Batteri av beteendemässiga tester bedöma allmänna fortskaffningsmedel, muskelstyrka och samordning i möss
Summary
Beteendemässiga testning används i prekliniska studier för att bedöma de fenotypiska effekterna av en sjukdom eller behandling på ett djurs välbefinnande. För att globalt bedöma motorisk funktion, vi valt tester för allmänna fortskaffningsmedel, muskelstyrka och samordning: det öppna fältet testa, testet mesh, och den rotarod testet, respektive.
Abstract
Beteendemässiga testning används i kliniska prövningar för att bedöma fenotypisk effekter och resultat som en viss sjukdom eller behandling har på djurets välbefinnande och hälsa. I området i närheten finns det ett flertal beteendemässiga tester som kan tillämpas. Vi valt ett test för allmänna fortskaffningsmedel, öppna fältet test (OFT); en test för muskelstyrka, mesh testa (MT); och ett test för samordning, rotarod testet (RR). Provning kan utföras på en veckovis eller månadsvis. Som ett test för allmänna fortskaffningsmedel, OFT verken av objektivt övervakning rörelse parametrar medan musen är i ett öppet fält apparaten. Fältet är i allmänhet en 2′ x 2′ låda och rörelserna registreras via laser avkänning eller videoinspelning. Musen placeras i centrera av det öppna fältet och får röra sig fritt för testet. MT använder svarstiden för en mus för att falla av en inverterad skärm som ett mått på muskelstyrka. En mus är placerad på en skärm, som är inverterad över en tydlig låda och är tidsinställda för deras latens falla. Tre studier utförs, med bästa av de tre studierna gjorde för den dagen. En poäng av 60 s är den maximala tid som en mus är kvar inverterad. Möss ges en 5-min viloperiod mellan mesh tester. Avslutningsvis bedömer en accelererad protokoll på RR finmotorik samordning och uthållighet. Under en rättegång går en mus på en roterande stav eftersom det ökar i hastighet från 4 rpm 40 rpm över 5 min. Rättegången avslutas när musen berör magnetiserade tryckgivare vid faller. Varje mus genomgår tre prövningar, och den bästa prövningen görs för den dagen. Denna kombinerade beteendemässiga data möjliggör helhetsbedömningen av rörlighet, samordning, styrka och rörlighet för försöksdjuren. Minst två av de tre åtgärderna som beteendemässiga testning måste visa förbättring för ett djur att kvalificera sig som att ha övergripande förbättrad motorik.
Introduction
Målet med beteendemässiga testning är att mäta fenotypisk karakterisering, vare sig i studier för en ny musmodell av sjukdomar som påverkar det centrala nervsystemet eller för att testa en ny behandling. I området i närheten finns det en mängd beteendemässiga tester att välja från. Motiven för att använda en kombination av beteendemässiga tester är ofta att fullt ut bedöma de prekliniska behandlingsresultat. Batteriet i beteendemässiga testning ingår häri öppna fältet testet (OFT), mesh testet (MT) och rotarod testet (RR).
OFT används som ett mått på allmänna rörelseaktivitet1,2,3,4,5,6,7. Denna bedömning gör att musen röra sig fritt i ett öppet fält, och mätningarna är förflyttning av musen under loppet av beteendemässiga rättegången. De kvantitativa analyser gjorda med hjälp av en OFT inkluderar uppfödning, avstånd flyttade, tid tillbringade rörliga (t.ex. promenader och löpning) och förändringar i aktivitet över tid (t.ex. hoppande och långsammare/hyperaktiva rörelser), vilket är varför det är en användbar och grundlig analys av gnagare beteende.
MT används för att bedöma styrkan i möss1,2,8,9,10,11. Användning av alla fyra extremiteterna att hänga utanför ett rutnät ståltrådsnät tillåter för icke-invasiv mätning av mössen förmåga att Visa ihållande lem spänningar samtidigt den motsatta effekterna av allvar. Denna bedömning görs genom att placera musen på en inverterad mesh och timing dess latens falla. Detta test bedömer musen muskulös styrka genom att mäta hur länge det kan hålla sig fast inverterad skärmen innan falla av.
