מודלים מכרסמים של dyskinesias המושרה על ידי L-DOPA הם כלים שלא יסולא בפז כדי לזהות התערבויות טיפוליות כדי להחליש את הפיתוח או להקל על הביטויים המופיעים עקב מתן חוזר ונשנה של L-DOPA. פרוטוקול זה מדגים כיצד לגרום ולנתח תנועות דמויות דיסקינטיות במודל החולדות החד-צדדיות עם 6-OHDA של מחלת פרקינסון.
דיסקינזיות הנגרמות על-ידי L-DOPA (LIDs) מתייחסות לסיבוכים מוטוריים הנובעים ממתן ממושך של L-DOPA לחולי פרקינסון (PD). הדפוס הנפוץ ביותר שנצפה במרפאה הוא דיסקינזיה במינון שיא המורכבת מביטויים קליניים של תנועות כורייפורמיות, דיסטוניות ובליסטיות. מודל החולדות 6-hydroxydopamine (6-OHDA) של מחלת פרקינסון מחקה מספר מאפיינים של LIDs. לאחר מתן L-DOPA חוזר ונשנה, חולדות עם 6 נגעים של OHDA מציגות תנועות דמויות דיסקינטיות (למשל, תנועות לא רצוניות חריגות, AIMs). פרוטוקול זה מדגים כיצד לגרום ולנתח AIMs בחולדות עם 6-OHDA נגע עם 90%-95% דלדול דופמינרגי במסלול nigrostriatal. מתן חוזר (3 שבועות) של L-DOPA (5 מ”ג/ק”ג, בשילוב עם 12.5 מ”ג/ק”ג של בנסרזיד) יכול לגרום להתפתחות של AIMs. ניתוח קורס הזמן מגלה עלייה משמעותית ב- AIMs ב 30-90 דקות (דיסקינזיה במינון שיא). מודלים מכרסמים של LIDs הם כלי פרה-קליני חשוב לזיהוי התערבויות אנטי-דיסקינטיות יעילות.
מבשר הדופמין L-3,4-דיהידרוקסיפנילאלנין (L-DOPA) מייצג את הטיפול היעיל ביותר לתסמינים המוטוריים של מחלת פרקינסון (PD)1. טיפול ב-L-DOPA עשוי להקל על תסמינים מוטוריים הקשורים למחלת פרקינסון, אך מאבד מיעילותו עם הזמן. תנודות מוטוריות כגון “תנודות שחיקה” או “הידרדרות בסוף המינון” מתבטאות קלינית כמשך זמן מקוצר של ההשפעה של מנות L-DOPA בודדות2. במקרים אחרים, ביטויים קליניים מורכבים מתנועות פיתול איטיות ותנוחות לא תקינות (דיסטוניה)3 ומתרחשים כאשר רמות הדופמין נמוכות (דיסטוניה מחוץ לתקופה)4. מצד שני, dyskinesias המושרה על ידי L-DOPA (LIDs) מופיעים כאשר רמות הדופמין בפלזמה ובמוח גבוהות5.
LIDs מייצרים תופעות לוואי מתישות הכוללות סיבוכים מוטוריים כגון choreiform, דיסטוני, ותנועותבליסטיות 6. לאחר ההתבססות, LIDs מופיעים לאחר כל מתן L-DOPA. סיבוכים מוטוריים מתרחשים אצל 40%-50% מחולי פרקינסון העוברים טיפול L-DOPA במשך 5 שנים, והשכיחות עולה עם השנים7. למרות שהמנגנונים הפתופיזיולוגיים המעורבים בהתפתחות של LIDs בחולי פרקינסון עדיין לא הובהרו במלואם, היקף ניתוק העצבים הדופמינרגי, מתן L-DOPA פועם, שינויים במורד הזרם בחלבונים ובגנים סטריאליים, וחריגות במערכות משדרים שאינן דופמין הם גורמים התורמים להתפתחות תופעות לוואי לא רצויות אלה 6,8,9,10.
הנוירוטוקסין 6-הידרוקסידופמין (6-OHDA) הוא כלי מאופיין היטב לחקר מחלת פרקינסון במכרסמים11,12,13,14. מאז 6-OHDA אינו חוצה את מחסום הדם-מוח, זה חייב להיות מוזרק ישירות לתוך המסלול nigrostriatal. דלדול דופמינרגי המושרה על ידי 6-OHDA הוא תלוי ריכוז ואתר15. מתן חד צדדי של 6-OHDA בצרור המוח הקדמי המדיאלי (MFB) יכול לגרום לנזק חמור (>90%) ניגרוסטריאטלי במכרסמים16,17,18,19. מתן כרוני של L-DOPA למכרסמים חד-צדדיים עם 6-OHDA גרם להופעת תנועות דמויות דיסקינטיות בשם תנועות לא רצוניות חריגות (AIMs). תנועות דמויות דיסקינטיקה במכרסמים חולקות מנגנונים מולקולריים, תפקודיים ופרמקולוגיים דומים הקשורים ל-LIDs בחולי פרקינסון5. לכן, חולדות20 ועכברים21 עם 6-OHDA הם מודלים פרה-קליניים חשובים לחקר LIDs. כאשר מטופלים באופן כרוני (7-21 ימים) במינונים טיפוליים של L-DOPA (5-20 מ”ג/ק”ג), באופן חד צדדי 6-OHDA חולדות ועכברים עם נגעים מראים התפתחות הדרגתית של AIMs המשפיעים על השרירים הקדמיים, תא המטען והאורופציאלי בניגוד לנגע 17,18,19,20,22,23,24 . תנועות אלה מוצגות במהלך זמן הדומה לדיסקינזיות במינון שיא המושרה על ידי L-DOPA בחולי פרקינסון25 ומאופיינות בתנועות היפרקינטיות ודיסטוניה5. AIMs מקבלים בדרך כלל ניקוד על סמך חומרתם (למשל, כאשר קיים AIM מסוים) והמשרעת (למשל, מאופיינת על ידי המשרעת של כל תנועה)5,23,25.
