Ambulation kas distrofisi, fare modellerinde ölçmek için basit ve düşük maliyetli bir tahlil
Summary
Bu iletişim kuralı fare ambulation bir açık alan faaliyet tahlil ölçmek için esnek, düşük maliyetli bir sistem açıklar. Biz bu sistemine dayalı bir 6 dakika ambulation tahlil gönüllü hareketi bir düşüş mdx farelerde algılar ve doğru bir şekilde ayıran bir kas özel kurtarma düzelme bu hayvanların gösteriyor.
Abstract
Kas distrofisi tedavisinde fonksiyonel sonuçları ölçme preklinik test temel bir yönüdür. Fare modellerinde gönüllü ambulation değerlendirilmesi hasta ambulation 6 dakika yürüme testi gibi önlemler doğrudan benzerdir ve hareketlilik puanları ile ilgili bir non-invaziv ve tekrarlanabilir etkinliği tahlil olduğunu. Fare ambulation hız ve mesafe test etmek için pek çok ortak yöntem nerede bir hayvanın serbest dolaşımı bir arena içinde zaman içinde ölçülen açık alan testinin temel alır. Bu yaklaşımın bir büyük dezavantajı bu ticari yazılım ve donanımları, yüksek çözünürlüklü hareket takibi için pahalı ve test etmek için Özel İmkanlar fareler aktarılması gerektirebilir. Burada, özgür ve açık kaynak yazılım kullanan fare ambulation ölçmek için bir düşük maliyetli, video tabanlı sistemi açıklanmaktadır. Duchenne kas distrofisi (DMD) vahşi tipi fare aktivite göre azalır için bu iletişim kuralını kullanan, biz dystrophin boş mdx fare modeli gönüllü bu ambulation göstermektedir. Mdx içinde fare utrophin transgene ifade, bu etkinlik açıkları değil gözlenir ve toplam mesafe vahşi tipi fareler ayırt edilemez. Bu yöntem gönüllü ambulation distrofik patoloji ile ilişkili değişiklikleri ölçmek için etkilidir ve farklı araştırma ayarlarına kolayca adapte edilebilir çok yönlü bir platform sağlar.
Introduction
Güvenilir ve tekrarlanabilir ölçümler kas işlevinin DMD için potansiyel tedavilerin etkinliğini değerlendirmek için kritik öneme sahiptir. DMD Progresif kas güçsüzlüğü, kaybetme-in ambulation ve nihai solunum yetmezliği için önde gelen dystrophin gen mutasyonlar neden bir genetik bozukluk var. En çok kullanılan hayvan modeli DMD dystrophin boş mdx faredir. Fonksiyonel testi mdx fare de olduğu gibi diğer dystrophies ve myopathies benzer hayvan modelleri hastalığın ilerlemesinde değerlendirmek için rutin deneyleri olarak ortaya çıktı. Yaygın olarak kullanılan vivo içinde deneyleri forelimb kavrama gücü, yorgunluktan treadmill çalışan ve motor aktivite izleme sırasında saat, rotarod maksimum, saat asılı tel ölçümleri içerir. Alanında preklinik çalışmalar arasında değişkenlik azaltılması ve fareler1,2‘ test therapeutics translasyonel potansiyelini artırmak amacı ile bu testler standartlaştırmak için önemli bir çaba olmuştur.
Preklinik test bir önemli kategori gönüllü hareketi, kas distrofisi fare modellerinde sık değiştirilen parametre ölçümdür. Bu genellikle açık alan etkinliğini izleme tabanlı deneyleri tarafından test ve (yürüyüş) yatay veya dikey (yetiştirme) hareketleri2,3,4dakika veya saat boyunca değerlendirmek. Çalışmalar bir dizi mdx farelerde özellikle egzersiz sonrası, değiştirilmesi için gönüllü hareketi göstermiştir ve bu ölçümler uyuşturucu tedavi ve hastalık ilerleme hassas olduğu gösterilmiştir. Bu deneyleri yerine bir büyük sınırlama özel, yüksek maliyetli ekipman için ihtiyaç vardır. Burada, kolayca kullanılabilir kaynakları kullanarak fare ambulation izleyen bir düşük maliyetli yöntem sunulmaktadır.
Duchenne kas distrofisi5,6ile bireylerde bir klinik değerlendirme aracı olarak yaygın olarak kullanılan bir ölçü 6 dakikalık yürüme mesafesindedir. Bu ölçü değişiklikleri Duchenne, mdx fareler7 ve altın geri almak kas distrofisi (GRMD) köpekler8de dahil olmak üzere hayvan modellerinde sonuçları değerlendirmek için kullanılmaktadır. Bu çalışmada, hemen ardından bir hafif egzersiz challenge 6 dakika içinde gönüllü açık alan hareket kaydederiz. Ambulation mesafe sonra yatay hareketi zamanla ölçmek için özgür açık kaynak bilgisayar yazılımı kullanılarak hesaplanır.
Bu yöntem büyük avantajı özel ekipman veya yüksek maliyetli ticari yazılım analiz için gerek kalmadan hayvanlar çeşitli ayarları test olduğunu. Bir önemli yönü bu analiz taşıma veya bir özel çekirdek tesisine fareler vivaryum dışarı aktarma gerek kalmadan bir temel laboratuvar ortamında yapılabilir olmasıdır. Burada açıklanan video izleme Protokolü nispeten kısa süre-sürelerle ambulation değerlendirilmesi için uygundur ve vahşi-türü ve mdx fareler arasında faaliyet farklılıkları algılamak, yanı yapabilirsiniz bir kurtarma fonksiyonel iyileşme ortaya DMD modeli.
Protocol
Representative Results
Discussion
Açık alan tahlil motor işlevi kas hastalığı fare modellerinde sınamak için etkili ve non-invaziv bir yol sağlar ve bu tahlil varyasyonları önceden klinik çalışmalar için bir bitiş noktası değerli ölçü olarak hizmet verebilir. Bir büyük ile bu tür bir tahlil faaliyet izleme sistemleri, yüksek maliyetli ve sınırlı erişilebilirlik kısıtlamadır. Bu çalışmada, varolan ticari yazılım ve donanım için benzer sonuçlar üretebilir açık alan etkinlik analizi için bir düşük maliyetli sis…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal Sağlık Enstitüleri [R01 AR048179 ve R01 HL126204 R.C.W, T32 AR059033 ve F32 AR069469to E.M.G] ve [274143 ve 416364 R.C.W. için] Musküler Distrofi Derneği ABD’de gelen hibe tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Video camera | Apple Inc. | ME553LL/A | For recording ambulation video, iPhone 5S Plus (or equivalent) |
| Kinovea software (version 0.8.15) | Kinovea Association | Open source video analysis software. Free download, PC compatible (Version 0.8.15, www.kinovea.org) | |
| iMovie (version 10.0.6) | Apple Inc. | Any similar software can be used to reduce video frame rate (optional) | |
| Roughneck 32 Gallon Black Round Trash Bin (Open field chamber) | Rubbermaid | # 1778013 | Any open field chamber system can be adapted for recording. This study uses a recording chamber constructed out of a tray on a platform, at the bottom of a large trash bin. |
| Avant White Plastic Tray 15"W x 10"D x 1.45"H (Open field chamber) | US Acrylic, LLC | Any open field chamber system can be adapted for recording. This study uses a recording chamber constructed out of a tray on a platform, at the bottom of a large trash bin. | |
| C57BL/6J | Jackson Laboratory | #000664 | Male 6 month mice |
| C57BL/10ScSn-Dmd/J (mdx) | Jackson Laboratory | #001801 | Male 6 month mice |
| mdx: utrophin-Tg (fiona) | Gift from from James Ervasti, with permission from Kay Davies | Male 6 month mice |
References
- Nagaraju, K., Carlson, G., De Luca, A. Behavioral and locomotor measurements using open field animal activity monitoring system. TREAT-NMD SOP Number M2.1.002. 2. 2, (2010).
- Tatem, K. S., et al. Behavioral and locomotor measurements using an open field activity monitoring system for skeletal muscle diseases. J Vis Exp. (91), e51785 (2014).
- Kobayashi, Y. M., et al. Sarcolemma-localized nNOS is required to maintain activity after mild exercise. Nature. 456 (7221), 511-515 (2008).
- Belanto, J. J., et al. Microtubule binding distinguishes dystrophin from utrophin. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (15), 5723-5728 (2014).
- McDonald, C. M., et al. The 6-minute walk test in Duchenne/Becker muscular dystrophy: longitudinal observations. Muscle Nerve. 42 (6), 966-974 (2010).
- Mazzone, E., et al. Star Ambulatory Assessment, 6-minute walk test and timed items in ambulant boys with Duchenne muscular dystrophy. Neuromuscul Disord. 20 (11), 712-716 (2010).
- Kobayashi, Y. M., Rader, E. P., Crawford, R. W., Campbell, K. P. Endpoint measures in the mdx mouse relevant for muscular dystrophy pre-clinical studies. Neuromuscul Disord. 22 (1), 34-42 (2012).
- Acosta, A. R., et al. Use of the six-minute walk test to characterize golden retriever muscular dystrophy. Neuromuscul Disord. 26 (12), 865-872 (2016).
- Sousa, N., Almeida, O. F., Wotjak, C. T. A hitchhiker’s guide to behavioral analysis in laboratory rodents. Genes Brain Behav. 5, 5-24 (2006).
- Gibbs, E. M., et al. High levels of sarcospan are well tolerated and act as a sarcolemmal stabilizer to address skeletal muscle and pulmonary dysfunction in DMD. Hum Mol Genet. 25 (24), 5395-5406 (2016).
- Gillis, J. M. Multivariate evaluation of the functional recovery obtained by the overexpression of utrophin in skeletal muscles of the mdx mouse. Neuromuscul Disord. 12, S90-S94 (2002).
- Tinsley, J., et al. Expression of full-length utrophin prevents muscular dystrophy in mdx mice. Nat Med. 4 (12), 1441-1444 (1998).
- Song, Y., et al. Suite of clinically relevant functional assays to address therapeutic efficacy and disease mechanism in the dystrophic mdx mouse. J Appl Physiol. 122 (3), 593-602 (2017).
- Bolivar, V. J. Intrasession and intersession habituation in mice: from inbred strain variability to linkage analysis. Neurobiol Learn Mem. 92 (2), 206-214 (2009).
