L-DOPA誘発性ジスキネジアのげっ歯類モデルは、L-DOPAの反復投与によって現れる発症を弱めたり、症状を緩和したりするための治療的介入を特定するための非常に貴重なツールです。このプロトコルは、パーキンソン病の片側性6-OHDA病変ラットモデルにおいて運動障害様運動を誘発および分析する方法を示しています。
L-DOPA誘発性ジスキネジア(LID)は、パーキンソン病(PD)患者へのL-DOPAの長期投与から生じる運動合併症を指します。クリニックで観察される最も一般的なパターンは、脈絡、ジストニック、および弾道運動の臨床症状からなるピーク用量ジスキネジアです。PDの6-ヒドロキシドーパミン(6-OHDA)ラットモデルは、LIDのいくつかの特性を模倣しています。L-DOPA投与を繰り返した後、6-OHDA病変ラットは運動障害様運動(例えば、異常な不随意運動、AIM)を示す。このプロトコルは、黒質線条体経路で90%〜95%のドーパミン作動性枯渇を伴う6-OHDA病変ラットでAIMを誘導および分析する方法を示しています。L-DOPA(5 mg / kg、12.5 mg / kgのベンセラジドと組み合わせた)の反復投与(3週間)は、AIMの発症を誘発する可能性があります。経時的変化分析は、30〜90分でAIMの有意な増加を明らかにします(ピーク用量ジスキネジア)。LIDのげっ歯類モデルは、効果的な抗運動障害介入を特定するための重要な前臨床ツールです。
ドーパミン前駆体L-3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン(L-DOPA)は、パーキンソン病(PD)1の運動症状に対する最も効果的な治療法です。L-DOPA療法は、PDに関連する運動症状を改善する可能性がありますが、時間とともに効果を失います。「摩耗変動」や「投与終了時の悪化」などの運動変動は、L-DOPA単回投与の効果の持続時間の短縮として臨床的に現れます2。他のケースでは、臨床症状はゆっくりとしたねじれ運動と異常な姿勢(ジストニア)3 で構成され、ドーパミンレベルが低いときに発生します(オフ期間ジストニア)4。一方、L-DOPA誘発性ジスキネジア(LID)は、血漿と脳のドーパミンレベルが高いときに現れます5。
LIDは、振り付け、ジストニック、弾道6の動きなどの運動合併症を含む衰弱性の副作用を引き起こします。一度確立されると、LIDはすべてのL-DOPA投与後に発生します。運動合併症は、L-DOPA療法を5年間受けているPD患者の40%〜50%で発生し、発生率は数年にわたって増加します7。PD患者におけるLIDの発生に関与する病態生理学的メカニズムはまだ完全には解明されていませんが、ドーパミン作動性除神経の程度、拍動性L-DOPA投与、線条体タンパク質および遺伝子の下流変化、および非ドーパミン伝達物質系の異常は、これらの望ましくない副作用の発症に寄与する要因です6,8,9,10。
神経毒6-ヒドロキシドーパミン(6-OHDA)は、げっ歯類11,12,13,14のPDを研究するための十分に特徴付けられたツールです。6-OHDAは血液脳関門を通過しないため、黒質線条体経路に直接注射する必要があります。6-OHDA誘発ドーパミン作動性枯渇は、濃度および部位依存性である15。内側前脳束(MFB)への6-OHDAの片側投与は、げっ歯類に重篤な(>90%)黒質線条体損傷を引き起こす可能性があります16,17,18,19。重度の一方的な6-OHDA病変げっ歯類へのL-DOPAの慢性投与は、異常な不随意運動(AIM)と呼ばれる運動障害様運動の出現を引き起こします。げっ歯類の運動障害様運動は、PD患者のLIDに関連する同様の分子的、機能的、薬理学的メカニズムを共有しています5。したがって、6-OHDA病変ラット20およびマウス21は、LIDを研究するための貴重な前臨床モデルである。治療用量のL-DOPA(5-20 mg / kg)で慢性的に(7〜21日)治療した場合、片側性6-OHDA病変ラットおよびマウスは、病変の反対側の前肢、体幹、および口腔顔面筋に影響を与えるAIMの漸進的な発達を示します17,18,19,20,22,23,24.これらの動きは、PD患者25におけるL-DOPA誘発ピーク用量ジスキネジアと同様の時間経過で提示され、運動亢進運動およびジストニア5によって特徴付けられる。AIMは通常、その重大度(例えば、特定のAIMが存在する場合)および振幅(例えば、各運動の振幅によって特徴付けられる)に基づいてスコアリングされる5、23、25。
