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.
Olfactory dysfunktion är kopplad till ett antal neurodegenerativa störningar inklusive Parkinsons sjukdom (PD), Alzheimers sjukdom och Huntingtons sjukdom 1. I PD, lukt nedskrivningar inkluderar underskott i lukt identifiering, spårning, och diskriminering och finns i upp till 70-95% av patienterna 2-5. Dessa underskott kan föregå de kardinal motoriska symtomen vid PS med upp till 4 år, vilket tyder på att lukt dysfunktion kan signalera ett tidigt skede av PD 6-10. Den tidiga förekomsten av lukt underskott i PD har lett till ett stort intresse för lukt dysfunktion och de bakomliggande mekanismerna. I prekliniska studier på gnagare, kan lukt dysfunktion vara en känslig effektmått för att förutsäga den terapeutiska potentialen av nya terapeutiska strategier.
Många tester har utformats och i stor utsträckning används för att karaktärisera sensomotoriska funktionsnedsättningar i gnagarmodeller av PD och test den terapeutiska potentialen av nya behandlingar 11-15. Även om lukt underskott är väl dokumenterade i PD, luktfunktion har inte rutinmässigt i många modeller. Denna uppfattning förändras dock med upptäckten av genetiska former av PD och mer accepterat föreställningen att PD är en systemisk sjukdom som drabbar mer än bara sensomotorisk funktion. För närvarande finns det många studier i genetiska musmodeller av PD och andra neurodegenerativa sjukdomar som nu omfattar analys av lukt i karakteriseringen 16-24. Med tanke på det växande intresset för lukt dysfunktion i neurodegenerativa sjukdomar, försökte vi sätta ihop ett batteri av lukttest som kan användas för att karakterisera nya modeller av neurodegeneration samt testa potentiella sjukdomsmodifierande terapier i prekliniska studier. De tester som beskrivs i den aktuella studien har använts i både karakterisering och prekliniska studier 18,25.
Testerna highlighted i denna studie har visat sig vara känsliga för att upptäcka lukt dysfunktion i en ofta utnyttjad alfa-synuklein överuttryck musmodell av Parkinsons sjukdom 18. De innefattar det begravda pelleten testet 26,27, en anpassad version av blocket testet 23,24,28,29 och tillvänjning / dishabituation testet 30. Det är viktigt att notera att det finns flera anpassningar av de prov som beskrivs i denna studie som är känsliga mått på lukt funktion i möss, de som lyfts fram i denna studie är testerna vårt laboratorium har mest erfarenhet och rutinmässigt använda.
Var och en av de provningar som beskrivs i denna studie mäter olika aspekter av luktfunktion hos möss. Den begravda pelletstestet mäter maten motivationen aspekten av lukt, testa förmågan för hungriga (livsmedel begränsad, inte mat berövade) möss för att upptäcka en välsmakande bit av sötad spannmål begravd under sängar. Blocket test mäter mer om den sociala aspekten av luktfunktion, testa förmågan hos möss för att skilja mellan sin egen doft och det av en conspecific. Den tillvänjning / dishabituation Testet bedömer förmågan hos musen att diskriminera mellan bekanta och nya, oskadliga dofter. Använda flera tester är viktigt när kännetecknar en ny modell, eftersom avvikelser i livsmedels motivation eller rädsla kan bidra till skillnader som observerats i muterade möss jämfört med kontroller. Till exempel, om bara block testet utförs och minskade sniffa på blocket som har lukten av en annan mus observeras, är det oklart om det finns ett olfactory underskott eller ett förstärkt rädsla svar på konspecifikt som kan leda till undvikande av detta block. När flera tester utförs och underskott observeras i alla tester, stöder starkt en tolkning av luktnedsättning. Om skillnader kan observeras i bara ett test, men inte de andra så kan det finnas en mer subtil luktnedsättning, men det kommer att bli nödvändigt att utesluta andra förklaringar (dvs ökad rädsla eller reducerad mat motivation). Andra viktiga faktorer att tänka på när man testar luktfunktions möss inkluderar bakgrunds stam och kön av möss. Olika genetiska bakgrunds stammar (dvs. C57BL / 6, DBA, etc.) kan få långtgående effekter på mus beteende därför rekommenderas att anpassa varje protokoll i vildtyp möss av samma bakgrund innan du utför hela experimentet. Det rekommenderas också att manliga och kvinnliga möss testas separat från varandra eftersom det manliga luktsystemet är högly känslig för kvinnor i estrous och lukt upptäckt av en kvinna i estrous kan störa prestanda i alla tre testerna.
Vissa steg är helt avgörande för att följa när man testar olfaction i möss. Det är viktigt att vara medveten om de lukter försöksledaren introducerar till djuren. Att bära handskar för förfarandena är viktigt och frekvent byte av handskar mellan djur krävs. Det är alltid en god praxis för försöksledaren inte bära cologne eller parfym på lukttestdagar. Medan vissa delar av förfarandet är oflexibla, det finns andra delar som kan ändras och anpassas utan att giltigheten eller testets känslighet. Exempelvis kan ökas antalet tillvänjnings prövningar eller minskas beroende på den stam av möss som testas och hur snabbt de vänja till de stimuli. Den huvudsakliga begränsningen av dessa tester är att de är alla drivna av någon form av motivation, vara det livsmedel eller socialt, vilket gördet svårt att helt utesluta avvikelser i motivation som en förklaring när en förändrad respons observeras. Detta kan minimeras genom att analysera ytterligare parametrar, såsom aktivitet under testning och tid att närma stimuli.
När behärskar, kan testerna enkelt användas vid prövningen av fenotypen av nya musmodeller av neurodegenerativ sjukdom. Dessutom kan de prov som har den högsta effekt inkluderas i prekliniska studier testa potentiella terapeutiska medel (till exempel 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 |