הערכת ביצועים תפקודיים ב<em> MDX</em> עכבר דגם
Summary
מדד התוצאה העיקרי בניסויים קליניים לטיפול בהפרעות התוקפת משתפר בדרך כלל תפקוד שרירים. לכן, הערכת ההשפעה של תרכובות טיפוליות אפשריות על ביצועי שרירים מראש קליני במודלים של עכבר היא בעל חשיבות רבה. אנחנו כאן לתאר כמה בדיקות פונקציונליות לכתובת זו.
Abstract
ניוון שרירים דושן (DMD) הוא שרירים חמורים ומתקדמים מבזבזים את ההפרעה שלאין תרופה זמינה. עם זאת, כמה תרכובות תרופות פוטנציאליות וגישות ריפוי גנטי התקדמו לניסויים קליניים. עם שיפור בלהיות נקודת הסיום החשובה ביותר בניסויים אלה תפקוד שרירים, דגש רב הושם על ההקמה אמינה, לשחזור, וקל לביצוע בדיקות פונקציונליות מראש קליני להעריך את תפקוד שריר, כוח, מצב, ותיאום ב מודל עכבר MDX עבור DMD. שני בדיקות פולשניות ולא פולשנית זמינות. בדיקות שלא להחמיר את המחלה ניתן להשתמש בם כדי לקבוע את המהלך הטבעי של המחלה ואת ההשפעות של התערבויות טיפוליות (למשל. מבחן אחיזת forelimb כוח, שתי בדיקות תלייה שונות או באמצעות חוט או רשת וריצה rotarod). לחלופין, ריצה על הליכון בכפייה יכולה לשמש כדי לשפר את התקדמות מחלה ו / או להעריךהשפעות מגנות של התערבויות טיפוליות בפתולוגיה מחלה. אנחנו כאן מתארים כיצד לבצע בדיקות תפקודיות הנפוצות ביותר אלה באופן אמין לשחזור. תוך שימוש בפרוטוקולים אלה מבוססים על נהלי הפעלה סטנדרטיים מאפשר השוואת נתונים בין מעבדות שונות.
Introduction
ניוון שרירים דושן (DMD) הוא הפרעת neuromuscular הנפוצה ביותר המשפיעה על 1:5,000 נערים שזה עתה נולד. מחלה ממארת זו חמורה ומתקדמת שרירים נגרמת על ידי מוטציות בגן DMD, המשבשות את מסגרת הקריאה הפתוחה ולמנוע את סינתזת חלבון דיסטרופין התפקודי של. סיבי שריר חסרי דיסטרופין פגיעים לממש נזק מושרה. על מיצוי יכולת ההתחדשות של השריר, ועקב דלקת כרונית של שריר פגוע, סיבים מוחלפים על ידי רקמת שומן וחיבור, לאחר מכן מובילים לאובדן התפקוד. באופן כללי, חולי DMD לאבד ניידות של הגפיים התחתונים בתחילת העשור השני. מאוחר יותר, גם על שרירי הידיים וחגורת כתפיים הם מושפעים וחולים לעתים קרובות לפתח עקמת thoracolumbar בשל היחלשות סימטרית של השרירים התומכים בעמוד השדרה. אוורור בסיוע נדרש בדרך כלל בסוף שנות העשרה או בשנתי העשרים המוקדמות. להוביל כשל נשימתי ואת הלבלמוות בעשור השלישי או רביעי 1.
למרות שהגן סיבתי כבר גילה לפני 25 שנה 2, אין תרופה זמינה עבור DMD. עם זאת, שיפור בריאות והשימוש בסטרואידים הגדילו את תוחלת חיים בעולם המערבי 3. עם השימוש במודלים של בעלי חיים כמו עכבר MDX, צעדים גדולים קדימה לגילוי של אסטרטגיות טיפוליות אפשריות נעשה. עכבר MDX הוא המודל של עכברי DMD הנפוץ ביותר. יש לו מוטציה נקודתית באקסון 23 של גן Dmd העכברי וכתוצאה מכך חסר דיסטרופין 4. במהלך השנים האחרונות, אסטרטגיות המוצעות רבות התקדמו לתוך ניסויים קליניים 5-9. בניסויים אלה, שיפור בתפקוד שרירים הוא נקודת הסיום הראשונית, העומד בבסיס החשיבות של בדיקות היתרון של תרכובות בתפקוד שרירים בעכברים בשלב הקליני מראש של בדיקות.
