Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Parkinson Hastalığının 6-hidroksidopamin Sıçan Modeli

Published: October 27, 2021 doi: 10.3791/62923
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1
1Department of Psychology, Faculty of Philosophy, Sciences and Letters of Ribeirão Preto, University of São Paulo

Summary

6-hidroksidopamin (6-OHDA) modeli, Parkinson Hastalığının anlaşılmasını ilerletmek için on yıllardır kullanılmaktadır. Bu protokolde, medial ön beyin demetine 6-OHDA enjekte ederek, motor eksiklikleri değerlendirerek ve basamaklama testini kullanarak lezyonları tahmin ederek sıçanda tek taraflı nigrostriatal lezyonların nasıl gerçekleştirileceğini gösteriyoruz.

Abstract

Parkinson hastalığının (PD) motor semptomları -bradikinezi, akinezi ve istirahatte titreme- substantia nigra pars compacta (SNc) ve dopaminerjik striatal defisitteki dopaminerjik nöronların nörodejenerasyonunun sonuçlarıdır. Hayvan modelleri, laboratuvarda insan patolojisini simüle etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Kemirgenler, kullanım ve bakım kolaylığı nedeniyle PD için en çok kullanılan hayvan modelleridir. Ayrıca, PD'nin anatomisi ve moleküler, hücresel ve farmakolojik mekanizmaları kemirgenlerde ve insanlarda benzerdir. Nörotoksinin, 6-hidroksidopaminin (6-OHDA), sıçanların medial bir ön beyin demetine (MFB) infüzyonu, dopaminerjik nöronların ciddi tahribatını yeniden üretir ve PD semptomlarını simüle eder. Bu protokol, PD'nin bir sıçan modelinde MFB'de 6-OHDA'nın tek taraflı mikroenjeksiyonunun nasıl yapılacağını gösterir ve 6-OHDA'nın neden olduğu motor eksiklikleri gösterir ve basamaklama testi ile dopaminerjik lezyonları tahmin eder. 6-OHDA, kontralateral ön ayakla gerçekleştirilen adım sayısında önemli bozulmaya neden olur.

Introduction

PD'nin başlıca nöropatolojik özellikleri, substantia nigra pars compacta'daki (SNc) dopaminerjik nöronların kronik ilerleyici nörodejenerasyonu ve α-sinüklein proteini içeren Lewy cisimlerinin varlığıdır1. SNc dopaminerjik nöronlar aksonlarını nigrostriatal yoldan striatuma yansıtırken, SNc'deki nöronların nörodejenerasyonu striatumda dopaminerjik bir eksiklik ile sonuçlanır2. Striatumda dopamin yokluğu, PD'nin ana motor semptomlarından sorumlu olan doğrudan ve dolaylı motor kontrol yollarının faaliyetlerinde dengesizliğe neden olur: akinezi (yavaş hareket), bradikinezi (hareketlere başlamada zorluk), kas sertliği ve istirahatte titreme3,4,5.

PH'nin başlangıcında rol oynayan moleküler ve fizyolojik mekanizmalar hala tam olarak anlaşılamadığından, şu anda mevcut olan başlıca tedaviler, farmakoterapiler, derin beyin stimülasyonu6,7, genetik tedaviler8 ve hücre nakli9 yoluyla motor semptomları hafifletmeyi amaçlamaktadır. Bu nedenle, preklinik araştırmalar, PD'nin başlangıcında yer alan mekanizmaları aydınlatmak ve erken tanı için yeni metodolojiler ve PD10'dan etkilenen nöronların dejenerasyonunu önlemek veya durdurmak için yeni tedaviler keşfetmek için temeldir.

Hayvan modelleri, laboratuvarda insan patolojisini simüle etmek için yaygın olarak kullanılmış, tıp ve bilimin ilerlemesine katkıda bulunmuştur11,12,13,14. Bununla birlikte, hayvan modelinin doğru seçiminin çalışmanın başarısı için temel olduğunu vurgulamak önemlidir. Bu nedenle, hayvan modeli üç ana açıdan doğrulanmalıdır: i) hayvan modelinin insan patolojisinin özelliklerine sahip olması gereken yüz geçerliliği; ii) hayvan modelinin sağlam bir teorik temele sahip olması gereken yapıcı geçerlilik; ve iii) hayvan modellerinin tedavilere klinik tedaviye benzer şekilde yanıt vermesi gereken öngörücü geçerlilik.

Şu anda, PD için hayvan modelleri olarak birkaç hayvan kullanılmaktadır. Ana gruplar arasında kemirgenler, primatlar, minidomuzlar, köpekler ve kediler gibi memeliler ve drosophila ve zebra balığı gibi diğer gruplar bulunur. Kemirgenler, PD için en klasik hayvan modelidir ve kullanım ve bakım kolaylıkları nedeniyle en çok kullanılanlardır. Ek olarak, PD'nin anatomisi ve moleküler, hücresel ve farmakolojik mekanizmaları kemirgenlerde ve insanlarda benzerdir15.

Kin ve meslektaşları tarafından 2019 yılında yayınlanan bir derleme, 2000'lerde PD için kullanılan başlıca hayvan modeli metodolojilerini analiz etti ve en çok kullanılan hayvan modelinin 6-hidroksidopamin (6-OHDA) ve 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridin (MPTP) gibi nörotoksinleri içerdiğini buldu. Her iki nörotoksin de nigrostriatal yoldaki dopaminerjik nöronlarda mitokondriyal disregülasyona neden olarak hücre ölümüne yol açar16. Yaygın olarak kullanılan bir diğer model, PD'nin başlangıcında yer alan spesifik genlerdeki mutasyon yoluyla genetik manipülasyonu içerir ve mitokondriyal disregülasyona neden olur17. Nörotoksin modelleri, terapötikleri değerlendirmek ve karşılaştırmak için yaygın olarak kullanılırken, genetik modeller önleyici tedavilerin ve idiyopatik PD15'in gelişimini incelemek için kullanılır.

Nörotoksin MPTP'nin, yedi hasta maddeyi kullandıktan ve ciddi PD semptomları sergiledikten sonra 1980'lerin ortalarında parkinsonizme neden olduğu keşfedildi. Semptomlara ek olarak, hastalar L-DOPA ile tedaviye yanıt verdiler, bu da araştırmacıların molekülü doğrudan PD'ye bağlamasını sağladı. Vaka 1986 yılında yayınlandıktan sonra, birkaç araştırmacı klinik öncesi PD araştırmalarında MPTP kullanmaya başladı18. Araştırmacılar, lipofilik bir molekül olan MPTP'nin kan-beyin bariyerini (BBB) geçebileceğini ve MPP + 19'a dönüştürülebileceğini bulmuşlardır. Bu toksik madde nöronların içinde birikir ve mitokondriyal solunum zincirinin kompleks 1'ine zarar vererek dopaminerjik nöronların ölümüne yol açar20.