RR bedömer samordning av en mus när du använder den accelererande protokoll1,2,7,8,9,12,13. Rotarod apparaten består av en cylindrisk ljusstråle som roterar i luften börjar vid 4 rpm. Musen kan lära dig detta finmotorik samordning färdighet och sedan utmanas av långsam och stegvis ökar upp till 40 rpm. Klassiskt, är protokollet konstant hastighet ett mått på muskelstyrka, medan det accelererande protokollet för RR bedömer samordning, uthållighet och muskelstyrka1,2,7, 14.
Fördelarna med dessa tre beteendemässiga tester är att de är allmänt accepterade i hela gnagare beteendemässiga testning gemenskapens2,7,8,9, och när det tas inte bara som summan av de individuella tester, men kollektivt, de kan användas som en helhetsbedömning av fenotypiska beteende när du undersöker olika utfall av experimentella behandlingar. OFT är en av de enda testerna för övergripande rörelseaktivitet2. RR är också en av de enda sätten att bedöma samordning2, annat än för att använda gait analys programvara, som inte kommer att diskuteras här. Det finns några sätt som en mus muskulös styrka kan bedömas; dock använder MT, eller en tråd hänga test, prevalently har använts i litteraturen och accepteras som en tillförlitlig metod för att testa muskelstyrka2,8,9,10, 11. många andra tekniker för att mäta allmän locomotion och samordning är extremt tidskrävande och kan inte producera tillförlitliga uppgifter (t.ex. manuellt timing musrörelser eller manuellt målning tassar för gånganalys). Automatiserade system för OFT och RR öka reliabiliteten och validiteten av uppgifterna och spara tid och ansträngning.
Till exempel skulle tanke på neurodegeneration av Sandhoff sjukdom musmodell, när du utför detta batteri av tester, OFT vara först av dessa tester används för att bedöma den motoriska avvikelser som vanligtvis ses i denna musmodell som börjar vid 3 månaders ålder. Underskott i finmotorik samordning bör också bli uppenbar början vid 12 veckors ålder. Underskott i muskelstyrka bör börja runt 14 veckors ålder, men de i slutändan blir mycket mer betydande av 16 veckor.
Dessa tester är användbara när man studerar sjukdomar som orsakar betydande motoriska försämringar, inklusive neurodegenerativa sjukdomar9 såsom Sandhoff sjukdom1,8,13, Parkinsons sjukdom7, Huntingtons sjukdom, multipel skleros. Testerna kan också användas att studera åldrande och göra jämförande geriatriska bedömningar eller mätningar av hälsa. Gait störningar och förändringar i förflyttning och balans ses i många av dessa sjukdomstillstånd. Nyttan av dessa tester är dock inte begränsad till sjukdomar med utbredd neuromuskulära symtom.
Observera att det har varit inga störande variabler noteras med avseende på motivation eller nyheten av någon av de beskrivna beteendemässiga testning åtgärderna. Det är absolut nödvändigt för vissa sjukdomstillstånd och patologier att forskarna förvärvar preliminära beteendemässiga data innan musen visar fenotypiska symtom; forskaren bör sedan regelbundet (varje vecka) säkerställa att alla motor nedskrivningar redovisas. Många sjukdomar har en snabb symtomdebut fenotypiska och utan veckans provning, dessa symtom skulle inte redovisas.
Protocol
Representative Results
Discussion
För alla tester, rengöra och desinficera ytan för att minimera smittor och distraktorer till möss. Se också vissa att möss ges tillräckliga viloperioder mellan prövningar och beteendemässiga testar när använda OFT, RR och MT.
I OFT är det viktigt att varje mus är placerad mitt i det öppna fältet och att programmet startas vid lanseringen av musen in i centrera. Vara säker på att det finns ingen handrörelser som sensorerna kan registrera vid start programmet.
<p class="jo…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vill tacka The New Hope ger grunden för deras fortsatta stöd och finansiering av vår forskning. Vi vill också tacka IITC partiell finansiellt stöd för detta arbete.
Materials
| IITC Life Sciences Rotarod with Series 8 computing software | IITC Life Sciences | 755 | |
| Square Open Field 45 x 45 x 40 cm (grey color). Other floor color available: white, black. | Harvard Aparatus (PanLab) | 760190 | |
| Open Field Preconfigured Module | Harvard Aparatus (PanLab) | 760688 | |
| Smart V3.0 Software Platform | Harvard Aparatus (PanLab) | 760681 | |
| Video converter (analog/digital) | Harvard Aparatus (PanLab) | 760262 | |
| Roof fixing sys for camera | Harvard Aparatus (PanLab) | 760277 | |
| Analog Sony Camera & lenseNTSC | Harvard Aparatus (PanLab) | 760505 |
References
- Osmon, K. J., et al. Systemic Gene Transfer of a Hexosaminidase Variant Using an scAAV9.47 Vector Corrects GM2 Gangliosidosis in Sandhoff Mice. Human Gene Therapy. 27 (7), 497-508 (2016).
- Brooks, S. P., Dunnett, S. B. Tests to assess motor phenotype in mice: a user’s guide. Nature Reviews, Neuroscience. 10, 519-529 (2009).
- Ma, M., Basso, D. M., Walters, P., Stokes, B. T., Moser, P. Behavioural and histological outcomes following graded spinal cord contusion injury in the C57Bl/6 mouse. Exp. Neurol. 169, 239-254 (2001).
- Menalled, L. B., et al. Early motor dysfunction and striosomal distribution of huntingtin microaggregates in Huntington’s disease knock-in mice. J.Neurosci. 22, 8266-8276 (2002).
- Grusser, C., Grusser-Cornehls, U. Improvement in motor performance of Weaver mutant mice following lesion of the cerebellum. Behav. Brain Res. 97, 189-194 (1998).
- De Leonibus, E., et al. Spatial deficits in a mouse model of Parkinson’s disease. Psychopharmacology (Berl). 194, 517-525 (2007).
- Morris, M., Koyama, A., Masliah, E., Mucke, L. Tau Reduction Does Not Prevent Motor Deficits in Two Mouse Models of Parkinson’s Disease. PLoS ONE. 6 (12), 1-7 (2011).
- Abo-ouf, A., et al. Deletion of tumour necrosis factor-α ameliorates neurodegeneration in Sandhoff disease mice. Human Molecular Genetics. , 1-16 (2013).
- Dumont, M. Behavioral Phenotyping of Mouse Models of Neurodegeneration. Neurodegeneration : Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology. 793, 229-237 (2011).
- Cabe, P. A., Tilson, H. A., Mitchell, C. L., Dennis, R. A simple recording grip strength device. Pharmacol. Biochem. 8, 101-102 (1978).
- Barnēoud, P., Loliver, J., Sanger, D., Moser, P. Quantitative motor assessment in FALS mice: a longitudinal study. Neuroreport. 8, 2861-2865 (1997).
- Lui, Y., et al. Mouse model of GM2 activator deficiency manifests cerebellar pathology and motor impairment. Proc. Natl. Acad. Sci. 94, 8133-8143 (1997).
- Sango, K., et al. Mouse models of Tay-Sachs and Sandhoff diseases differ in neurologic phenotype and ganglioside metabolism. Nature Genetics. 11 (2), 170-176 (1995).
- Jones, B. J., Roberts, D. J. A rotarod suitable for quantitative measurements of motor inco-ordination in naïve mice. Nauyn-Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 259 (2), 211 (1968).
- Deacon, R. M. J. Measuring the Strength of Mice. Journal of Visualized Experiments JoVE. (76), (2013).