6-OHDA-נגע מכרסמים מודלים של LIDs להציג תוקף פנים (כלומר, המודל יש כמה מאפיינים שנראים כמו המצב האנושי)5,11,26,27,28. AIMs של מכרסמים, בדומה למה שקורה בחולי פרקינסון, נתפסים כתנועות היפרקינטית (פורלימב ואורולינגואלית) ודיסטונית (צירית)29 ומחקים דיסקינזיה במינון שיא. ברמה המולקולרית והתפקודית, מודלים של מכרסמים חולקים מאפיינים פתולוגיים רבים עם חולי פרקינסון5, כגון ויסות של FosB/ΔFosB 19,26,30,31,32,33 וטרנספורטר סרוטונין (SERT)34,35 . בנוגע לתוקף הניבוי, תרופות המפחיתות LIDs בחולי פרקינסון (למשל, אנטגוניסט קולטן N-מתיל-D-אספרטט (NMDA) אמנטדין) מציגות יעילות אנטי-דיסקינטית במודל המכרסמים 22,36,37,38,39.
סולם הדירוג של מכרסמים AIMs נוצר בהתבסס על ארבעה תתי-סוגים של AIMs הכוללים AIMs המשפיעים על הראש, הצוואר והגזע (AIMs ציריים), תנועות קדמימב היפרקינטיות (AIMs של גפיים) ותנועות אורולינגואליות דמויות דיסקינטיות (AIMs אורולינגואליות). למרות שסיבוב קונטרלטרלי (AIMs קטר) קיים גם במכרסמים נגעים חד צדדיים 20,22,23,25,40, הוא לא קיבל ניקוד כתנועה דמוית דיסקינט מכיוון שהוא עשוי שלא לייצג מדד ספציפי של LIDs 22,37,41.
במאמר זה נתאר כיצד לגרום ולנתח תנועות דמויות דיסקינטיות (AIMs ציריים, גפיים ואורולינגואליים) במודל החולדות החמורות (>90%) החד-צדדיות עם 6-OHDA של מחלת פרקינסון. ארגנו את הפרוטוקול שלנו על סמך הספרות הקודמת והמומחיות שלנו במעבדה.
פרוטוקול זה מדגים כיצד לגרום ולנתח AIMs במודל החולדות של PD המושרה על ידי מיקרו-הזרקה חד צדדית של 6-OHDA ב- MFB. מתן יומי כרוני של מינונים נמוכים של L-DOPA (5 מ”ג/ק”ג, בשילוב עם 12.5 מ”ג/ק”ג של בנסרזיד) הביא לפיתוח AIMs במהלך 3 שבועות של טיפול. ניתוח טמפורלי גילה עלייה משמעותית של AIMs, ואת מינון השיא dyskinesia הוא ציי…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר של סאו פאולו (FAPESP, מענק 2017/00003-0). אנו מודים על התיאום לשיפור כוח האדם בהשכלה הגבוהה (CAPES). אנו מודים לד”ר אנתוני ר. ווסט, ד”ר היינץ שטיינר וד”ר קואי י. צנג על התמיכה וההדרכה.
6-hydroxydopamine hydrobromide | Sigma-Aldrich, USA | H6507 | Neurotoxin that produces degeneration of catecholaminergic terminals |
Benzerazide hydrochloride | Sigma | B7283 | Peripheral dopa-decarboxylase inhibitor |
Camera Bullet IR Turbo HD (HD-TVI) 2.8mm B | HIKVISION | DS-2CE16C0T-IRP | Camera used to record all behavior |
Imipramine hidrochloride | Alfa Aesar | J63723 | Norepinephrine transporter inhibitor (NET) used to protect noradrenergic neurons from 6-OHDA |
Ketamine hydrochloride | Ceva Animal Health | Anesthesia for surgical intervention | |
L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) methyl ester (hydrochloride) | Cayman Chemical Company | 16149 | Dopamine precursor |
Mirrors | Used to observe the behavior of animals during experiments in all directions | ||
Needles 0.30 x 13 mm | PrecisionGlide | Needles used to inject drugs | |
Sodium chloride (NaCl) | Samtec | Salt | |
Syringes 1 ml Sterile | BD Plastipak | Syringes used to inject drugs | |
Transparent cylinders | Used to record animal behavior during experiments | ||
Xylazine hydrochloride | Ceva Animal Health | Sedative, analgesic and muscle relaxant for surgical intervention |