6-OHDA nörotoksin modeli ilk olarak 196821'de nigrostriatal yolun monoamin nöronlarının dejenerasyonunu indüklemek için kullanılmıştır. 6-OHDA modeli, bir dopamin analoğu olduğu ve katekolamin içeren hücreler için toksik olduğu için nigrostriatal yolda nörodejenerasyona neden olmak için yaygın olarak kullanılır. 6-OHDA beyne girdikten sonra, dopaminerjik nöronlardaki dopamin taşıyıcısı (DAT) tarafından alınabilir ve nigrostriatal yolun dejenerasyonuna yol açabilir22. 6-OHDA BBB'ye nüfuz etmediğinden, doğrudan intraserebral stereotaksik enjeksiyon yoluyla uygulanmalıdır23. Bir noradrenalin geri alım inhibitörü, noradrenerjik lifleri korumak ve dopaminerjik nöronların daha seçici bir dejenerasyonunu sağlamak için genellikle 6-OHDA mikroenjeksiyonu ile birleştirilir24.

DAT 6-OHDA'yı aldıktan sonra, nöronların sitosolünde birikecek, reaktif oksijen türleri (ROS) üretecek ve hücre ölümüne yol açacaktır15. 6-OHDA'nın üç farklı lezyon modeli sıklıkla kullanılır: i) SNc25,26'ya lezyonlar; ii) striatuma lezyonlar27,28; iii) MFB29,30'a lezyonlar. Striatumda neden olan lezyonlar, SNpc'de dopaminerjik nöronların yavaş ve retrograd dejenerasyonuna neden olur. Buna karşılık, SNpc ve MFB'de neden olan lezyonlar, nöronların hızlı ve toplam dejenerasyonuna neden olarak daha ileri parkinson semptomlarına yol açar31.

Tek taraflı veya bilateral 6-OHDA enjeksiyonu, dopaminerjik nöronlarda nörodejenerasyona neden olabilir. 6-OHDA her zaman nöronlarda ciddi hasara neden olmaz; Bazen, enjeksiyon PD32'nin erken aşamalarını simüle etmek için de kullanılan kısmi hasara neden olur. Tek taraflı enjeksiyon, modelin hayvanın motor açıklarını değerlendirme ve amfetamin / apomorfin kaynaklı rotasyon ve basamaklama testi29 gibi testlerle hücre kaybını tahmin etme kabiliyeti nedeniyle daha yaygın olarak kullanılır. Bilateral enjeksiyonlar en çok uzamsal hafızayı ve tanımayı değerlendirmek için kullanılır33.

Amfetamin / apomorfin kaynaklı rotasyon testi, nigrostriatal yolaktaki hücre kaybını tahmin etmek için yaygın olarak kullanılan davranışsal bir testtir. Dopamin agonistlerinin tekrar tekrar uygulanmasının 6-OHDA lezyonlu hayvanlarda rotasyonel davranışın yoğunlaşmasına yol açtığı bir süreç olarak tanımlanır34. Rotasyonel davranış, tek taraflı lezyonlu kemirgenlerde amfetamin kaynaklı ipsilateral rotasyon veya apomorfin kaynaklı kontralateral dönüşlerin ölçülmesinden oluşur. İlaca bağlı rotasyonel davranış eleştirilmiştir, çünkü rotasyon insanlarda PD semptomlarına karşılık gelmez ve tolerans, duyarlılaşma ve "astarlama" gibi değişkenlerden etkilenebilir35.

Astarlama, bu davranış testlerinde en kritik faktörlerden biridir. Tek doz L-DOPA'nın rotasyonel davranışlarda başarısızlığa yol açtığı bazı vakalar bildirilmiştir36. Ek olarak, paralel kullanım için amfetamin kaynaklı test ve apomorfin kaynaklı testin kombine uygulanmasıyla ilgili bir diğer kritik faktör, farklı sinyal mekanizmalarının ve yolaklarının inaktivasyonunu yansıtan farklı etki mekanizmaları nedeniyle farklı uç noktaları ölçmeleridir. Ayrıca, amfetamin kaynaklı test% 50-60'ın üzerindeki nigrostriatal lezyonları ölçmek için daha doğruyken, apomorfin ile indüklenen test% 80'in üzerindeki lezyonlar için daha doğrudur37.

Step testi, dopaminerjik nöron dejenerasyonu ve terapötik etkileri ile ilgili eksiklikleri gösteren davranışsal bir test olarak ortaya çıkmıştır. Dopaminerjik nöronlarda 6-OHDA lezyonunun neden olduğu akinezinin ilaca bağlı bir prosedür olmadan analiz edilmesini sağlar. Ayrıca, test Olsson ve ark.35 tarafından ilk kez tanımlandığı 1995 yılından beri iyi kurulmuş ve yaygın olarak kullanılmaktadır. 1999 yılında, Chang ve ark.38 ayrıca basamaklama testindeki sıçanların performansını 6-OHDA'nın neden olduğu dejenerasyon seviyesi ile analiz etmiş ve karşılaştırmış ve basamaklama testinde daha kötü performans gösteren hayvanların da dopaminerjik nöronların daha anlamlı bir dejenerasyonuna sahip olduğunu bulmuşlardır.

Step testi, 6-OHDA lezyonlu sıçanlarda ciddi dopaminerjik nigrostriatal hasarı tahmin etmek için mükemmel bir yöntemdir. Kanıtlar, SNc'deki dopaminerjik kayıp derecesinin% >90 olduğu basamak testi sırasında 6-OHDA infüzyonunun kontralateral ön ayağında motor eksikliklerin ortaya çıktığını göstermektedir39. Bu yazıda, sıçanların MFB'sine 6-OHDA'nın tek taraflı infüzyonu için stereotaksik cerrahi yapmak için kullanılan protokoller, metodolojiler ve materyaller ve toksinin neden olduğu dopaminerjik lezyonların basamak testi ile nasıl tahmin edileceği açıklanmaktadır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Hayvanları içeren tüm prosedürler, Ulusal Hayvan Deneylerinin Kontrolü Konseyi (CONCEA) ve Arouca Yasası'nın (Yasa 11.794/2008) etik ilkelerini takip etti ve yerel etik komitesi (CEUA-FFCLRP / USP (18.5.35.59.5) tarafından onaylandı.

