Måling Progressive Nevrologisk funksjonshemming i en musemodell for multippel sklerose

Summary

An optimized testing protocol is presented in this paper for the Rotarod performance test, used for measuring progressive neurological disability in TMEV-infected mice.

Abstract

After intracerebral infection with the Theiler’s Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating disease, with clinical features similar to the progressive forms of multiple sclerosis (MS). The mice show progressive disability with loss of motor and sensory functions, which can be assessed with multiple apparatuses and protocols. Among them, the Rotarod performance test is a very common behavioral test, its advantage being that it provides objective measurements, but it is often used assuming that it is straightforward and simple. In contrast to visual scoring systems used in some models of MS, which are highly subjective, the Rotarod test generates an objective, measurable, continuous variable (i.e., length of time), allowing almost perfect inter-rater concordances. However, inter-laboratory reliability is only achieved if the various testing parameters are replicated. In this manuscript, recommendations of specific testing parameters, such as size, speed, and acceleration of the rod; amount of training given to the animals; and data processing, are presented for the Rotarod test.

Introduction

Theiler er Murine encefalomyelitt Virus (TMEV) er en neurotropic single-RNA-virus som vedvarende infiserer murine sentralnervesystemet (CNS). I mottakelige mus, infeksjon med TMEV bevirker en immun-mediert, kronisk progressiv demyeliniserende sykdom, kjent som TMEV-indusert demyeliniserende sykdom (TMEV-IDD). Eksperimentell infeksjon av mus tar en sykdomsforløpet ligner den som er sett i progressive former av multippel sklerose (MS). TMEV-IDD er karakterisert ved to adskilte faser: den akutte fasen og den kroniske fase. Den akutte fasen er en mild, vanligvis subklinisk encefalitt ^1,2. Den andre, kronisk fase, som begynner omtrent en måned etter infeksjon, består av en langsomt framover uførhet kjennetegnet ved demyelinering, betennelse, og aksonal skade ^1,2. Svakheten observert hos mus er assosiert med spastisitet og noen ganger alvorlige tonic spasmer.

Fordi det er i dag ingen medications å forbedre den progressive uførhet hos pasienter, er forskerne spesielt tiltrukket av TMEV-IDD, som representerer et optimalt dyremodell for å overvåke effekten av sykdomsmodifiserende legemidler på sykdomsprogresjon. Imidlertid, i mus så vel som i MS-pasienter, overvåking av sykdomsutviklingen krever en kontinuerlig klinisk observasjon over lange tidsperioder. Hos mus, kan langsiktig overvåking for uførhet progresjon oppnås med ytelsestest Rotarod.

Den ytelsestest Rotarod er en standard atferdstest som evaluerer motor forbundet funksjoner som koordinasjon, balanse og tretthet hos gnagere. Musene må holde balansen på en svingstang, som roterer under kontinuerlig akselerasjon; tiden ventetid for å falle fra denne stangen blir registrert. Dyr med nevrologisk dysfunksjon ikke klarer å holde seg på den roterende stang så lenge som kontroller, og de normalt frafalt når rotasjonshastigheten overstiger deresmotor kapasitet. Jo mer nevrologisk svekkelse dyrene har, jo raskere de faller av stangen, og jo kortere tid ventetid er.

Fordelen med Rotarod test i løpet av de tradisjonelle visuelle scoring systemer er at det genererer en objektiv, målbar variabel-tiden ventetid-som til slutt kan brukes til statistiske analyser for å kvantifisere effekten av terapi og eksperimentelle prosedyrer ^3.

I Laboratory of neuroimmunology (Loni) ved Dartmouth, er mus utsatt for en tilpasning protokoll, der de blir testet før TMEV infeksjon for å gjøre dem kjent med maskinen og for å vurdere deres normal "baseline" balanse koordinasjon og motorstyring ^{4, 5.} Så snart grunnlinjen er fastslått, og musene er infisert med TMEV, blir de testet en gang eller to ganger i uken i løpet av en periode på flere måneder. Selve testprotokollen varer et gjennomsnitt på 150 dager, og dermed gir en vurdering avnedgangen av balanse, koordinasjon og motor kontroll over hele forløpet av demyeliniserende sykdom.

Flere hundre TMEV-IDD og humbug-behandlede mus har blitt testet så langt for nevrologisk dysfunksjon ved Dartmouth. Disse mus hadde fått forskjellige immunmodulerende behandling, men ingen farmakologisk middel er blitt funnet å være effektiv i å lindre sykdomsutviklingen ^6,7. Denne artikkelen og tilhørende protokoll beskriver hvordan du karakterisere den progressive nevrologiske verdifall vises ved TMEV-IDD mus. Spesielt protokollen tilbyr anbefalinger av spesifikke tester parametere som antas å være generelt egnet for å studere nevrologisk funksjonshemning hos TMEV-IDD mus bruker Rotarod test. Denne prosedyren gir en baseline mot å vurdere (1) relevansen av denne musen modellen til progressiv MS og (2) sin nytte for testing behandlinger som tar sikte på å behandle progressive nevrologiske tilstander som MS. ÅpenbartRotarod ytelsestest og den gjeldende optimale testparametre og protokollen er ikke bare nyttig ved detektering av progressiv nevrologisk uførhet i TMEV-IDD musemodell, men er også nyttige for å avdekke svekkelser i andre virus-indusert og / eller genetisk musemodeller av neurodegenerative sykdommer.

Protocol

Alle dyr arbeidet benytter protokoller gjennomgått og godkjent av Institutional Animal Care og bruk Committee (IACUC) ved Geisel School of Medicine ved Dartmouth. 1. The Mouse Model Induksjon av TMEV-Induced demyeliniserende sykdom Flytt merder med 4 til 6 uker gammelt SJL / JHan mus fra stativet til en behagelig arbeidsplass. Marker mus (f.eks med et øremerke eller øre slag) for å tillate individuell vurdering av klinisk og histologisk sykdo…

Representative Results

Målet med dette representant eksperimentet var å sammenligne nevrologisk funksjonshemming indusert av Daniels (DA) belastning og bønne stamme av TMEV. For formålene med foreliggende studie, ble en gruppe på 32 hunn SJL-mus infisert med intracranially TMEV, enten DA-stammen (n = 16) eller bønne-stammen (n = 16), og deres kliniske tegn ble overvåket over tid. En ytterligere gruppe på 20 mus ble behandlet sham (dvs. saltoppløsning ble injisert intracranially) og tjente som…

Discussion

Til tross for noen begrensninger, representerer ytelsestest Rotarod et viktig verktøy for å vurdere motorisk funksjon og dysfunksjon i TMEV-IDD samt effekten av farmakologiske intervensjoner på sykdomsutviklingen hos mus.

Den Rotarod testen ble først beskrevet i 1957 som et verktøy for å måle nevrologiske underskudd hos gnagere ^11. Gnagere har å gå på en roterende stang, med økende rotasjonshastighet, og prøv å unngå å falle til bakken. Ventetid for å falle registr…

Materials

Mice SJL/JCrHsd 4 to 6 week old	Envigo	#052
TMEV virus stock
Isoflurane vaporizer	Harvard Apparatus	#340471
Insulin Syringes U- 100 29g x 0.5cc	BD	#328203
Rotamex-5 4 Lane Rota-Rod for Mice with RS-232 and Software	Columbus Instruments	#0890M