כמו DMDחולים, גם את סיבי השריר השליליים דיסטרופין של עכברי mdx פגיעים לממש את הנזק נגרם ותפקוד השרירים שלהם נפגעים בהשוואה לעכברי סוג בר C57BL/10ScSnJ. ירידת ערך זו ניתן להעריך עם מגוון רחב של בדיקות פונקציונליות. חלק מהבדיקות האלה הן לא פולשנית ולא להפריע לפתולוגיה שריר (כוח אחיזה למשל forelimb, בדיקות תלויות וריצה rotarod). לכן הם יכולים לשמש כדי לפקח על המהלך הטבעי של המחלה או לקבוע את ההשפעות של תרכובות בהתקדמות מחלה. כדי לקבל תמונה בעומק של ההשפעה של תרכובות בתפקוד שרירים בעכברי MDX, משטר מבחן פונקציונלי שאינו מפריעים להתקדמות מחלה המורכבת מכל מבחנים אלה יכול לשמש 10.
לחלופין, ריצה על הליכון בכפייה יכולה לשמש כדי להחריף בכוונה את התקדמות מחלה ולבדוק את היכולות המגנה של תרכובות 11. הליכון יכול להיות גםמשמש כמדד תוצאה שבה פועל זמן עד התשישות נמדדה 12, או ככלי לעכברי MDX עייפות, כך שהם מבצעים פחות טובים במבחן תפקודי הבא להבטיח הבדלים גדולים בביצועים בין קבוצות טיפול 13. בעת בחירת בדיקות פונקציונליות, ההשפעה שלהם על התקדמות מחלה צריכה לזכור במיוחד כאשר בדיקות עכברי dystrophic כמו עכבר MDX 14.
אנחנו כאן לתאר בפירוט כיצד לבצע את הבדיקות תפקודיות הנפוצות ביותר באופן אמין לשחזור המבוססות על נהלי הפעלה סטנדרטיים זמינים מרשת TREAT-NMD. לחצו כאן כדי לבקר TREAT-NMD.
Protocol
Representative Results
Discussion
הבדיקות פונקציונליות המוצגות כאן הן לשחזור, קלים לביצוע ומתאימים לסוג בר ועכברי dystrophic עצמאיים של בני גילם. הבדיקות מספקות כלים שימושיים לטרום קליני להעריך את תפקוד שריר, כוח, מצב, ותיאום. כאשר בודקים את ההשפעות של מתחם על ההיסטוריה הטבעית של המחלה, הבדיקות פולשנית תו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות לMargriet Hulsker על סיועה המצולם ולעזור בהשגת תמונות של עכברים וביקורות על ההערות בונות מאוד שלהם. עבודה זו נתמכה על ידי ZonMw, לטפל-NMD (מספר חוזה LSHM-CT-2,006-036,825) ופרויקט ההורים דושן.
Materials
| Mouse grip strength meter | Chatillon DFE (re-sold by Columbus Instruments) | # 80529 | |
| Hanging wire 2 limbs device | Cloth hanger or custom made device | ||
| Hanging wire 4 limbs device | Lid of rat cage or custom made device | ||
| Rotarod | Ugo Basil | # 47600 | |
| Treadmill for mice Exer 3/6 | Columbus Instruments | # 1055SRM |
References
- Blake, D. J., Weir, A., Newey, S. E., Davies, K. E. Function and genetics of dystrophin and dystrophin-related proteins in muscle. Physiol. Rev. 82, 291-329 (2002).
- Hoffman, E. P., Brown, R. H., Kunkel, L. M. Dystrophin: the protein product of the Duchenne muscular dystrophy locus. Cell. 51, 919-928 (1987).