1. İlaçların hazırlanması

  1. Ketamin/Ksilazin ile anestezi
    NOT: Kullanılan ketamin dozu 70 mg / kg'dır ve ksilazin dozu 10 mg / kg'dır.
    1. Ketamin 100 mg / mL çözeltisi ve ksilazin 20 mg / mL çözeltisi kullanarak 1 mL anestezik hazırlamak için, 0.35 mL ketamin çözeltisi, 0.25 mL ksilazin çözeltisi ve 0.4 mL% 0.9 steril tuzlu su çözeltisini birleştirin. Anestezik solüsyonu 2 mL/kg'lık son hacimde uygulayın.
      NOT: Ketamin, ksilazin ile birlikte 60-80 dakika boyunca sedasyon üretebilir. Hayvanın hala refleksleri varsa (örneğin, arka bacak atışı ve / veya yanıp sönme refleksi), bireysel dozun% 10'unu uygulayın.
  2. Imipramin
    NOT: Kullanılan bireysel imipramin dozu 20 mg / kg'dır.
    1. 1 mL imipramin 20 mg / mL çözeltisi hazırlamak için, 20 mg imipramin ve 1 mL% 0.9 steril salin çözeltisini birleştirin. İmipramin çözeltisini 1 mL/kg'lık son hacimde uygulayın.
  3. Meloksikam
    NOT: Kullanılan bireysel meloksikam dozu 1 mg / kg'dır.
    1. 1 mL meloksikam 1 mg / mL çözeltisi hazırlamak için,% 2 0.05 mL meloksikam ve% 0.95 mL% 0.9 steril salin çözeltisini birleştirin. Meloksikam çözeltisini iki gün boyunca günde bir kez 1 mL / kg'lık son bir hacimde uygulayın.
  4. Askorbik asit% 0.1
    1. 1 mL% 0.1 askorbik asit hazırlamak için, 1 mg askorbik asit ve 1 mL% 0.9 steril tuzlu su çözeltisini birleştirin.
  5. 6-hidroksidopamin (6-OHDA)
    NOT: 6-OHDA, beyindeki dopaminerjik ve noradrenerjik nöronları seçici olarak yok etmek için kullanılan bir nörotoksindir. Gözlerin, burnun ve ağzın cilt ve mukoza zarlarıyla doğrudan temastan kaçının. 6-OHDA kullanırken çift nitril eldiven, laboratuvar önlüğü, tek kullanımlık önlük, göz koruması ve cerrahi maske veya yüz kalkanı kullanın. Toksinin toplam infüzyon hacmi 4 μL / hayvandır ve bireysel miktar 10 μg 6-OHDA / hayvandır.
    1. 2.5 mg / mL'lik bir son konsantrasyonda 1 mL 6-OHDA hazırlamak için,% 0.1 askorbik asit içeren 2.5 mg 6-OHDA ve% 0.9 salin çözeltisinin 1 mL'sini karıştırın (yukarıda tarif edilmiştir).
      NOT: 6-OHDA ışığa duyarlıdır ve parlak ışığa maruz kaldığında daha hızlı bozulur. Işıktan korunan bir ortamda uygun şekilde kullanılmalı ve saklanmalıdır. Çözeltinin rengi kırmızımsı ise, atın.
  6. Lidokain hidroklorür (%2)
    1. Hayvana yerel uygulama için% 2 lidokain çözeltisi hazırlayın.
      NOT: Uygulanabilecek maksimum doz 7 mg/kg'dır.
  7. Poli-antibiyotik süspansiyonu
    NOT: Streptomisinler ve penisilinler içeren poli-antibiyotik süspansiyonu ( Malzeme Tablosuna bakınız), uygulama sırasında, ampulü şişeye toz ile eşlik eden tüm seyreltici hacmi ile hazırlanmalıdır.
    1. Kauçuk tıpa üzerindeki metalik diski çıkarın. Kauçuk tıpayı alkolle dezenfekte edin.
    2. 23 G'lık bir iğne ile bir şırınga kullanarak, seyrelticiyi şişeye enjekte edin. İğneyi çıkarın ve süspansiyon tamamen homojenize olana kadar şişeyi kuvvetlice sallayın. Şişeye biraz hava enjekte edin ve istenen süspansiyon hacmini geri çekin.
    3. Derin bir kas içi enjeksiyon uygulayın, hiçbir kan damarına ulaşılmadığından emin olmak için ilacı enjekte etmeden önce pistonu çekin.
      NOT: Uygulanacak süspansiyonun son hacmi 0,5 mL/kg'dır.

2. Malzemelerin hazırlanması

NOT: Kimyasalları işlerken her zaman malzeme güvenlik bilgi formunda verilen talimatları izleyin.

  1. Stereotaksik aparat
    1. Stereotaksik cihazı, ameliyatı gerçekleştirmek için uygun aydınlatmaya sahip sabit ve temiz bir tezgaha yerleştirin. Aparatı% 70 etanol ile dezenfekte edin.
    2. Cihazın kulak ve kesici çubuklarının doğru hizalanmış olup olmadığını kontrol edin. İşlem sırasında sıcak kalmak için ameliyat sırasında hayvanın yerleştirileceği yere termal bir battaniye yerleştirin. Hayvanın sıcaklığını doğru bir rektal prob ile izleyin.
      NOT: Termal battaniye 37.5 ° C'de olmalıdır, böylece hayvan vücut ısısı 37 ° C'lik bir vücut sıcaklığını korur.
  2. Mikroinfüzyon sistemi
    1. Tıbbi sınıf polietilen mikrotüpe ve çift damıtılmış suya (ddH2O) sahip bir iğneye bağlı bir Hamilton şırıngasını (50 μL veya istenildiği gibi) doldurun (%70-80) ve sistemden sızıntı olup olmadığını kontrol edin.
    2. Havayı sistemden çekin, böylece tek bir hava kabarcığı şırıngadaki ddH2O'yu mikrotüp içindeki 6-OHDA çözeltisinden ayırır.
      NOT: Bu prosedür, Hamilton şırıngasının 6-OHDA ile kirlenmesini önler ve aynı deney gününde birkaç sıçanın kullanılmasına izin verir.
    3. Hamilton şırıngasını infüzyon pompası üzerine yerleştirin, böylece sıkıca tutturulur ve şırınganın pistonu, itmek için hareket edecek çerçeveye paralel olur. İnfüzyon pompasını 0,5 μL/dak hıza ayarlayın, böylece toplam 4 μL 6-OHDA uygulaması 8 dakika sürer. İnfüzyon sistemini, sızıntı olmadığını ve infüzyonun önceden ayarlanan zaman ve hacme göre gerçekleştiğini doğrulayarak test edin.
    4. Mikrotüpe bağlı infüzyon iğnesini stereotaksik kolun ucundaki aparata takın ve iğnenin yüzeye 180 ° açıyla yerleştirildiğini kontrol edin. İğnenin düz olduğundan ve bükülmediğinden emin olun.
      NOT: Açıklanan tüm prosedürleri dikkatlice kontrol edin, çünkü infüzyon sistemindeki öğelerden herhangi biri düzgün çalışmazsa, ameliyatın başarısını tehlikeye atabilir.
  3. Dikiş
    1. Ameliyattan sonra insizyonu dikmek için 3/8 daire iğneli steril naylon emilemeyen bir dikiş kullanın.
  4. Ameliyat sonrası iyileşme bölgesi
    1. Tamamen iyileşene kadar hayvanların izlenebileceği temiz ve sterilize edilmiş bir muhafaza kutusu yerleştirin (dokunma ve manipülasyona duyarlı). Termoregülasyon için kutuya termal bir battaniye koyun.
      NOT: Termoregülasyon önemli olduğundan, gerekirse vücut ısısını korumak için ek bir ısı kaynağı ekleyin.

3. Cerrahi prosedür

NOT: Bu protokolde, yetişkin erkek Sprague-Dawley sıçanları (200-250 g), kontrollü sıcaklık (22 ± 2 ° C), hava değişimi (15-20 değişim / saat) ve açık-karanlık döngüler (12 saat / 12 saat) koşulları altında, yiyecek ve suya serbest erişimi olan 3 veya 4 hayvanlı kutularda gruplandırılmış olarak tutulmuştur.