6-OHDA病変を有するげっ歯類モデルは、顔の妥当性を示す(すなわち、モデルは人間の状態に似たいくつかの特徴を有する)5、11、26、27、28。げっ歯類のAIMは、PD患者で発生するものと同様に、多動性(前肢および口腔)およびジストニック(軸方向)運動29と見なされ、ピーク用量ジスキネジアを模倣します。分子および機能レベルでは、げっ歯類モデルは、FosB / ΔFosB 19,26,30,31,32,33およびセロトニントランスポーター(SERT)34,35のアップレギュレーションなど、PD患者5と多くの病理学的特徴を共有しています。.予測的妥当性に関して、PD患者のLIDを減少させる薬物(例えば、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体アンタゴニストアマンタジン)は、げっ歯類モデル22,36,37,38,39において抗運動障害の有効性を示す。
げっ歯類のAIMの評価尺度は、頭、首、体幹に影響を与えるAIM(軸方向AIM)、多動性前肢運動(四肢AIM)、および運動障害様口腔運動(口腔言語AIM)を含む4つのAIMサブタイプに基づいて作成されました。対側回転(機関車AIMs)は、一方的に病変を有するげっ歯類20、22、23、25、40にも存在するが、LID22、37、41の特定の尺度を表していない可能性があるため、運動障害様運動としてスコア化されていない。
ここでは、PDの重症(>90%)一方的な6-OHDA病変ラットモデルにおける運動障害様運動(軸方向、四肢、口腔側AIM)を誘発および解析する方法について説明します。私たちは、以前の文献と研究室の専門知識に基づいてプロトコルを整理しました。
このプロトコルは、MFBにおける6-OHDAの片側マイクロインジェクションによって誘導されるPDのラットモデルにおいてAIMを誘導および分析する方法を示す。低用量のL-DOPA(5 mg / kg、12.5 mg / kgのベンセラジドとの組み合わせ)の慢性的な毎日の投与は、治療の3週間にわたってAIMの開発をもたらしました。時間解析ではAIMの有意な増加が認められ,L-DOPA投与後30分から90分の間にピーク用量ジスキネジア…
The authors have nothing to disclose.
この研究は、サンパウロ研究財団(FAPESP、助成金2017/00003-0)の支援を受けました。我々は、高等教育人材の改善のための調整(CAPES)に感謝する。アンソニー・R・ウェスト博士、ハインツ・シュタイナー博士、クエイ・Y・ツェン博士の支援と指導に感謝します。
6-hydroxydopamine hydrobromide | Sigma-Aldrich, USA | H6507 | Neurotoxin that produces degeneration of catecholaminergic terminals |
Benzerazide hydrochloride | Sigma | B7283 | Peripheral dopa-decarboxylase inhibitor |
Camera Bullet IR Turbo HD (HD-TVI) 2.8mm B | HIKVISION | DS-2CE16C0T-IRP | Camera used to record all behavior |
Imipramine hidrochloride | Alfa Aesar | J63723 | Norepinephrine transporter inhibitor (NET) used to protect noradrenergic neurons from 6-OHDA |
Ketamine hydrochloride | Ceva Animal Health | Anesthesia for surgical intervention | |
L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) methyl ester (hydrochloride) | Cayman Chemical Company | 16149 | Dopamine precursor |
Mirrors | Used to observe the behavior of animals during experiments in all directions | ||
Needles 0.30 x 13 mm | PrecisionGlide | Needles used to inject drugs | |
Sodium chloride (NaCl) | Samtec | Salt | |
Syringes 1 ml Sterile | BD Plastipak | Syringes used to inject drugs | |
Transparent cylinders | Used to record animal behavior during experiments | ||
Xylazine hydrochloride | Ceva Animal Health | Sedative, analgesic and muscle relaxant for surgical intervention |