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.
Olfactorius dysfunksjon er knyttet til en rekke neurodegenerative forstyrrelser inkludert Parkinsons sykdom (PD), Alzheimers sykdom og Huntingtons sykdom 1. I PD, olfactory svekkelser inkluderer underskudd i lukt identifikasjon, deteksjon og diskriminering og finnes i opp til 70-95% av pasientene 2-5. Disse underskuddene kan komme før de Cardinal Motor symptomer på PD med opp til fire år, noe som indikerer at lukt dysfunksjon kan signalisere de tidlige stadier av PD 6-10. Den tidlige forekomsten av olfactory underskudd i PD har ført til en stor interesse i olfactory dysfunksjon og de underliggende mekanismene som er involvert. I prekliniske studier på gnagere, kan olfactory dysfunksjon være et sensitivt effektmål å forutsi den terapeutiske potensialet i nye terapeutiske strategier.
Mange tester er designet og mye brukt for å karakterisere sensorimotorisk svekkelser i gnager modeller av PD og til TESt det terapeutiske potensialet i nye behandlinger 11-15. Selv om olfactory underskudd er godt dokumentert i PD, luktesansen er ikke rutinemessig måles på mange modeller. Dette synet er i endring, men med oppdagelsen av genetiske former for PD og mer akseptert forestillingen om at PD er en systemisk sykdom som påvirker mer enn bare sensorimotor funksjon. For tiden er det en rekke studier i genetiske musemodeller av PD og andre nevrodegenerative lidelser som nå omfatter analyse av luktesans i karakterisering 16-24. Gitt den voksende interesse for olfaktoriske dysfunksjon i neurodegenerative forstyrrelser, søkte vi å montere et batteri av olfactory tester som kan benyttes for å karakterisere nye modeller for nevrodegenerasjon, så vel som test potensielle sykdomsmodifiserende behandling i prekliniske studier. Testene som er beskrevet i den foreliggende studie er blitt brukt i både karakterisering og prekliniske studier 18,25.
Testene highlighted i denne undersøkelsen har vist seg å være sensitiv påvise olfactory dysfunksjon i et hyppig benyttet alpha-synuclein overekspresjon musemodell av Parkinsons sykdom 18. De omfatter den begravde pellet test 26,27, en tilpasset versjon av blokken test 23,24,28,29, og tilvenning / dishabituation test 30. Det er viktig å merke seg at det er flere tilpasninger av de tester som er beskrevet i denne studie som er sensitive målinger av luktesansen hos mus, de som er fremhevet i denne studien er testene vårt laboratorium har mest erfaring med, og rutinemessig bruk.
Hver av testene er beskrevet i denne studie måle forskjellige aspekter av luktesansen hos mus. Den begravde pellet test måler maten motivasjon aspekt av luktesans, testing evne sulten (mat begrenset, ikke mat fratatt) mus til å oppdage en velsmakende stykke sukret frokostblanding begravd under senger. Blokken test måler mer av det sosiale aspekt av luktesansen, testing av evnen hos mus til å diskriminere mellom deres egen lukt og det av et conspecific. Den tilvenning / dishabituation test vurderer muligheten av musen til å diskriminere mellom kjente og nye, ufarlige dufter. Bruke flere tester er viktig å karakterisere en ny modell fordi uregelmessigheter i mat motivasjon eller frykt kan bidra til forskjeller observert i muterte mus sammenlignet med kontroller. For eksempel, hvis bare blokken testen er utført og redusert sniffing av blokken som har lukt av en annen mus er observert, er det uklart om det er en olfactory underskudd eller en forsterket angst som svar på conspecific som kan føre til unngåelse av at blokken. Når flere tester er utført og underskudd er observert i alle tester, støtter det sterkeste en tolkning av luktefunksjon. Men hvis forskjellene er observert i bare en test, men ikke de andre så det kan være en mer subtil luktefunksjon, men det vil være viktig å utelukke andre forklaringer (dvs. økt frykt eller redusert mat motivasjon). Andre viktige faktorer å huske på når du tester luktesansen mus inkluderer bakgrunnen belastning og sex av musene. Ulike genetisk bakgrunn stammer (dvs. C57BL / 6, DBA, etc.) kan ha betydelig effekt på mus atferd derfor anbefales det å tilpasse hver protokoll i villtype mus av samme bakgrunn før du utfører hele eksperimentet. Det er også anbefalt at hann og hunn-mus testes separat fra hverandre fordi den mannlige luktsystemet er høyly følsom for kvinner i estrous og lukte påvisning av en kvinne i estrous kan forstyrre ytelse i alle tre testene.
Noen tiltak er helt avgjørende å følge når du tester luktesans hos mus. Det er viktig å være bevisst den lukt eksperimentator innfører til dyrene. Iført hansker for prosedyrene er viktig og hyppig skifte av hansker mellom dyr er nødvendig. Det er alltid en god praksis for eksperimentator ikke å bære cologne eller parfyme på luktesans testing dager. Mens enkelte deler av fremgangsmåten, er ikke-fleksible, er det andre deler som kan modifiseres og tilpasses uten å redusere gyldigheten eller følsomheten av testen. For eksempel kan antallet tilvennigs forsøk økes eller reduseres avhengig av stammer av mus testes, og hvor raskt de tilvenne til stimuli. Den viktigste begrensning av disse testene er at de alle er drevet av en eller annen form av motivasjon, det være seg mat eller sosiale, noe som gjørdet vanskelig å helt utelukke anomalier i motivasjon som en forklaring når en endret respons observert. Dette kan minimeres ved å analysere flere parametere, slik som aktivitet under testing og tid til å nærme stimuli.
Når mestret, kan testene enkelt brukes i behandlingen av fenotypen av nye musemodeller av neurodegenerative sykdommer. I tillegg kan de testene som har høyest effekt bli inkludert i prekliniske studier testing av potensielle terapeutiske midler (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 |