  1. Ameliyatı takip eden günlerde kilo değişikliklerini izlemek için hayvanları tartın. Uygulanacak ilaçların dozunu hesaplayın.
  2. 27 G iğne ve 1 mL şırınga kullanarak, imipramini ameliyattan 30 dakika önce intraperitoneal olarak (anestezi uygulamadan önce ~ 10-15 dakika) uygulayın.
    NOT: İmapramin, noradrenalin taşıyıcısını (NAT) bloke edecek ve noradrenerjik nöronlar tarafından 6-OHDA alımını önleyecek ve lezyonu dopaminerjik nöronlara daha seçici hale getirecektir40.
  3. Imipramin uygulamasından 10-15 dakika sonra, 27 G iğne ve 1 mL şırınga kullanarak intraperitoneal ketamin / ksilazin anestezisini uygulayın. Hayvan tamamen uyuşturulana kadar bekleyin. Hayvan arka bacak sıkışmasına cevap vermediğinde ve göz kırpma refleksi göstermediğinde hayvanın derin anestezi altında olduğunu doğrulayın.
  4. Sıçanın kürkünü, insizyonun gerçekleşeceği baş bölgesinde tıraş edin.
  5. Sıçanı stereotaksik cihaza yerleştirin.
    1. Kafayı kesici çubuğun üzerine yerleştirin ve çubuğu işitsel çizginin 3,3 mm altına sabitleyin.
    2. Kulak çubuklarını her seferinde bir tarafa yerleştirin. Kesici çubuğu ve kulak çubuklarını, kafatasının üst kısmı düz ve yüzeye paralel olacak şekilde konumlandırın.
    3. Burun kelepçesini ayarlayın ve başın sağlam olduğunu ve her iki tarafa da hareket etmediğini test edin.
  6. Korneaların kurumasını önlemek için sıçan gözlerine steril oftalmik merhem uygulayın.
  7. Bölgeyi dezenfekte etmek için kesilecek bölgeye povidon-iyot uygulayın.
  8. Kesi bölgesinin analjezisi için lokal lidokain uygulayın; 7 mg/kg'ı geçmemelidir.
  9. Meloksikamı 27 G'lik bir iğne ve 1 mL'lik bir şırınga kullanarak deri altından uygulayın.
    NOT: Meloksikam, hayvanın ameliyat sonrası iyileşmesine yardımcı olacak steroid olmayan bir anti-enflamatuar analjeziktir.
  10. Poli-antibiyotik süspansiyonunu 23 G'lik bir iğne ve 1 mL'lik bir şırınga kullanarak kas içinden uygulayın.
    NOT: Poli-antibiyotik süspansiyonu, ameliyat sonrası iyileşmede olası bakteriyel enfeksiyonları önlemek için profilaktik bir tedavi olarak uygulanır.
  11. Arka pençeyi cımbızla sıkıştırarak göz kırpma reflekslerini veya arka bacak reflekslerini kontrol ederek hayvanın derin anestezi durumunda olup olmadığını kontrol edin.
  12. Bir neşter ile, mikroenjeksiyonun gerçekleşeceği bölgede ~ 1.5 cm'lik bir kesi yapın.
    NOT: Bu noktadan yara kapanana kadar steril teknikler uygulanır.
  13. Bregma ve Lambda görülene kadar kafatası bölgesini pamuklu çubuklar ve pamuklu tomurcuklarla temizleyin. Bregma ve Lambda'yı sterilize edilmiş ince bir kalemle işaretleyin.
  14. Bregma ve Lambda'nın dorsal-ventral (DV) koordinatlarının benzer olup olmadığını kontrol edin. Eğer farklılarsa, sıçanın başı doğru şekilde konumlandırılmadığından stereotaksik aparattaki sıçanı yeniden ayarlayın.
  15. Bregma'nın anteroposterior (AP) ve mediolateral (ML) koordinatlarını not edin.
  16. Bregma'dan 41: AP: -4.3 mm, ML: 1.6 mm'ye göre sağ MFB'nin AP ve ML koordinatlarına geçin.
  17. Trepanasyon bölgesini sterilize edilmiş ince bir kalemle işaretleyin.
  18. Sterilize edilmiş bir matkapla, dura materine zarar vermemeye özen göstererek hayvanın kafatasını yavaşça delin.
  19. Mikroenjeksiyon iğnesini dura mater üzerine yerleştirin ve DV koordinatlarını not edin. İnce bir iğne alın ve dura materini nazikçe yırtın. İğneyi, mikroenjeksiyonun gerçekleşeceği MFB'nin DV koordinatına (8,3 mm ventral) yerleştirin.
  20. 6-OHDA çözeltisini MFB'ye serbest bırakmak için mikroenjeksiyon pompasını çalıştırın. Mikroenjeksiyon bittiğinde, 4 μL 6-OHDA enjekte edilip edilmediğini görmek için Hamilton şırıngasını kontrol edin.
    NOT: Mikroenjeksiyon 8 dakika sürmelidir.
  21. 6-OHDA'nın uygulanmasından sonra, ilacın geri akışını önlemek için iğneyi çıkarmadan önce 10 dakika bekleyin. Mikroenjeksiyon iğnesini hayvanın beyninden yavaşça çıkarın.
  22. Kesi bölgesini povidon-iyot ile tekrar dezenfekte edin.
  23. Kesi bölgesini ~3-4 cerrahi düğüm ile dikişleyin.
    NOT: Düğüm çok güçlü veya çok gevşek olmamalıdır.
  24. Sıçanı stereotaksik aparattan çıkarın ve hayvan anesteziden tamamen iyileşene kadar termal battaniyenin üzerinde iyileşmek için temiz bir kutuya yerleştirin. Anesteziden tamamen uyanana kadar hayvanı her 15 dakikada bir gözlemleyin.

4. Postoperatif işlemler

  1. Ameliyattan sonraki dört gün boyunca hayvanların ağırlığını izleyin. Ameliyattan sonraki iki gün boyunca günde bir kez deri altından meloksikam ile tedavi edin ve dozu her günün ağırlığı için ayarlayın.
    NOT: Tüm hayvanlar ameliyattan sonraki üçüncü gün analjezik ihtiyacı açısından değerlendirilmelidir.
  2. Enfekte olmadıklarından emin olmak için insizyonları en az dört gün boyunca günlük olarak kontrol edin. Kesiler iyileşene kadar ısı, şişlik, ağrı, akıntı ve kızarıklık olup olmadığına bakın.
  3. Hayvanın vücut ağırlığını izleyerek iştahı ve su tüketimini kontrol edin. Hayvanları yemeye teşvik etmek için ıslak yem verin. Ameliyattan sonra en az dört gün boyunca genel vücut durumunu, tutumunu ve hareketliliğini günlük olarak gözlemleyin. Ameliyattan 7-10 gün sonra dikişleri alın.
    NOT: Etik prosedürlerde tanımlanan bitiş noktalarına ulaşılması halinde hayvanlar ötenazi yapılmalıdır.

