Trays with Permanently Attached Needle BD BD 305540 For subcutaneous L-DOPA injections
Benserazide hydrochloride Sigma-Aldrich B7283 Benserazide is a peripheral decarboxylase inhibitor used with L-DOPA to to induce dyskinesia in rodent models of PD.
Glass amber scintillation vials Thermo Scientific B7921 Used for storage of L-DOPA/benserazide at -20 °C until mixed with sterile saline.
L-3,4-Dihydroxyphenylalanine methyl ester hydrochloride Sigma-Aldrich D1507 L-3,4-Dihydroxyphenylalanine methyl ester is a precursor to L-DOPA that crosses the blood-brain barrierand use to treat parkinsonian symptoms in rodents.
Paper Mate Sharpwriter Mechanical Pencils Staples 107250
Rodent nutritionally complete enrichment treats Bio-Serv F05478
Round Ice Bucket with Lid, 2.5 L Corning 432129
Standard Plastic Clipboard Staples 1227770
Steel wired 6' long movable shelving units Uline H9488 Width/Height can be adjusted to need/number of rats per experiment
Sterile Saline 0.9% Covidien/Argyle 1020 For mixing with L-DOPA/benserazide prior to subcutaneous injections.
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Levodopa-induced DyskinesiaParkinson’s DiseaseRat ModelInductionAssessmentRating ScaleAnimal ModelL-DOPABenserazideSubcutaneous Injection

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Caulfield, M. E., Stancati, J. A., Steece-Collier, K. Induction and Assessment of Levodopa-induced Dyskinesias in a Rat Model of Parkinson’s Disease. J. Vis. Exp. (176), e62970, doi:10.3791/62970 (2021).
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