- Bushby, K., et al. Diagnosis and management of Duchenne muscular dystrophy, part 1: diagnosis, and pharmacological and psychosocial management. Lancet Neurol. 9, 77-93 .
- Bulfield, G., Siller, W. G., Wight, P. A., Moore, K. J. X chromosome-linked muscular dystrophy (mdx) in the mouse. Proc. Natl. Acad. Sci U.S.A. 81, 1189-1192 (1984).
- Bowles, D. E., et al. Phase 1 gene therapy for Duchenne muscular dystrophy using a translational optimized AAV vector. Mol. Ther. 20, 443-455 (2012).
- Cirak, S., et al. Exon skipping and dystrophin restoration in patients with Duchenne muscular dystrophy after systemic phosphorodiamidate morpholino oligomer treatment: an open-label, phase 2, dose-escalation study. Lancet. 378, 595-605 .
- Goemans, N. M., et al. Systemic administration of PRO051 in Duchenne’s muscular dystrophy. N. Engl. J. Med. 364, 1513-1522 (2011).
- Malik, V., et al. Gentamicin-induced readthrough of stop codons in Duchenne muscular dystrophy. Ann. Neurol. 67, 771-780 (2010).
- Skuk, D., et al. First test of a "high-density injection" protocol for myogenic cell transplantation throughout large volumes of muscles in a Duchenne muscular dystrophy patient: eighteen months follow-up. Neuromuscul. Disord. 17, 38-46 (2007).
- van Putten, M., et al. A 3 months mild functional test regime does not affect disease parameters in young mdx mice. Neuromuscul. Disord. 20, 273-280 (2010).
- De Luca, A., et al. Gentamicin treatment in exercised mdx mice: Identification of dystrophin-sensitive pathways and evaluation of efficacy in work-loaded dystrophic muscle. Neurobiol. Dis. 32, 243-253 (2008).
- Radley-Crabb, H., et al. A single 30min treadmill exercise session is suitable for ‘proof-of concept studies’ in adult mdx mice: A comparison of the early consequences of two different treadmill protocols. Neuromuscul. Disord. , (2011).
- van Putten, M., et al. The effects of low levels of dystrophin on mouse muscle function and pathology. PLoS.One. , (2012).
- Willmann, R., et al. Enhancing translation: Guidelines for standard pre-clinical experiments in mdx mice. Neuromuscul. Disord. 1, 43-49 (2011).
- Connolly, A. M., Keeling, R. M., Mehta, S., Pestronk, A., Sanes, J. R. Three mouse models of muscular dystrophy: the natural history of strength and fatigue in dystrophin-, dystrophin/utrophin-, and laminin alpha2-deficient mice. Neuromuscul. Disord. 11, 703-712 (2001).
- Rafael, J. A., Nitta, Y., Peters, J., Davies, K. E. Testing of SHIRPA, a mouse phenotypic assessment protocol on Dmd(mdx) and Dmd(mdx3cv) dystrophin-deficient mice. Mamm. Genome. 11, 725-728 (2000).
- Chapillon, P., Lalonde, R., Jones, N., Caston, J. Early development of synchronized walking on the rotorod in rats. Effects of training and handling. Behav. Brain Res. 93, 77-81 (1998).
- Massett, M. P., Berk, B. C. Strain-dependent differences in responses to exercise training in inbred and hybrid mice. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 288, 1006-1013 (2005).
- Lerman, I., et al. Genetic variability in forced and voluntary endurance exercise performance in seven inbred mouse strains. J. Appl. Physiol. 92, 2245-2255 (2002).
- Sharp, P. S., Jee, H., Wells, D. J. Physiological characterization of muscle strength with variable levels of dystrophin restoration in mdx mice following local antisense therapy. Mol. Ther. 19, 165-171 (2011).
- Klein, S. M., et al. Noninvasive in vivo assessment of muscle impairment in the mdx mouse model–a comparison of two common wire hanging methods with two different results. J. Neurosci. Methods. 203, 292-297 (2012).