5. Adım atma testi

  1. Antrenman
    NOT: Hayvanlar testten üç gün önce eğitilmelidir. Aşağıda açıklanan protokole göre, eğitim günde iki kez, sabah bir kez ve öğleden sonra bir kez veya seanslar arasında en az 2 saat aralıklarla yapılmalıdır. Bir zamanlayıcı kullanarak saati izleyin.
    1. 1. Gün
      1. İlk seansta, sıçanın işleyici / deneyci ile tanışmasını sağlamak için sıçanı ~ 1-2 dakika eldivenlerde tutarak tutun.
      2. İkinci seansta, sıçanı 20 s tutmak ve 20 s için protokol masasına yerleştirmek arasında geçiş yapın. Sıçanı basamaklama testi için deney düzeneğine alıştırmak için bu eğitim adımını 3 dakika boyunca tekrarlayın.
    2. 2. Gün
      1. İlk seansta, sıçanın her iki ön pençesini de arka pençelerini tutarak ve bir elinizle geri tutarak protokol masasına yerleştirin. Sıçanı, protokol masasının düz yüzeyine 45°'lik bir açıyla baş aşağı doğru eğin. Masanın üzerinde uçtan uca yatay olarak hareket ettirin, sıçanın her iki pençeyle de masaya basmasına izin verin (4 saniyede 90 cm örtün). Sıçanı eldivenlerde 10 s tutun ve dinlenmesine izin verin; Bu kalıbı 3 dakika boyunca tekrarlayın.
      2. İkinci seansta, diğer ön pençeyi bir elinizle geriye doğru tutarak ve sıçanın sırt ve arka pençelerini diğer elinizle tutarak sıçanın bir ön pençesini protokol masasına yerleştirin (bkz. adım 5.1.2.1). Masanın üzerinde 4 saniye içinde uçtan uca yatay olarak hareket ettirin ve sıçanın serbest pençesiyle adım atmasına izin verin. Sıçanı eldivenlerde 10 s tutun, dinlenmesine izin verin ve başka bir ön pençe ile tekrarlayın, ardından dinlenme süresi izleyin. İki ön pençe arasında değişen bu deseni tekrarlayın ve 3 dakika dinlenin.
      3. Eğitim adımını her biri 1 dakika boyunca 3 kez tekrarlayın.
    3. 3. Gün
      1. İlk seansta, bir ön pençe için adım 5.1.2.2'de açıklanan prosedürü izleyin. Başka bir ön pençe ile tekrarlayın, ardından dinlenme süresi gelir. İki ön pençe arasında değişen bu deseni tekrarlayın ve 3 dakika dinlenin.
      2. İkinci oturumda, adım 5.1.2.2'de açıklanan yordamı izleyin.
  2. Test
    NOT: Step testi, ameliyattan önce, stereotaksik cerrahiden 2 ve 4 hafta sonra, kontralateral ön ayağın akinezisini ve 6-OHDA'nın neden olduğu olası yaralanmayı değerlendirmek için yapılır.
    1. Sıçanı yüzeye 45 ° 'lik bir açıyla tutun, arka bacaklarını hareketsiz hale getirin ve ön ayaklardan sadece birinin, yukarıda açıklandığı gibi, eğitimin 3. günü için platformda durmasına izin verin.
    2. Sıçanı, sağ veya sol pençe yüzeyde duracak şekilde 4 saniyede 90 cm'lik bir mesafe boyunca ileri doğru sürükleyin.
    3. Notlar alın ve her bir pençe ile her yönde atılan forehand ayarlama adımlarının sayısını ölçün.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Dopaminerjik lezyon değerlendirmesi
Basamaklama testi, lezyona karşı ön ekstremitenin akinezisinin değerlendirilmesini ve 6-OHDA infüzyonunun neden olduğu nigrostriatal yolun olası bir lezyonu olan hayvanların seçilmesini sağlar (Şekil 1). Kontralateral ön ayak stepleme testinin cerrahi öncesi ve ameliyattan 2 hafta 4 hafta sonraki performansının karşılaştırılması, zaman (ameliyat öncesi, 2 ve 4 hafta sonra) ile tedavi (sahte ameliyat ve 6-OHDA lezyonlu) arasında etkileşim (F2,74 = 93.63; p < 0.0001; iki yönlü tekrarlanan ölçümler ANOVA) ortaya koymuştur. Bonferroni'nin post-hoc testi, ameliyattan sonraki ikinci ve dördüncü haftada sahte ameliyat edilen hayvanlara kıyasla sağ MFB'de 6-OHDA alan hayvanlarda lezyona aykırı basamak sayısında anlamlı bir azalma olduğunu göstermiştir (p < 0.0001) (Şekil 1). Sonuçlar önceki çalışmalarla tutarlıydı35.

Dopaminerjik lezyon tamamlanmadığında, basamaklama testinin sonuçlarının bu çalışmada sunulan sonuçların başarı derecesine ulaşmayacağını belirtmek önemlidir. Daha önce yayınlanmış bir çalışmada, tirozin hidroksilaz (TH) basamaklama testi ve immünohistokimyası, bu çalışmada kullanılan aynı protokolü takiben 6-OHDA'nın mikroenjeksiyonu için ameliyat yapıldıktan sonra kısmi dopaminerjik lezyonu olan hayvanlarla gerçekleştirilmiştir. Basamaklama testinde (4-8 adım) kısmi bir eksiklik bulmaları, nöronların ~% 60'ının kısmi dopaminerjik lezyonunun sonucudur39.

Figure 1
Şekil 1: 6-OHDA veya aracın sağ MFB'ye tek taraflı infüzyonu için ameliyat öncesi ve sonrası kontralateral basamaklama testinin değerlendirilmesi. Veriler, 6-OHDA alan hayvanların, ameliyattan sonraki ikinci ve dördüncü haftalarda lezyona karşı ön ayakla yapılan basamak sayısında önemli bir azalma olduğunu göstermektedir (* ***p < 0.0001'e karşı sahte cerrahi sonrası; iki yönlü tekrarlanan önlemler ANOVA, Bonferroni post-hoc). Ortalama olarak ifade edilen veriler, ortalamanın standart hatası ±. Araç, %0.1 askorbik asit içeren %0.9 tuzlu su çözeltisidir. Sonuçlar, sahte gruptaki 14 hayvana ve 6-OHDA grubundaki 25 hayvana dayanmaktadır. Kısaltmalar: P = ameliyat öncesi. 2 = ameliyattan iki hafta sonra. 4 = ameliyattan dört hafta sonra; 6-OHDA = 6-hidroksidopamin; MFB = medial ön beyin demeti. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Ameliyat öncesi ipsilateral ön ayak stepleme testinin performansının ve ameliyattan 2 hafta 4 hafta sonra karşılaştırılması, zaman (ameliyat öncesi, 2 ve 4 hafta sonra) ile tedavi (sahte ameliyat ve 6-OHDA lezyonlu) arasında herhangi bir etkileşim (F2,74 = 0.4492; p = 0.6399; iki yönlü tekrarlanan ölçümler ANOVA) ortaya koymamıştır. Bonferroni'nin post-hoc testi, sağ MFB'de 6-OHDA alan hayvanlarda lezyona ipsilateral basamak sayısında sahte hayvanlara kıyasla anlamlı bir fark göstermemiştir (Şekil 2).

Figure 2
Şekil 2: 6-OHDA veya aracın sağ MFB'ye tek taraflı infüzyonu için ameliyat öncesi ve sonrası ipsilateral step testinin değerlendirilmesi. Veriler, 6-OHDA alan hayvanların, ameliyattan sonraki ikinci ve dördüncü haftalarda lezyona ön ön ayak ipsilateral ile adım sayısını anlamlı olarak azaltmadığını göstermektedir (p > 0.05 vs. sahte cerrahi sonrası; iki yönlü tekrarlanan önlemler ANOVA, Bonferroni post-hoc). Ortalama olarak ifade edilen veriler, ortalamanın standart hatası ±. Araç, %0.1 askorbik asit içeren %0.9 tuzlu su çözeltisidir. Sonuçlar, sahte gruptaki 14 hayvana ve 6-OHDA grubundaki 25 hayvana dayanmaktadır. Kısaltmalar: P = ameliyat öncesi. 2 = ameliyattan iki hafta sonra. 4 = ameliyattan dört hafta sonra; 6-OHDA = 6-hidroksidopamin; MFB = medial ön beyin demeti. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

6-OHDA lezyonlu hayvanlar üzerinde yapılan önceki çalışmalarla tutarlı42, her iki yarımkürenin striatumunun TH'sini karşılaştıran histolojik analiz (Şekil 3), striatumdaki DA eksikliğinin güvenilir bir şekilde değerlendirilmesini sağlar. Bu nedenle, bu davranışsal protokol, PD'nin deneysel modellerini içeren çalışmalarda immünohistokimyasal yöntemlerle birlikte kullanılabilir.

