Een Quick Fenotypische Neurologische Scoring System voor het evalueren van ziekteprogressie bij de SOD1-G93A muismodel van ALS
Summary
This video protocol describes a sensitive, reliable, and quick method for evaluating the neuromuscular deficits in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.
Abstract
The SOD1-G93A transgenic mouse is the most widely used animal model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). At ALS TDI we developed a phenotypic screening protocol, demonstrated in video herein, which reliably assesses the neuromuscular function of SOD1-G93A mice in a quick manner. This protocol encompasses a simple neurological scoring system (NeuroScore) designed to assess hindlimb function. NeuroScore is focused on hindlimb function because hindlimb deficits are the earliest reported neurological sign of disease in SOD1-G93A mice. The protocol developed by ALS TDI provides an unbiased assessment of onset of paresis (slight or partial paralysis), progression and severity of paralysis and it is sensitive enough to identify drug-induced changes in disease progression. In this report, the combination of a detailed manuscript with video minimizes scoring ambiguities and inter-experimenter variability thus allowing for the protocol to be adopted by other laboratories and enabling comparisons between studies taking place at different settings. We believe that this video protocol can serve as an excellent training tool for present and future ALS researchers.
Introduction
Sinds de ontwikkeling in het midden 1990 van het SOD1 G93A-transgeen muismodel is de meest gebruikte diermodel van amyotrofe laterale sclerose (ALS) 1. Dit transgeen muismodel werd genetisch gemanipuleerd om een gemuteerde vorm van de humane Cu / Zn superoxide dismutase 1 (SOD1) gen herbergt de ALS geassocieerde glycine alanine mutatie op aminozuur 93 (G93A) tot overexpressie. De G93A mutatie is één van vele mutaties in het SOD1 gen die samen samenstelling ongeveer 1 5 van familiale ALS gevallen 2.
De SOD1-G93A model is een werkpaard van ALS geneesmiddelontwikkeling onderzoek, omdat naast de duidelijke genetische link ALS het recapituleert vele pathologische kenmerken van ALS bij de mens als motor neuron verlies, progressieve spierzwakte en atrofie, met eventuele verlamming en dood 3. Hoewel, zoals vaak het geval is bij transgene diermodellen, is er een inherente biological variabiliteit geassocieerd met SOD1-G93A muizen. Scott et al. hebben vastgesteld dat cohorten van tenminste 24-nest aangepaste genderevenwichtige muizen nodig in drug efficacy studieontwerpen om het geluid gemaakt door de biologische variabiliteit 4 overwinnen. Het grote aantal benodigde dieren in deze studies in combinatie met agressieve progressie van de ziekte en de behoefte aan dagelijkse controle verbiedt het gebruik van ingewikkelde, tijdrovende en mogelijk belastend technieken voor het meten neuromusculaire sterkte en functie (bijvoorbeeld, elektromyografie grijpkracht, rotorod , etc.). In plaats daarvan wijst hij op de noodzaak van een in-vivo-screening tool die betrouwbaar beoordeelt de neuromusculaire functie van SOD1-G93A muizen op een snelle manier.
Bij ALS TDI werd een protocol ontwikkeld dat zorgt voor een betrouwbare beoordeling van de neuromusculaire functie van SOD1-G93A muizen in minder dan 30 seconden per muis op het gemiddelde. Dit protocol encompasses dagelijkse evaluatie van achterbeen functie met behulp van een eenvoudig neurologisch scoresysteem (NeuroScore), die wordt beschreven in dit rapport in de pers en in de video. NeuroScore is gericht op het achterbeen functie omdat achterbeen tekorten zijn de vroegste gerapporteerde neurologische tekenen van de ziekte in SOD1-G93A muizen 5,6. Verder, het protocol ontwikkeld door ALS TDI levert een onpartijdige beoordeling van de aanvang van de parese (lichte of gedeeltelijke verlamming), progressie en de ernst van de verlamming en het is gevoelig genoeg om drugs veroorzaakte veranderingen in de progressie van de ziekte te identificeren.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit verslag beschrijven we een snelle en eenvoudige video protocol dat, indien juist toegepast, kan op betrouwbare beoordeling van de progressie van de ziekte in SOD1 G93A-muizen en identificeren drugs geïnduceerde veranderingen. Terwijl verschillende groepen fenotypische scoring systemen voor SOD1-G93A muizen 8-10 hebben ontwikkeld, ze vaak niet voldoende informatie over de procedure te bieden en zijn ontoereikend voor replicatie. Hierdoor worden scoresystemen zelden gebruikt buiten de specifieke groep d…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to acknowledge Beth Levine for critically reviewing the manuscript, Valerie Tassinari for developing the genotyping protocol, and Matt Ferola and Carlos Maya for their exceptional animal care.
