I Parkinsons sykdom og bevegelse lidelser generelt, følsomme og pålitelig atferdsmessige analysene er avgjørende for å teste nye potensielle legemiddelselskap. Her beskriver vi en håndterlig batteri av motoriske tester for mus som er følsomme for varierende grad av skade på nigrostriatal system og nyttig for prekliniske studier.
Sensitive og pålitelig atferdsmessige utfallsmål er avgjørende for vurdering av mulige terapeutiske behandlinger i prekliniske studier for mange nevrodegenerative sykdommer. I Parkinsons sykdom, tester sensorimotorisk følsom for varierende grad av nigrostriatal dysfunksjon er fundamentale for å teste effekten av potensielle terapeutika. Eksisterer pålitelige og ganske elegant motoriske tiltak for rotter, men mange av disse testene måler sensorimotor asymmetri i rotte og er ikke helt egnet for de nyere genetiske musemodeller av PD. Vi har satt sammen et batteri av motoriske tester inspirert av sensitive tester på rotter og tilrettelagt for mus. Testen batteri fremhevet i denne studien er valgt for a) sin følsomhet i et bredt utvalg av musemodeller av PD, b) at det er enkelt å implementere i en undersøkelse, og c) dets lave kostnad. Disse testene har vist seg nyttig ved karakterisering av nye genetiske musemodeller av PD, så vel som i testing potential sykdomsmodifiserende terapi.
Parkinsons sykdom (PD) er en svekkende nevrodegenerativ lidelse primært kjennetegnet ved progressivt tap av dopaminerge neuroner i substantia nigra og utvikling av Lewy-legeme inneslutninger i sentrale og perifere systemer. Pasienter lider av sensorimotor nedskrivninger, inkludert bradykinesi, tremor, rigiditet og postural ustabilitet som forverres over tid. Selv om sjeldne, familiære former av sykdommen oppdaget i løpet av de siste 15 årene har ført til identifisering av viktige nye mål for potensielle sykdomsmodifiserende terapi. Mutasjoner i gener som koder for alfa-synuclein, Parkin, DJ-en, LRRK2, og ATP13A2 blant annet markere utviklingen av en ny "generasjon" av dyremodeller av PD, genetiske musemodeller.
Utmerket ikke-stoff-indusert atferdsmessige tiltak finnes for grundig studert ensidig 6-hydroxydopamine (6-OHDA) rotte modell av PD. Disse inkluderer tester for lem-bruk asymmetri, bevegelseinitiering, somatosensory omsorgssvikt, nådde evner, og mer nylig ultralyd vocalizations 1-6. Disse testene er følsom for varierende grad av nigrostriatal dopamin nervecellen tap og har vært brukt mye til å evaluere effekten av ulike typer potensielle legemiddelselskap 7-11. Men med den genetiske musemodeller det ikke er en klar enighet om de beste motoriske tester for å bruke eller hvor mange å bruke. Dette er problematisk å karakterisere en roman genetisk mus modell, i prekliniske studier, og når jeg prøver å gjøre sammenligninger mellom modeller. I løpet av det siste tiåret har vi jobbet med å sette sammen et batteri av motoriske tester for mus som ligner på det som har vært brukt med hell i rotter. Testene som er beskrevet i denne artikkelen har blitt brukt til å karakterisere en rekke genetiske musemodeller av PD og brukes i dag i prekliniske studier testing romanen potensielle legemiddelselskap 12.
De mest vanlige tester brukerd å vurdere motorisk funksjon hos mus er aktivitet i det åpne feltet og rotarod test av samordning 13.. Selv om begge disse testene er automatisert, relativt enkle å bruke og gir informasjon om sensorimotor funksjon, mangler de ofte sensitivitet for å oppdage subtile endringer i nigrostriatal dopamin systemet. For eksempel, gjør parkin mangelfull mus med subtile forandringer i dopamin funksjon ikke vise nedskrivninger på rotarod men displayet motoriske svekkelser på en utfordrende bjelke test 14. I tillegg, viste mus behandlet med moderate doser av neurotoksinet 1-metyl-4-fenyl-1 ,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) ikke viser svekkelser på rotarod men har ingen signifikant endring i gangart og svekkelser på en invertert grid test 15. Derfor kan studier som bruker bare rotarod for fenotypisk vurdering savner mer subtile nedskrivninger. En optimal tilnærming, etter vår mening, til atferdsmessige karakterisering er en som inkluderer en BAn om batteriet av tester som er følsomme for ulike aspekter av sensorisk og motorisk funksjon, og subtile endringer i basalgangliene funksjon 13-15. Her beskriver vi hvordan å måle og analysere sensorimotor funksjon hos mus ved hjelp av en utfordrende bjelke traversering test, en test av spontan aktivitet i sylinderen, og en respons på sensoriske stimuli test.
I den foreliggende studien viser vi hvordan du utfører og analysere tre nyttige tester av sensorisk funksjon hos mus. Disse inkluderer den utfordrende stråle, spontan aktivitet i sylinderen, og respons på sensoriske stimuli (lim fjerning). Disse testene ble valgt av følgende grunner 1) vi og andre har funnet dem til å være svært følsom for varierende grad av nigrostriatal dopaminerg dysfunksjon i genetiske musemodeller 14,16-18, 2) bare en kort mengde trening er nødvendig for strålen og håndtering for responsen til sensoriske stimuli tester og gang trent assayene kan utføres i ett testsesjon, og 3) prisen på utstyret som trengs for å utføre testene er ganske lav sammenlignet med kjøp mer automatisert utstyr som for eksempel rotarod og åpen feltet kamre.