Figure 3
Şekil 3: PD'nin 6-OHDA deneysel modelinde, anterior striatum ve substantia nigra compacta dahil olmak üzere TH etiketlemesinin temsili görüntüleri. Panoramik görüntü lezyonun yayılımını gösterir ve iç kısım zoomlar immün boyalı innervasyon e hücre cisimciklerini gösterir. (A) Sağ yarımkürede 6-OHDA'nın neden olduğu kısmi bir yaralanmayı gösteren striatal koronal bölümün görüntüsü. (B) Aynı hayvandan alınan substantia nigra ve ventral tegmental alan koronal kesitinin görüntüsü de lezyon uzantısını gösterir. (C) Sağ yarımkürede 6-OHDA tarafından tam bir indüklenmiş yaralanmayı gösteren striatal koronal bölümün görüntüsü. (D) Aynı hayvandan substantia nigra ve ventral tegmental alan koronal kesitinin görüntüsü de lezyon uzantısını gösterir. Ölçek çubuğu = panoramik görünümde 1,3 mm ve iç yakınlaştırmalarda 65 μm. Kısaltmalar: 6-OHDA = 6-hidroksidopamin; TH = tirozin hidroksilaz; PD = Parkinson hastalığı; NL = lezyonsuz; L = lezyonlu. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Bu yazıda, nigrostriatal yolun nöronlarında sağlam lezyonlara neden olabilen ve hayvanda akinezi üretebilen, MFB'de 6-OHDA'nın tek taraflı mikroinfüzyonu için cerrahi yapmak için bir protokol açıklanmaktadır. Ayrıca, lezyonların başarısını kanıtlamak ve ön ayak akinezisini değerlendirmek için kullanılabilecek kolay uygulanabilir ve noninvaziv bir test olan stepping testini gerçekleştirme protokolü de açıklanmaktadır. Temsili sonuçlarda sunulduğu gibi, 6-OHDA alan hayvanlar, yaralanmaya karşı olan ayarlama adımlarının sayısında bir azalma gösterdi; bu, 6-OHDA yaralı hayvanların infüzyon ameliyatından 2 hafta sonra güçlü akinezi sergilediği anlamına geliyor. Akinezi - hastalık için çeşitli tedavilerin odak noktası - PD'nin ana motor semptomlarından biridir. Bir hayvan modelinde akinezi gelişimi, PD'nin preklinik çalışmaları için önemlidir. Dahası, bu sonuçlar, daha az sayıda adım atan hayvanların immünohistokimya tarafından daha yüksek bir dopaminerjik nöron ölümü yüzdesine sahip olduğunu doğrulayan Chang ve ark.37 tarafından bildirilenlere benzemektedir. Bu nedenle, daha az sayıda kontralateral ayarlama adımı sunan hayvanların dopaminerjik bir yaralanmaya sahip olma olasılığı daha yüksektir.

Ameliyatın ve lezyonların başarısının değerlendirilmesi, amfetamin / apomorfin kaynaklı rotasyon43, yüksek vücut salınım testi (EBST), koridor testi, silindir testi, TH immünohistokimyası gibi doku etiketleme teknikleri ve hatta HPLC42 ile striatumdaki dopaminin nicelleştirilmesi gibi diğer davranışsal testlerle de doğrulanabilir. Diğer metodolojiler, davranışsal değerlendirme için enjekte edilen 6-OHDA dozunda ve ameliyat sonrası zaman aralığında farklılık gösterir. Yakın tarihli bir derleme43, bu metodolojiyi kullanan en son makaleleri ve aralarındaki doz, davranış testi ve ameliyat sonrası aralıktaki farkı özetlemektedir. 6-OHDA tarafından indüklenen PD modeli, Lewy cisimlerinin birikmesi gibi hastalıkla ilgili tüm patolojik süreçleri taklit etmez, ancak striatal-nigral yolun dopaminerjik nöronlarının ölümünü simüle eder. Bu, hastalığın semptomları için yeni tedavilerin incelenmesini sağlar ve bu da bu hastalıktan etkilenen hastaların yaşam kalitesinde bir iyileşmeye yol açabilir.

En yaygın kullanılan model olmasına rağmen, 6-OHDA modelinin mevcut tüm PD modelleri gibi sınırlamaları vardır. Model, alfa-sinüklein proteinlerinin birikmesi ve Lewy cisimlerinin oluşumu gibi hastalığın patolojisinde yer alan moleküler mekanizmaları tam olarak temsil etmeme dezavantajına sahiptir. Model, nigrostriatal yolun dopaminerjik nöronlarının ölümünü simüle eder, hastalığın geç bir aşamasına karşılık gelir ve sadece motor semptomların başlamasına yol açar. Bu, onu doğal gelişimini incelemek için uygun hale getirmez15,32. Bu makalede açıklanan 6-OHDA modeli genellikle düşük ölüm oranları ile karakterizedir. Ameliyat sonrası iyileşme, invaziv bir prosedürün ve nörodejeneratif lezyonun birleşmesi nedeniyle yüksek mortalite oranlarını önlemek için çok önemlidir44. Ameliyat sonrası iyileşme döneminde besin takviyesi, rehidrasyon ve dış sıcaklık kontrolü ile ekstra özen gösterilerek mortaliteyi azaltmak mümkündür45. Bu tür önlemlerin kombinasyonunun ölüm oranını büyük ölçüde azalttığı veya hatta ortadan kaldırdığı gösterilmiştir30,46. Yaygın bir ölüm nedeni, iğnenin beyinde yanlış koordinatta sokulmasıdır. Bu hassas cerrahi işlem sırasında koordinatları dikkatlice kontrol etmek çok önemlidir. Bu, iğnenin diğer beyin yapılarına (örneğin, hipotalamus) zarar vermesini önleyecektir, bu da hayvanın yeme ve içme eylemlerini bozabilir, bu da yetersiz beslenmeye ve dehidrasyona yol açabilir47.