Materials
| B6SJLTgN(SOD1G93A)1Gur strain | The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME | 002726 | Strain of mice used in this study |
| Breeders | Biomedical Research Models, Inc., Worcester, MA | Colony maintainance | |
| Scale | Navigator OHAUS, Parsippany, NJ | Model N14120 | Used to weigh mice |
| Nutra-GelH | Bio-Serv, Flemington, NJ | #S4798 | Wet food provided to sick mice |
| Irradiated Lab Animal Diet | Harlan, Indianapolis, IN | 2918-111914M | Chow diet |
| Lab-grade Sani-chips | Harlan Teklad, Indianapolis, IN | 7090 | Bedding |
| JMPH | SAS Institute, Inc., SAS Campus Drive, Cary, NC | v10.0.2 | Statistical software |
| Microsoft Excel | Microsoft, One Microsoft Way, Redmond, WA | Excel 2013 (v 15.0) | Spreadsheet software |
| GraphPad Prism 5 | GraphPad software Inc., La Jolla, CA | v5.4 | Graphing software |
| Mouse Huts | Bio-Serv, Flemington, NJ | K3272 | For environmental enrichment |
Referências
- Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264 (5166), 1772-1775 (1994).
- Rosen, D. R., et al. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature. 362 (6415), 59-62 (1993).
- Gurney, M. E. The use of transgenic mouse models of amyotrophic lateral sclerosis in preclinical drug studies. J Neurol Sci. 152, Suppl. 1 (6415), (1997).
- Scott, S., et al. Design, power, and interpretation of studies in the standard murine model of ALS. Amyotroph Lateral Scler. 9 (1), 4-15 (2008).
- Hegedus, J., Putman, C. T., Gordon, T. Time course of preferential motor unit loss in the SOD1 G93A mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Neurobiol. Dis. 28 (2), 154-164 (2007).
- Gordon, T., Ly, V., Hegedus, J., Tyreman, N. Early detection of denervated muscle fibers in hindlimb muscles after sciatic nerve transection in wild type mice and in the G93A mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Neurol. Res. 31 (1), 28-42 (2009).
- Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264 (5166), 1772-1775 (1994).
- Kim, K., Moore, D. H., Makriyannis, A., Abood, M. E. AM1241, a cannabinoid CB2 receptor selective compound, delays disease progression in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Eur. J. Pharmacol. 542 (1-3), 1-3 (2006).
- Weydt, P., Hong, S. Y., Kliot, M., Moller, T. Assessing disease onset and progression in the SOD1 mouse model of ALS. Neuroreport. 14 (7), 1051-1054 (2003).
- Azari, M. F., et al. Behavioural and anatomical effects of systemically administered leukemia inhibitory factor in the SOD1(G93A G1H) mouse model of familial amyotrophic lateral sclerosis. Brain Res. 982 (1), 92-97 (2003).
- Guan, Y., et al. Thiazolidinediones expand body fluid volume through PPARgamma stimulation of ENaC-mediated renal salt absorption. Nat. Med. 11 (8), 861-866 (2005).
- Savcheniuk, O. A., et al. The effect of probiotic therapy on development of experimental obesity in rats caused by monosodium glutamate. Fiziol. Zh. 60 (2), 63-69 (2014).
- Smittkamp, S. E., Brown, J. W., Stanford, J. A. Time-course and characterization of orolingual motor deficits in B6SJL-Tg(SOD1-G93A)1Gur/J mice. Neurociência. 151 (2), 613-621 (2008).
- C, M., Gurney, M. E. A low expressor line of transgenic mice carrying a mutant human Cu,Zn superoxide dismutase (SOD1) gene develops pathological changes that most closely resemble those in human amyotrophic lateral sclerosis. Acta Neuropathol. 93 (6), 537-550 (1997).
- Wegorzewska, I., Baloh, R. H. TDP-43-based animal models of neurodegeneration: new insights into ALS pathology and pathophysiology. Neurodegener. Dis. 8 (4), 262-274 (2011).
- Hatzipetros, T., et al. C57BL/6J congenic Prp-TDP43A315T mice develop progressive neurodegeneration in the myenteric plexus of the colon without exhibiting key features of ALS. Brain Res. 1584, 59-72 (2014).