Den utfordrende beam test er ikke bare nyttig på å oppdage motor ytelse og koordinering underskudd i genetiske musemodeller av PD, men er også nyttig in avdekke svekkelser i 1-metyl-4-fenyl-1 ,2,3,6-tetrahydropyridin-behandlede og 6-hydroxydopamine-behandlede mus og noradrenalin mangelfull mus 19, 23-25. I tillegg finner vi den utfordrende strålen til å bli mindre påvirket av kroppsvekt i forhold til andre tester av motorisk funksjon og koordinasjon (rotarod og pole test). Dette er spesielt gunstig når man jobber med alderen hannmus som kan veie opp til 50 + gram. Ligner på strålen, endring i spontan aktivitet pålitelig observert i Parkin knockout, PQ311X, Thy1-Asyn, Pitx3-aphakia, og LRRK2 mus 14, 16-18, 26. Limet fjerning testen er også følsom for genetisk manipulasjon inkludert Parkin knockout, Parkin Q311X, Thy1-Asyn, og DJ-en knockout mutasjoner i mus 14,16, 17, 22. I den ensidige 6-hydroxydopamine-behandlede mus limet fjerning testen er utført på en måte som ligner på hvordan det gjøres typisk med rotter 1,2. Den selvklebende etikett er plassert på hver med forpotene ved hjelpen forcep og tid til å fjerne etiketten er registrert. Vi fant ut at 6-hyrdoxydopamine-behandlede mus vil fjerne etiketten fra upåvirket lem før du fjerner etiketten på benet 19.
Denne testen batteri er enkel å implementere i aldring studier med kroniske behandlinger, men det er også lett å bruke i farmakologiske studier. Når dyrene er trent og klar for testing av en teststasjon for hver analyse kan settes opp. Dyrene blir deretter drevet i den samme rekkefølge i hver test. Stoffet av interesse kan bli administrert, og når den ønskede medikament toppkonsentrasjonen er nådd hver mus kan testes på bjelken, og deretter flyttet til sylinderen i tre minutter, og deretter til den klebende fjerning test. Vi fant denne strategien for å fungere godt når teste ulike dopaminagonister i 18 mus, 21. Både bjelken og lim fjerning testene er mottagelig for gjentatt testing, er imidlertid spontan aktivitet i sylinderen påvirket av gjentatt testing som resulterer i redusert aktivitet over tid 16. Avhengig av hvor robust underskuddet er i musen du kan fremdeles være i stand til å oppdage forskjeller med gjentatt testing i sylinderen 16. Generelt er tilvenning og redusert aktivitet observert så snart andre eksponering til sylinderen finner vi imidlertid at vi kan få tilstrekkelig aktivitet når vi kjører den spontane aktiviteten test umiddelbart etter bjelke traversering i farmakologiske studier 18,21. Antallet spontane aktivitet testing sesjoner for å inkludere i en studie vil være avhengig av mus belastning (noen er definitivt mer aktive enn andre) og behandlingsvarighet. I våre farmakologiske studier på mus på en blandet C57BL / 6 X DBA bakgrunn vi målte aktivitet mellom 2-4 ganger og testing økter var adskilt av én uke 21..
Strålen og sylinder testene krever post-testing analyse av videomaterialet atferd. For dette aspektet av den analyseer spesielt viktig å ha raters som er blind for de eksperimentelle forhold. Når vi trener nye raters i laboratoriet har vi den personen poengsum oppførsel på videobånd tidligere analysert av en ekspert rater fra laboratoriet. Kriteriene blir forklart og vist til den nye rater og deretter personen begynner å score tidligere analysert tapes på egenhånd. Resultatet blir deretter sammenlignet med ekspert 'karakterer. Personen er ikke tillatt å rangere nye data før de er innenfor 95-98% nøyaktighet av eksperten. All data er så tilfeldig spot-sjekket for nøyaktighet av en ekspert rater.
Batteriet av testene som er beskrevet i denne undersøkelsen er utformet for å vurdere sensorisk-motorisk funksjon hos mus. Imidlertid, når karakteriserer en roman musemodell av sykdommen er det alltid viktig å gjøre en enkel undersøkelse av dyret i tillegg. Kroppsvekt og temperatur bør bli overvåket under testing og noen unormal oppførsel bør bemerkes, slik som fjerning av vibrissae eller clasping av bakben når plukket opp etter halen. Grunnleggende nevrologisk evaluering er beskrevet andre steder i detalj 27-29.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet er finansiert av NIH / ninds NS07722-01 og Gardner Family Center for Parkinsons sykdom og Movement Disorders.
Material Name | Company | Dimensions | Comments |
Challenging beam apparatus | Starks Plastics | Segment 1= 3.5 cm Segment 2= 2.5 cm Segment 3= 1.5 cm Segment 4= 0.5 cm |
Contact information: 11276 Sebring Dr. Forest Park ,OH 45240 USA Ph +1 (513) 541-4591 Fax +1 (513) 541-6773 |
Cylinder | Starks Plastics | 15.5 cm diameter 12.7 cm height |
Contact information: 11276 Sebring Dr. Forest Park ,OH 45240 USA Ph +1 (513) 541-4591 Fax +1 (513) 541-6773 |
Mesh Grid Wiring | Ace Hardware | 1 cm2 | |
Mouse Cages | Ancare | 19 x 29 x 12.7 cm | |
Glass | Ace Hardware | 19 cm2 | |
Mirror | Ace Hardware | 18 x 13 cm | |
Camcorder | Sony HDR-HC9 | ||
MiniDV Tapes | Sony DVC premium | 90 min long play | |
Labels | AveryColor Coding Labels | 6.35 mm diameter (1/4″ Round) |