Son olarak, ketamin-ksilazin anestezi protokolünün iyi kurulmuş ve kemirgen deneylerinde kullanılmasına rağmen48, bazı kanıtların bu anesteziklerin kombinasyonunun uzun bir ameliyat süresi için yetersiz olabileceğini düşündürdüğünü vurgulamak önemlidir. Ek olarak, ketamin-ksilazin duyarlılığı farklı fare ve sıçan suşlarına göre değişebilir49,50. Bir alternatif, izofluran inhalasyonu ile anesteziyi indüklemek olabilir. Bir çalışma, izofluran kaynaklı anestezi ile sağ refleksin kaybı, ketamin-ksilazine göre daha hızlı olduğunu göstermiştir. Ayrıca, ketamin-ksilazin ile uyuşturulan sıçanların% 60'ı, cerrahi prosedür sırasında, doz takviyesi ile bile, ardışık ayak parmağı sıkışma refleksleri göstermiştir. Buna karşılık, izofluran ile uyuşturulan hayvanlar, hacim ayarından sonra kaybolan izole kuyruk sıkışma refleksleri vakaları sundu51.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların beyan edecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Acknowledgments

Bu çalışma São Paulo Araştırma Vakfı (FAPESP, hibe 2017/00003-0) tarafından desteklenmiştir. Yüksek Öğretim Personelinin İyileştirilmesi için Koordinasyon (CAPES) için minnettarız. Dr. Anthony R. West, Dr. Heinz Steiner ve Dr. Kuei Y. Tseng'e destek ve mentorluk için teşekkür ederiz.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
6-OHDA Sigma Aldrich H4381 https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/h4381?lang=pt&region=BR&cm_sp=Insite-_-caSrpResults_srpRecs_srpModel
_6-ohda-_-srpRecs3-1
70% Alcohol
Ascorbic acid Sigma Aldrich 795437 https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/795437?lang=pt&region=BR&gclid=
Cj0KCQjw4cOEBhDMARIsAA3XD
RipyOnxOxkKAm3J1PxvIsvw09
_kfaS2jYcD9E5OyuHYr4n89kO
6yicaAot6EALw_wcB
Cotton
Drill or tap
Gauze
Hamilton syringe 50 uL Hamilton 80539 https://www.hamiltoncompany.com/laboratory-products/syringes/80539
Imipramine Alfa Aeser J63723 https://www.alfa.com/pt/catalog/J63723/
Infusion pump Insight EFF-311 https://insightltda.com.br/produto/eff-311-bomba-de-infusao-2-seringas/
Ketamine (Dopalen) Ceva https://www.ceva.com.br/Produtos/Lista-de-Produtos/DOPALEN
Machine for trichotomy
Meloxicam (Maxicam 2%  Ourofino) Ourofino https://terrazoo.com.br/produto/maxicam-injetavel-2-50ml-ouro-fino/
Metal Disposal
Paper towels
Pentabiotic Zoetis https://www.zoetis.com.br/pentabiotico-veterinario.aspx
Plastic waste garbage can
Poly-antibiotic Pentabiotic (Wealth)
Povidone-iodine
Scalpel and blades
Scissors
Scraper
Stereotaxic apparatus Insight EFF-331 https://insightltda.com.br/produto/eff-331-estereotaxico-1-torre/
Sterile saline solution
Swabs
Temperature probe
Timer
Tweezers
Xylazine (Anasedan) Ceva https://www.ceva.com.br/Produtos/Lista-de-Produtos/ANASEDAN

