Impairment in olfactory function is a common feature in many neurodegenerative disorders including Parkinson, Alzheimer, and Huntington diseases. In the present article, we describe a set of tests for assessing olfaction discrimination and detection in mice that can be used to measure olfactory abilities in mouse models of neurodegenerative diseases.
In many neurodegenerative diseases and particularly in Parkinson’s disease, deficits in olfaction are reported to occur early in the disease process and may be a useful behavioral marker for early detection. Earlier detection in neurodegenerative disease is a major goal in the field because this is when neuroprotective therapies have the best potential to be effective. Therefore, in preclinical studies testing novel neuroprotective strategies in rodent models of neurodegenerative disease, olfactory assessment could be highly useful in determining therapeutic potential of compounds and translation to the clinic. In the present study we describe a battery of olfactory assays that are useful in measuring olfactory function in mice. The tests presented in this study were chosen because they measure olfaction abilities in mice related to food odors, social odors, and non-social odors. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of Parkinson’s disease as well as in testing potential disease-modifying therapies.
Olfaktorisk dysfunktion er knyttet til en række neurodegenerative sygdomme, herunder Parkinsons sygdom (PD), Alzheimers sygdom og Huntingtons sygdom 1. I PD, olfaktoriske nedskrivninger omfatter underskud i lugt identifikation, detektion og diskrimination og findes i op til 70-95% af patienterne 2-5. Disse underskud kan forud kardinalen motoriske symptomer på PD med op til 4 år, hvilket indikerer, at olfaktoriske dysfunktion kan signalere de tidlige stadier af PD 6-10. Den tidlige forekomst af olfaktoriske underskud i PD har ført til en stor interesse i olfaktoriske dysfunktion og de underliggende mekanismer, der er involveret. I prækliniske undersøgelser udført på gnavere, kan olfaktoriske dysfunktion være en følsom resultat foranstaltning til at forudsige det terapeutiske potentiale af nye terapeutiske strategier.
Mange tests er blevet designet og flittigt brugt til at karakterisere sensomotoriske nedskrivninger i gnavermodeller af PD og til TESt det terapeutiske potentiale af nye behandlinger 11-15. Selvom olfaktoriske underskud er veldokumenterede i PD, olfaktoriske funktion er ikke blevet målt rutinemæssigt i mange modeller. Dette synspunkt ændrer dog med opdagelsen af genetiske former for PD og mere accepteret tanken om, at PD er en systemisk lidelse, der rammer mere end bare sensomotoriske funktion. I øjeblikket er der talrige undersøgelser i genetiske musemodeller af PD og andre neurodegenerative lidelser, der nu omfatter analyse af lugtesansen i karakteriseringen 16-24. I betragtning af den stigende interesse af olfaktoriske dysfunktion i neurodegenerative sygdomme, vi forsøgt at samle et batteri af olfaktoriske test, der kan anvendes til at karakterisere nye modeller af neurodegeneration samt teste potentielle sygdomsmodificerende behandlinger i prækliniske studier. De er beskrevet i nærværende undersøgelse test er blevet brugt i både karakterisering og prækliniske studier 18,25.
Testene highlighted i denne undersøgelse har vist sig at være følsom påvisning olfaktoriske dysfunktion i et hyppigt anvendt alfa-synuclein overudtrykker muse-model af Parkinsons sygdom 18. De omfatter den begravede pellet testen 26,27, en tilpasset version af blokken testen 23,24,28,29 og tilvænning / dishabituation test 30. Det er vigtigt at bemærke, at der er flere tilpasninger i de i denne undersøgelse test, der er følsomme foranstaltninger af olfaktoriske funktion i mus, dem fremhævet i denne undersøgelse, er testene vores laboratorium har den største erfaring med og rutinemæssigt bruger.
Hver af de i denne undersøgelse test måler forskellige aspekter af olfaktoriske funktion i mus. Den begravede pille test måler mad motivation aspekt af lugtesansen, at afprøve, om sultne (fødevarer begrænset, ikke mad berøvet) mus til påvisning af en spiselig stykke sødet korn begravet under sengetøj. Blokken test måler mere af det sociale aspekt af olfaktoriske funktion, teste evnen af mus til at skelne mellem deres egen duft og af en conspecifikt. Den tilvænning / dishabituation test vurderer evne af musen til at skelne mellem kendte og nye, uskadelige dufte. Brug af flere test er vigtig, når der kendetegner en ny model, fordi uregelmæssigheder i fødevarer motivation eller frygt kunne bidrage til observerede forskelle i mutant mus sammenlignet med kontrolgruppen. For eksempel, hvis kun blokken testen udføres og nedsat sniffing af blokken, der har lugt af en anden mus observeres, er det uklart, om der er en olfactory underskud eller en forøget frygt reaktion på conspecifikt som kan føre til undgåelse af denne blok. Når flere tests udføres og underskud overholdes i alle test, det støtter en fortolkning af olfaktoriske værdiforringelse. Men hvis der observeres forskelle i kun én test, men ikke de andre, så der kan være en mere subtil olfaktoriske nedskrivninger, men det vil være afgørende for at udelukke andre forklaringer (dvs. øget frygt eller reduceret mad motivation). Yderligere vigtige faktorer at huske på, når afprøvning olfaktoriske funktion mus omfatter baggrunden stamme og køn mus. Forskellige genetiske baggrund stammer (dvs. C57BL / 6, DBA, etc.) kan have dybtgående virkninger på museadfærd derfor anbefales det at tilpasse hver protokol i vildtype mus af den samme baggrund, før du udfører hele eksperimentet. Det anbefales også, at mandlige og kvindelige mus testes adskilt fra hinanden, fordi den mandlige olfaktoriske system er højly følsom over for kvinder i østrus og olfaktoriske påvisning af en kvinde i estrale kan interferere med performance i alle tre prøver.
Nogle af trinene er helt afgørende at følge, når test af lugtesansen hos mus. Det er vigtigt at være bekendt med lugte forsøgslederen er indfører dyrene. Iført handsker til de procedurer, der er afgørende, og hyppige skift af handsker mellem dyr er påkrævet. Det er altid en god praksis for forsøgslederen ikke at bære Köln eller parfume på lugtesansen testdage. Mens nogle dele af proceduren er ufleksible, er der andre dele, der kan ændres og tilpasses, uden at gyldigheden eller testens sensitivitet. For eksempel kan antallet af tilvænnings- forsøg forøges eller formindskes afhængigt af stammen af mus testes, og hvor hurtigt de vænne på stimuli. Den største begrænsning af disse tests er, at de alle er drevet af en form for motivation, det være sig fødevarer eller sociale, gørdet vanskeligt helt at udelukke uoverensstemmelser i motivation som en forklaring, når en ændret respons observeret. Dette kan minimeres ved at analysere yderligere parametre, såsom aktivitet under afprøvning og tid til at nærme stimuli.
Når mestrer, kan testene nemt bruges til at undersøge fænotypen af nye musemodeller for neurodegenerativ sygdom. Desuden kan de forsøg, der har den højeste effekt skal medtages i prækliniske studier teste potentielle lægemidler (for eksempel se ref. 25).
The authors have nothing to disclose.
This protocol follows any and all animal care and use guidelines and regulations set by IACUC at the University of Cincinnati. This work is funded by NIH/NINDS NS07722 and the Gardner Family Center for Parkinson’s Disease and Movement Disorders.
Cap'n Crunch | Quaker Oats | 3E+10 | |
Wooden Blocks | Lara’s Crafts | 10144 | |
Flavor Extracts | Kroger | Almond: 011110664716 | |
Anise: 011110615619 | |||
Banana: 011110669919 | |||
Coconut: 011110669889 | |||
Lemon: 011110669957 | |||
Orange: 0011110669964 | |||
Tissue Cartridges | Sigma-Aldrich | Z672122-500EA | Manufactured by Simport no: M490-2 |
Cotton Balls | Kroger | 1.1111E+10 | |
Mouse Cages | Ancare | 19 x 29 x 12.7 cm | |
Camcorder | Sony | HDR-HC9 | |
MiniDV Tapes | Sony DVC premium | 2.7243E+10 | 60 minute long play |