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gibb, W. R., Lees, A. J. The relevance of the Lewy body to the pathogenesis of idiopathic Parkinson's disease. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 51 (6), 745-752 (1988).
  2. Albin, R. L., Young, A. B., Penney, J. B. The functional anatomy of basal ganglia disorders. Trends in Neurosciences. 12 (10), 366-375 (1989).
  3. Dexter, D. T., Jenner, P. Parkinson disease: from pathology to molecular disease mechanisms. Free Radical Biology & Medicine. 62, 132-144 (2013).
  4. Obeso, J. A., et al. Functional organization of the basal ganglia: therapeutic implications for Parkinson's disease. Movement Disorders. 23, Suppl 3 548-559 (2008).
  5. Tysnes, O. -B., Storstein, A. Epidemiology of Parkinson's disease. Journal of Neural Transmission. 124 (8), 901-905 (2017).
  6. Karachi, C., et al. Clinical and anatomical predictors for freezing of gait and falls after subthalamic deep brain stimulation in Parkinson's disease patients. Parkinsonism & Related Disorders. 62, 91-97 (2019).
  7. Sudhakar, V., Richardson, R. M. Gene therapy for Parkinson's disease. Progress in Neurological Surgery. 33, 253-264 (2018).
  8. Baizabal-Carvallo, J. F., et al. Combined pallidal and subthalamic nucleus deep brain stimulation in secondary dystonia-parkinsonism. Parkinsonism & Related Disorders. 19 (5), 566-568 (2013).
  9. Morizane, A. Cell therapy for Parkinson's disease with induced pluripotent stem cells. Clinical Neurology. 59 (3), 119-124 (2019).
  10. Jankovic, J., Tan, E. K. Parkinson's disease: etiopathogenesis and treatment. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 91 (8), 795-808 (2020).
  11. Cenci, M. A., Whishaw, I. Q., Schallert, T. Animal models of neurological deficits: how relevant is the rat. Nature Reviws. Neuroscience. 3 (7), 574-579 (2002).
  12. Tronci, E., Francardo, V. Animal models of l-DOPA-induced dyskinesia: the 6-OHDA-lesioned rat and mouse. Journal of Neural Transmission. 125 (8), 1137-1144 (2018).
  13. Lane, E., Dunnett, S. Animal models of Parkinson's disease and L-dopa induced dyskinesia: How close are we to the clinic. Psychopharmacology. 199 (3), 303-312 (2008).
  14. Meredith, G. E., Sonsalla, P. K., Chesselet, M. -F. Animal models of Parkinson's disease progression. Acta Neuropathologica. 115 (4), 385-398 (2008).
  15. Kin, K., Yasuhara, T., Kameda, M., Date, I. Animal models for Parkinson's disease research: trends in the 2000s. International Journal of Molecular Sciences. 20 (21), 5402 (2019).
  16. Schober, A. Classic toxin-induced animal models of Parkinson's disease: 6-OHDA and MPTP. Cell and Tissue Research. 318 (1), 215-224 (2004).
  17. Smith, G. A., Isacson, O., Dunnett, S. B. The search for genetic mouse models of prodromal Parkinson's disease. Experimental Neurology. 237 (2), 267-273 (2012).
  18. Langston, J. W., Ballard, P., Tetrud, J. W., Irwin, I. Chronic Parkinsonism in humans due to a product of meperidine-analog synthesis. Science. 219 (4587), 979-980 (1983).
  19. Langston, J. W., Irwin, I., Langston, E. B., Forno, L. S. 1-Methyl-4-phenylpyridinium ion (MPP+): identification of a metabolite of MPTP, a toxin selective to the substantia nigra. Neuroscience Letters. 48 (1), 87-92 (1984).
  20. Ramsay, R. R., Salach, J. I., Singer, T. P. Uptake of the neurotoxin 1-methyl-4-phenylpyridine (MPP+) by mitochondria and its relation to the inhibition of the mitochondrial oxidation of NAD+-linked substrates by MPP+. Biochemical and Biophysical Research Communications. 134 (2), 743-748 (1986).
  21. Ungerstedt, U. 6-Hydroxy-dopamine induced degeneration of central monoamine neurons. European Journal of Pharmacology. 5 (1), 107-110 (1968).
  22. Blandini, F., Armentero, M. -T. Animal models of Parkinson's disease. FEBS Journal. 279 (7), 1156-1166 (2012).
  23. McDowell, K., Chesselet, M. -F. Animal models of the non-motor features of Parkinson's disease. Neurobiology of Disease. 46 (3), 597-606 (2012).
  24. Luthman, J., Fredriksson, A., Sundström, E., Jonsson, G., Archer, T. Selective lesion of central dopamine or noradrenaline neuron systems in the neonatal rat: motor behavior and monoamine alterations at adult stage. Behavioural Brain Research. 33 (3), 267-277 (1989).
  25. Casarrubea, M., et al. Effects of Substantia Nigra pars compacta lesion on the behavioral sequencing in the 6-OHDA model of Parkinson's disease. Behavioural Brain Research. 362, 28-35 (2019).
  26. Wang, R., Shao, M. L-DOPA-elicited abnormal involuntary movements in the rats damaged severely in substantia nigra by 6-hydroxydopamine. Annals of Palliative Medicine. 9 (3), 947-956 (2020).
  27. Hernandez-Baltazar, D., Mendoza-Garrido, M. E., Martinez-Fong, D. Activation of GSK-3β and caspase-3 occurs in Nigral dopamine neurons during the development of apoptosis activated by a striatal injection of 6-hydroxydopamine. PLoS One. 8 (8), 70951 (2013).
  28. Bagga, V., Dunnett, S. B., Fricker, R. A. The 6-OHDA mouse model of Parkinson's disease - Terminal striatal lesions provide a superior measure of neuronal loss and replacement than median forebrain bundle lesions. Behavioural Brain Research. 288, 107-117 (2015).
  29. Iancu, R., Mohapel, P., Brundin, P., Paul, G. Behavioral characterization of a unilateral 6-OHDA-lesion model of Parkinson's disease in mice. Behavioural Brain Research. 162 (1), 1-10 (2005).
  30. Boix, J., Padel, T., Paul, G. A partial lesion model of Parkinson's disease in mice - Characterization of a 6-OHDA-induced medial forebrain bundle lesion. Behavioural Brain Research. 284, 196-206 (2015).
  31. Blesa, J., Phani, S., Jackson-Lewis, V., Przedborski, S. Classic and new animal models of Parkinson's disease. Journal of Biomedicine & Biotechnology. 2012, 845618 (2012).
  32. Breit, S., et al. Effects of 6-hydroxydopamine-induced severe or partial lesion of the nigrostriatal pathway on the neuronal activity of pallido-subthalamic network in the rat. Experimental Neurology. 205 (1), 36-47 (2007).
  33. More, S. V., Kumar, H., Cho, D. -Y., Yun, Y. -S., Choi, D. -K. Toxin-induced experimental models of learning and memory impairment. International Journal of Molecular Sciences. 17 (9), 1447 (2016).
  34. Schwarting, R. K. W., Huston, J. P. The unilateral 6-hydroxydopamine lesion model in behavioral brain research. Analysis of functional deficits, recovery and treatments. Progress in Neurobiology. 50 (2-3), 275-331 (1996).
  35. Olsson, M., Nikkhah, G., Bentlage, C., Björklund, A. Forelimb akinesia in the rat Parkinson model: differential effects of dopamine agonists and nigral transplants as assessed by a new stepping test. Journal of Neuroscience. 15 (5), 3863-3875 (1995).
  36. Lindgren, H. S., Rylander, D., Ohlin, K. E., Lundblad, M., Cenci, M. A. The 'motor complication syndrome' in rats with 6-OHDA lesions treated chronically with l-DOPA: Relation to dose and route of administration. Behavioural Brain Research. 177 (1), 150-159 (2007).
  37. Björklund, A., Dunnett, S. B. The amphetamine induced rotation test: A re-assessment of its use as a tool to monitor motor impairment and functional recovery in rodent models of Parkinson's disease. Journal of Parkinson's Disease. 9 (1), 17-29 (2019).
  38. Chang, J. W., Wachtel, S. R., Young, D., Kang, U. J. Biochemical and anatomical characterization of forepaw adjusting steps in rat models of Parkinson's disease: studies on medial forebrain bundle and striatal lesions. Neuroscience. 88 (2), 617-628 (1999).
  39. Jayasinghe, V. R., Flores-Barrera, E., West, A. R., Tseng, K. Y. Frequency-dependent corticostriatal disinhibition resulting from chronic dopamine depletion: role of local striatal cGMP and GABA-AR signaling. Cerebral Cortex. 27 (1), 625-634 (2017).
  40. Schallert, T., Fleming, S. M., Leasure, J. L., Tillerson, J. L., Bland, S. T. CNS plasticity and assessment of forelimb sensorimotor outcome in unilateral rat models of stroke, cortical ablation, parkinsonism and spinal cord injury. Neuropharmacology. 39 (5), 777-787 (2000).
  41. Paxinos, G., Watson, C. The rat brain in stereotaxic coordinates. , Academic Press. (2006).
  42. Padovan-Neto, F. E., et al. Selective regulation of 5-HT1B serotonin receptor expression in the striatum by dopamine depletion and repeated L-DOPA treatment: relationship to L-DOPA-induced dyskinesias. Molecular Neurobiology. 57 (2), 736-751 (2020).
  43. Prasad, E. M., Hung, S. -Y. Behavioral tests in neurotoxin-induced aAnimal models of Parkinson's disease. Antioxidants. 9 (10), Basel, Switzerland. 1007 (2020).
  44. Lundblad, M., Picconi, B., Lindgren, H., Cenci, M. A. A model of L-DOPA-induced dyskinesia in 6-hydroxydopamine lesioned mice: Relation to motor and cellular parameters of nigrostriatal function. Neurobiology of Disease. 16 (1), 110-123 (2004).
  45. Masini, D., et al. A guide to the generation of a 6-hydroxydopamine mouse model of Parkinson's disease for the study of non-motor symptoms. Biomedicines. 9 (6), 598 (2021).
  46. Francardo, V., et al. Impact of the lesion procedure on the profiles of motor impairment and molecular responsiveness to L-DOPA in the 6-hydroxydopamine mouse model of Parkinson's disease. Neurobiology of Disease. 42 (3), 327-340 (2011).
  47. Thiele, S. L., Warre, R., Nash, J. E. Development of a unilaterally-lesioned 6-OHDA mouse model of Parkinson's disease. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (60), e3234 (2012).
  48. Fish, R., Danneman, P., Brown, M., Karas, A. Anesthesia and Analgesia in Laboratory Animals. , Academic Press. (2008).
  49. Buitrago, S., Martin, T. E., Tetens-Woodring, J., Belicha-Villanueva, A., Wilding, G. E. Safety and efficacy of various combinations of injectable anesthetics in BALB/c mice. Journal of the American Association for Laboratory Animal Sciences. 47 (1), 11-17 (2008).
  50. Struck, M. B., Andrutis, K. A., Ramirez, H. E., Battles, A. H. Effect of a short-term fast on ketamine-xylazine anesthesia in rats. Journal of the American Association for Laboratory Animal Sciences. 50 (3), 344-348 (2011).
  51. Jiron, J. M., et al. Comparison of isoflurane, ketamine-dexmedetomidine, and ketamine-xylazine for general anesthesia during oral procedures in rice rats (Oryzomys palustris). Journal of the American Association for Laboratory Animal Sciences. 58 (1), 40-49 (2019).

Tags

Nörobilim Sayı 176
Parkinson Hastalığının 6-hidroksidopamin Sıçan Modeli
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Guimarães, R. P., Ribeiro, D.… More

Guimarães, R. P., Ribeiro, D. L., dos Santos, K. B., Godoy, L. D., Corrêa, M. R., Padovan-Neto, F. E. The 6-hydroxydopamine Rat Model of Parkinson's Disease. J. Vis. Exp. (176), e62923, doi:10.3791/62923 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter