Name: 小鼠 mptp 诱导的帕金森病模型中自发性运动的行为评估 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 38 s
Description: 学习使用圆柱和旷场实验评估MPTP诱导帕金森病小鼠模型的自发运动功能。该方法无需预先训练，操作简便且设备成本低，适用于神经退行性疾病药物筛选研究。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究由天津市大学生创新创业训练计划项目（项目编号：63183004）资助。该项目在南开大学药物化学生物学国家重点实验室启动。作者声明不存在利益冲突。

本研究遵循国际、国家和机构关于动物实验的规定进行。研究方案已获得南开大学动物伦理委员会的批准。
1. MPTP 和 L-DOPA 给药
注意：10周龄雌性BALB/c小鼠由中科院动物研究所提供。小鼠每笼饲养6只，光照/黑暗周期为12小时（光照时间为08:00至20:00），环境温度恒定在21–22 °C，相对湿度为55% ± 5%。提供经高压灭菌的相同配方的标准小鼠饲料和饮水 随意 所有动物均接受了处理。
<ol>
	<li>经过一周的适应期后，将动物分为三组，每组六只小鼠。</li>
	<li>对第1组，从第1天到第7天每天进行腹腔注射（见步骤1.5），每只小鼠注射生理盐水250 µL/天，然后在第8天进行经口灌胃（见步骤1.6），每只小鼠给予生理盐水250 µL。</li>
	<li>对第2组，从第1天到第7天每天进行腹腔注射20 mg/kg/天的MPTP，然后在第8天进行经口灌胃，每只小鼠给予生理盐水250 µL。</li>
	<li>对第3组，从第1天到第7天每天进行腹腔注射20 mg/kg/天的MPTP，然后在第8天进行经口灌胃，每只小鼠给予L-DOPA 5 mg/kg。</li>
	<li>腹腔注射操作步骤如下：
	<ol>
		<li>将药物装入带有26 G针头的无菌1 mL注射器中，排出注射器内的空气。</li>
		<li>抓握小鼠使其腹部朝上，固定头部，保持小鼠的头、颈和身体呈一条直线。</li>
		<li>倾斜针头以刺入腹膜，推进针头至适当深度直至阻力变小，然后注入药物，随后平稳拔出针头。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>经口灌胃操作步骤如下：
	<ol>
		<li>将药物装入带有灌胃针头的无菌1 mL注射器中，排出注射器内的空气。</li>
		<li>抓握小鼠使其腹部朝上，固定头部，保持小鼠的头、颈和身体呈一条直线。</li>
		<li>保持针头与小鼠身体平行，从其口腔角落插入，压住舌头并沿上颌向内推进。</li>
		<li>当感到阻力较小时，表明针头正顺利进入食道，此时小心推进针头至适当深度，在针尖到达胸部底端之前注入药物。</li>
		<li>平稳拔出针头。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 圆筒实验
注意：行为学测试于第8天进行。在行为学测试前40分钟，向第三组小鼠注射L-DOPA。如果行为学测试不在动物饲养房间内进行，则动物需要在测试前于新房间内适应30-60分钟。
<ol>
	<li>在最后一次注射MPTP后24小时进行测试。</li>
	<li>将一个透明玻璃圆筒（高度 = 19.5 cm，直径 = 15 cm，重量 ≥1 kg）放置在桌子中央。用黑色硬纸板从圆筒的三个侧面围挡，以减少环境光照的影响。留出一侧圆筒面向摄像机，用于视频录制。 
	注意：硬纸板与圆筒之间的距离应约为4至8 cm。</li>
	<li>将一台摄像机（&#62; 100万像素分辨率）安装在距离圆筒约40–60 cm的位置，确保整个圆筒均在视野范围内。 
	注意：此距离既不过近也不过远，以免在录制小鼠运动视频时干扰其行为。</li>
	<li>每次将一只小鼠放入圆筒中，并立即开始录像，3分钟后停止录像。 
	注意：在此过程中，应尽量避免噪音或光线变化，以防影响小鼠的行为表现。</li>
	<li>测试结束后，将小鼠放回其原饲养笼中。</li>
	<li>用清水清洗圆筒，然后在内壁喷洒70% v/v乙醇进行消毒并去除小鼠气味。在放入下一只小鼠前，将圆筒擦干。</li>
	<li>以正常速度的0.5倍回放视频，记录每只小鼠前爪触碰筒壁的次数。 
	注意：当小鼠以后肢直立，双前肢抬高至肩部以上并随后落地时，计为一次前爪抬起。仅单侧前肢抬起不计入。通常小鼠会抬起前肢接触圆筒壁；若小鼠连续多次抬起双前肢高于肩部但未落地，则仅计为一次。</li>
</ol>
3. 开放旷场实验
<ol>
	<li>在MPTP给药后24小时进行旷场实验。 
	注意：可与圆筒实验同时进行。</li>
	<li>准备一个透明的旷场反应箱（长45 cm × 宽45 cm × 高25 cm），底部用黑布覆盖木板。在反应箱正上方1 m高度处固定一台相机（&#62;100万像素分辨率）。 
	注意：旷场反应箱底部的颜色应与测试小鼠的体色不同，以确保视频中具有足够的颜色对比度。</li>
	<li>调整相机位置，确保旷场反应箱位于视频画面正中央。</li>
	<li>将一只待测小鼠放入箱内，让其适应环境约1分钟。</li>
	<li>使用连接至计算机的相机记录5分钟视频。</li>
	<li>利用软件工具（例如，MATLAB）分析视频，获得小鼠运动轨迹图、静止状态（速度 &#60;1 cm/s）、行走（速度1–20 cm/s）和奔跑（速度 &#62;20 cm/s）的时间分布、总移动距离以及每只测试小鼠的平均速度。 
	注意：分析视频时，我们追踪小鼠整个身体的运动。平均速度指小鼠身体所行路径的总长度除以经过的时间。因此，若小鼠未发生移动，其瞬时速度视为零。</li>
	<li>清除旷场反应箱内的粪便残留。喷洒70%乙醇溶液后擦拭清洁。</li>
</ol>

<ol><li>Dehay, B., Bourdenx, M., Gorry, P., Przedborski, S., Vila, M., Hunot, S., Singleton, A., Olanow, C. W., Merchant, K. M., Bezard, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeting+-synuclein+for+treatment+of+Parkinson%27s+disease%3A+mechanistic+and+therapeutic+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet+Neurology%22%5BJournal%5D)">Targeting -synuclein for treatment of Parkinson's disease: mechanistic and therapeutic considerations.</a> Lancet Neurology. 14, 855-866 (2015).</li>
<li>Weintraub, D., Comella, C., Horn, L., S, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parkinson%27s+disease+-+Part+1%3A+Pathophysiology%2C+symptoms%2C+burden%2C+diagnosis%2C+and+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Managed+Care%22%5BJournal%5D)">Parkinson's disease - Part 1: Pathophysiology, symptoms, burden, diagnosis, and assessment.</a> American Journal of Managed Care. 14, 40-48 (2008).</li>
<li>Ismaiel, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metformin%2C+besides+exhibiting+strong+in+vivo+anti-inflammatory+properties%2C+increases+mptp-induced+damage+to+the+nigrostriatal+dopaminergic+system%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicology+and+Applied+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Metformin, besides exhibiting strong in vivo anti-inflammatory properties, increases mptp-induced damage to the nigrostriatal dopaminergic system.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. , 19-30 (2016).</li>
<li>Bayliss, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ghrelin-AMPK+signaling+mediates+the+neuroprotective+effects+of+calorie+restriction+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Ghrelin-AMPK signaling mediates the neuroprotective effects of calorie restriction in Parkinson's disease.</a> Journal of Neuroscience. 36, 3049-3063 (2016).</li>
<li>Olanow, C. W., Stern, M. B., Sethi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+scientific+and+clinical+basis+for+the+treatment+of+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">The scientific and clinical basis for the treatment of Parkinson disease.</a> Neurology. 72 (21 Supplement 4), (2009).</li>
<li>Chiba, K., Trevor, A., Castagnoli, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolism+of+the+neurotoxic+tertiary+amine%2C+MPTP%2C+by+brain+monoamine+oxidase%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemical+%26+Biophysical+Research+Communications%22%5BJournal%5D)">Metabolism of the neurotoxic tertiary amine, MPTP, by brain monoamine oxidase.</a> Biochemical & Biophysical Research Communications. 120 (2), 574-578 (1984).</li>
<li>Bakay, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochemical+and+behavioral+correction+of+MPTP+parkinson-like+syndrome+by+fetal+cell+transplantation%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+the+New+York+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Biochemical and behavioral correction of MPTP parkinson-like syndrome by fetal cell transplantation.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 495 (1), 623-638 (2010).</li>
<li>Kelly, P. H., Seviour, P. W., Iversen, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amphetamine+and+apomorphine+responses+in+the+rat+following+6-OHDA+lesions+of+the+nucleus+accumbenssepti+and+corpus+striatum%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Amphetamine and apomorphine responses in the rat following 6-OHDA lesions of the nucleus accumbenssepti and corpus striatum.</a> Brain Research. 94 (3), 507-522 (1975).</li>
<li>Langston, J. W., Irwin, I., Langston, E. B., Forno, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((1-methyl-4-phenylpyridinium+ion+%28MPP%2B%29%3A+identification+of+a+metabolite+of+MPTP%2C+a+toxin+selective+to+the+substantia+nigra%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">1-methyl-4-phenylpyridinium ion (MPP+): identification of a metabolite of MPTP, a toxin selective to the substantia nigra.</a> Neuroscience Letters. 48 (1), 87-92 (1984).</li>
<li>Katila, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metformin+lowers+%CE%B1-synuclein+phosphorylation+and+upregulates+neurotrophic+factor+in+the+MPTP+mouse+model+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Metformin lowers α-synuclein phosphorylation and upregulates neurotrophic factor in the MPTP mouse model of Parkinson's disease.</a> Neuropharmacology. 125, (2017).</li>
<li>Goldberg, N. R. S., Haack, A. K., Lim, N. S., Janson, O. K., Meshul, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dopaminergic+and+behavioral+correlates+of+progressive+lesioning+of+the+nigrostriatal+pathway+with+MPTP%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Dopaminergic and behavioral correlates of progressive lesioning of the nigrostriatal pathway with MPTP.</a> Neuroscience. 180, 256-271 (2011).</li>
<li>Schwarting, R. K., Sedelis, M., Hofele, K., Auburger, G. W., Huston, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain-dependent+recovery+of+open-field+behavior+and+striatal+dopamine+deficiency+in+the+mouse+MPTP+model+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotoxicity+Research%22%5BJournal%5D)">Strain-dependent recovery of open-field behavior and striatal dopamine deficiency in the mouse MPTP model of Parkinson's disease.</a> Neurotoxicity Research. 1 (1), 41(1999).</li>
<li>Shiguang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+open+field+test+as+a+method+for+ethology+in+Kunming+mice%3A+test-retest+reliability%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Journal+of+Behavioral+Medicine+and+Brain+Science%22%5BJournal%5D)">The open field test as a method for ethology in Kunming mice: test-retest reliability.</a> Chinese Journal of Behavioral Medicine and Brain Science. 19 (12), 1093-1095 (2010).</li>
<li>Roome, R. B., Vanderluit, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paw-Dragging%3A+a+Novel%2C+Sensitive+Analysis+of+the+Mouse+Cylinder+Test%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test.</a> Journal of Visualized Experiments. (98), e52701(2015).</li>
<li>Cotzias, G. C., Van Woert, M. H., Schiffer, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aromatic+amino+acids+and+modification+of+Parkinsonism%5BTitle%5D)+AND+%22New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Aromatic amino acids and modification of Parkinsonism.</a> New England Journal of Medicine. 282, 31-33 (1967).</li>
<li>Cassady, J. C., Johnson, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+test+anxiety+and+academic+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Contemporary+Educational+Psychology%22%5BJournal%5D)">Cognitive test anxiety and academic performance.</a> Contemporary Educational Psychology. 27 (2), 270-295 (2002).</li>
<li>Rogalewski, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semaphorin+6A+improves+functional+recovery+in+conjunction+with+motor+training+after+cerebral+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22Plos+One%22%5BJournal%5D)">Semaphorin 6A improves functional recovery in conjunction with motor training after cerebral ischemia.</a> Plos One. 5 (5), 0010737(2010).</li>
<li>Chen, W., Qiao, D., Liu, X., Shi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treadmill+exercise+improves+motor+dysfunction+and+hyperactivity+of+the+corticostriatal+glutamatergic+pathway+in+rats+with+6-ohda-induced+parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Plasticity%22%5BJournal%5D)">Treadmill exercise improves motor dysfunction and hyperactivity of the corticostriatal glutamatergic pathway in rats with 6-ohda-induced parkinson's disease.</a> Neural Plasticity. 2017, 2583910(2018).</li>
<li>Colas-Zelin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+imposition+of%2C+but+not+the+propensity+for%2C+social+subordination+impairs+exploratory+behaviors+and+general+cognitive+abilities%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The imposition of, but not the propensity for, social subordination impairs exploratory behaviors and general cognitive abilities.</a> Behavioural Brain Research. 232 (1), 294-305 (2012).</li>
<li>Spurney, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+drug+trials+in+the+mdx+mouse%3A+Assessment+of+reliable+and+sensitive+outcome+measures%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Preclinical drug trials in the mdx mouse: Assessment of reliable and sensitive outcome measures.</a> Muscle Nerve. 39, 591-602 (2009).</li>
<li>Valle, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+strain%2C+sex%2C+and+illumination+on+open-field+behavior+of+rats%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Psychology%22%5BJournal%5D)">Effects of strain, sex, and illumination on open-field behavior of rats.</a> American Journal of Psychology. 83, 103-111 (1970).</li>
<li>Tatem, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+and+Locomotor+Measurements+Using+an+Open+Field+Activity+Monitoring+System+for+Skeletal+Muscle+Diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Behavioral and Locomotor Measurements Using an Open Field Activity Monitoring System for Skeletal Muscle Diseases.</a> Journal of Visualized Experiments. (91), e51785(2014).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

由于脑内黑质部位的多巴胺能神经元遭到破坏，MPTP 可在小鼠中引发类似帕金森病的症状7。自临床应用以来，左旋多巴（L-DOPA）一直是治疗帕金森病（PD）的首选药物，因其能够有效抑制运动异常（包括运动迟缓和肌强直），帮助患者维持正常的日常活动15。经 MPTP 处理的小鼠在筒壁实验和旷场实验等行为学测试中表现出功能障碍，这些测试可用于研究 MPTP 帕金森病模型。筒壁实验和旷场实验通常用于评估动物的自发性活动。本研究中，我们对这两种行为学测试进行了改良，以适用于帕金森病的研究。如实验结果所示，L-DOPA 可通过改善动物的运动能力，减轻其行为学功能障碍。
通常情况下，小鼠被置于新环境时会探索周围空间。因此，当小鼠被放置于透明圆筒中时，会通过移动身体并抬起前肢触碰筒壁的方式在筒内进行探索。而使用如MPTP等神经毒素处理后的小鼠，该行为会减少。这使得我们能够在帕金森病（PD）研究中应用圆筒实验。前肢抬举次数反映了前肢用于支撑身体的使用情况，因而可用于评估新型化学实体对运动功能的影响。<sup...

帕金森病（Parkinson's disease, PD）是老年人中最常见的疾病之一，是一种长期的神经退行性疾病1。 患者通常表现出震颤、僵硬、运动迟缓和痴呆等症状，且症状随时间逐渐加重2。此外，还常观察到感觉异常、睡眠障碍和情绪问题等其他症状2。PD 的病因尚不明确，但普遍认为其涉及遗传和环境因素的共同作用，导致黑质中多巴胺能神经元的丧失3，并在大脑多个区域形成路易小体和路易神经突4。
在帕金森病（PD）的研究中，1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）5 被广泛用于在实验模型中重现部分PD症状。1984年，Langston et al. 首次发现，在松鼠猴体内注射MPTP可导致帕金森综合征6。尽管MPTP啮齿类动物模型不表现出帕金森病的生物标志物——路易小体，但MPTP可通过破坏大脑黑质中的多巴胺能神经元引发类似帕金森病的症状7。与其他帕金森病药物模型（如由6-羟基多巴胺（6-OHDA）8 或1-甲基-4-苯基吡啶离子（MPP+）9 诱导的模型）相比，MPTP注射操作简便，且MPTP模型所需时间更短。小鼠每日接受MPTP注射（20–30 mg/kg/天），连续注射七天，行为学测试于第八天进行10。
旷场实验11最初由美国学者Calvin S. Hall提出12。在不同研究中，该实验可检测多种行为。在以帕金森病为研究重点的实验中，通常通过检测动物的运动活动及运动速度，评估其活动能力是否受到影响。与其他用于建立帕金森病动物模型的检测方法相比，旷场实验操作简便，所需设备简单，且可使用原型设计和数据分析软件（例如 MATLAB、Excel）轻松采集和绘制数据。此外，其变异系数相对较小13，表明旷场实验结果具有较高的可靠性。相较于其他方法的另一优势在于，本实验所包含的行为易于区分：小鼠的行为状态通常为奔跑、行走或静止不动。通常情况下，当研究人员需要评估实验动物的运动能力时，可采用旷场实验对啮齿类动物进行检测。
圆筒实验也称为前肢不对称使用实验。该实验最初设计时用于检测大鼠前肢的不对称使用情况14。在此，我们利用该实验分析动物伸展并使用双侧前肢探索新环境的能力。当脑内的黑质和纹状体受到MPTP损伤后，动物倾向于弓背，且较少伸展身体去探索未知环境。该实验操作简便，可提供初步结果。然而，该实验存在较高的个体内变异，因此通常需与其他行为学实验联合使用。
服用左旋多巴（L-DOPA），也称为左旋-3,4-二羟基苯丙氨酸，是治疗帕金森病的常用方法，因为帕金森病（PD）的病因之一是大脑中多巴胺的减少。L-DOPA 是多巴胺的前体物质。与多巴胺不同的是，L-DOPA 能够穿过血脑屏障，这意味着它在提高脑区多巴胺浓度方面更为有效。在穿过血脑屏障后，L-DOPA 由 L-氨基酸脱羧酶转化为多巴胺15。
本文描述了使用圆筒实验14和改良的旷场实验对MPTP诱导的帕金森病（PD）模型小鼠进行运动功能的测量与分析。我们以左旋多巴（L-DOPA）给药为例，展示如何将该模型应用于PD药物的研究。结果表明，MPTP可诱导产生运动功能障碍，而该障碍可被L-DOPA缓解。

<table><tbody><tr><td>70% 乙醇</td><td>Ruiboxing Company</td><td>RBX-64175</td><td></td></tr><tr><td>相机</td><td>BASLER</td><td>acA645-100gm</td><td></td></tr><tr><td>圆筒实验</td><td>南开大学自制</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>左旋多巴</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>72816</td><td></td></tr><tr><td>Matlab 2017a</td><td>Mathworks</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>小鼠</td><td>中国科学院动物研究所</td><td>Balb/c</td><td>成年雌性小鼠（10周龄）</td></tr><tr><td>MPTP</td><td>上海源叶生物科技有限公司</td><td>S31504-500mg</td><td></td></tr><tr><td>旷场实验</td><td>南开大学自制</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>注射器</td><td>Solelybio</td><td>S-xsgwz-w</td><td>灌注用</td></tr><tr><td>注射器</td><td>江西丰林医用制品有限公司</td><td>hc3824</td><td>腹腔注射用</td></tr></tbody></table>

小鼠mptp诱导帕金森病模型中自发运动行为评估

Behavioral Assessments of Spontaneous Locomotion in a Murine MPTP-induced Parkinson's Disease Model

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种常见的神经退行性疾病，可导致震颤、僵直、运动迟缓和痴呆等症状。1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）可通过破坏脑黑质中的多巴胺能神经元，引发类似帕金森病的症状，因此已被广泛用于建立多种动物的帕金森病模型。本实验中，小鼠连续七天接受MPTP注射（20 mg/kg/天），第八天进行行为学测试。该模型在帕金森病研究中具有良好的适用性。所采用的行为学测试包括圆筒实验和旷场实验。圆筒实验用于检测动物被置于新环境时前肢抬起的能力。由于帕金森病模型小鼠常出现弓背现象，其前肢抬起次数会减少。该测试操作简便。旷场实验用于记录小鼠奔跑、行走及静止不动所花费的时间。我们利用软件分析小鼠在旷场中的活动情况并获取数据。最后，我们以左旋多巴（L-DOPA）——一种最常用的帕金森病治疗药物——为例，展示如何利用该模型开展帕金森病药物研究。实验结果表明，MPTP的神经毒性可导致运动功能障碍，而左旋多巴可缓解该症状。

在圆筒实验中，与生理盐水处理组小鼠（第1组）相比，经MPTP处理第1至第7天、第8天给予生理盐水的小鼠（第2组）表现出靠墙站立次数减少；而与第2组小鼠相比，经MPTP处理第1至第7天、第8天给予L-DOPA的小鼠（第3组）表现出靠墙站立次数增加（图1).
图2展示了三组小鼠静止时间、行走时间和奔跑时间的代表性轨迹及分布情况。（A）小鼠接受生理盐水处理。（B）小鼠在第1至第7天接受MPTP处理，第8天给予生理盐水。（C）小鼠在第1至第7天接受MPTP处理，第8天给予L-DOPA。当小鼠在开放场地中的移动速度分别&lt;1 cm/s、1–20 cm/s或&gt;20 cm/s时，被判定为静止、行走或奔跑状态。仅接受MPTP处理的小鼠相较于生理盐水处理组表现出更低的运动速度、更短的运动距离、更长的静止时间以及更短的奔跑时间，表明MPTP诱导...

我们描述了使用MPTP建立帕金森病小鼠模型的方法，并通过圆筒实验和开放旷场实验进行行为学评估，以测量运动功能。随后，我们以左旋多巴（L-DOPA）为例，展示如何应用该模型研究帕金森病药物。

小鼠MPTP诱导帕金森病模型中自发运动行为评估

帕金森病（Parkinson's disease, PD）是一种常见的神经退行性疾病，可导致震颤、僵直、运动迟缓等症状。

在本视频中，我们介绍如何使用转棒实验和开放旷场实验来评估帕金森病MPTP模型中的运动功能。该方法的主要优势在于小鼠在进行行为学测试前无需预先训练。此外，该方法效率高，且设备成本较低。初次接触行为学实验的研究人员可能会低估环境干扰的影响。保持安静并避免更换垫料将有助于减少干扰。本实验在连续7天给予MPTP或生理盐水注射后的第24小时进行行为学检测，并在部分动物经口灌胃给予L-DOPA后40分钟进行。如果行为学测试不在动物饲养的同一房间内进行，则应在测试前将小鼠在新房间内适应30至60分钟。首先将一个透明玻璃圆筒放置在桌子中央，用黑色纸板从三个方向包围圆筒，纸板距离圆筒4至8厘米，以减少环境光照的影响。将圆柱体的一侧朝向摄像机以进行视频录制。将一台分辨率至少为一千万像素的摄像机放置在距离圆柱体40至60厘米的位置，确保整个圆柱体均处于视野范围内。每次将一只小鼠放入圆柱体中，并立即开始录像。在此过程中，应尽量避免噪音或光线变化，以免影响小鼠的行为。当小鼠以后肢直立，将双前肢抬高至肩部以上并落地时，即为一次抬足动作。三分钟后停止录像，并将小鼠放回原饲养笼中。用水清洗圆筒，然后在内壁喷洒70%乙醇以消毒并去除小鼠气味。在测试下一只小鼠前，将圆筒擦干。测试完成后，以正常速度的0.5倍回放视频，记录每只小鼠前爪触碰筒壁的次数。如果小鼠连续多次将前肢抬高至肩部以上而未着地，则应计数一次。在与筒状实验相同的实验过程中进行开放旷场测试。准备一个带有木板的透明开放旷场反应箱，并根据小鼠的毛色覆盖颜色形成对比的黑色或白色布料。在场地正上方一米高度处固定一台相机。调整相机位置，确保敞箱实验装置位于视频画面正中央。将一只测试小鼠放入箱内，让其适应环境约一分钟。使用连接到计算机的摄像头录制一段五分钟的视频。最后，清理开放场地反应箱中的任何粪便，用70%乙醇喷洒箱子并擦拭干净。在圆筒实验中，与生理盐水处理的小鼠相比，经MPTP处理的小鼠出现靠墙直立次数减少的现象。与接受生理盐水的MPTP处理小鼠相比，在测试当天给予L-多巴胺的MPTP处理小鼠表现出更多的直立行为。该图像显示了未接受MPTP处理的对照组小鼠的代表性运动轨迹，以及静止时间、行走时间和奔跑时间的分布情况。MPTP处理的小鼠表现出运动速度降低、运动距离缩短、静止时间延长以及奔跑时间缩短，相较于生理盐水处理的小鼠，表明MPTP诱导了运动功能障碍。接受L-Dopamine治疗的MPTP处理小鼠比仅接受MPTP处理的小鼠表现出更高的运动速度、更长的运动距离、更短的静止时间以及更长的奔跑时间，表明L-Dopamine可缓解MPTP诱导的运动功能障碍。每次更换待测小鼠时，需彻底清理区域并喷洒乙醇以消除前一只小鼠气味的影响。完成此步骤后，可进行其他检测，如平衡木行走实验、杆实验等。可通过这些方法获取与平衡能力和运动能力相关的数据。MPTP 对小鼠和人类均具有神经毒性，因此必须采取严格预防措施以避免接触。应穿戴额外的个人防护装备，例如口罩或呼吸器。

behavioral-assessments-spontaneous-locomotion-murine-mptp-induced

Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

小鼠 mptp 诱导的帕金森病模型中自发性运动的行为评估

帕金森病是由于纹状体的多巴胺能神经支配丧失所致，可通过6-羟基多巴胺在实验中诱导产生。本文描述了如何在小鼠中进行立体定位损毁以及如何监测阿朴吗啡诱导的旋转行为。该模型对于测试帕金森病的新疗法具有良好的实用性和可靠性。...

帕金森病小鼠模型：从6-羟多巴胺损毁到行为学检测

在帕金森病及一般的运动障碍疾病中，敏感且可靠的动物行为学检测方法对于评估新型潜在治疗手段至关重要。本文介绍了一套适用于小鼠的可操作性感觉运动功能测试组合，该测试组合对黑质纹状体系统的不同程度损伤具有不同程度的敏感性，可用于临床前研究。...

帕金森病小鼠模型中感觉运动功能的评估

矢状面运动学步态分析可提供关于运动执行方式的高度精确信息。本文描述了这些技术在识别经受自身免疫介导脱髓鞘小鼠步态缺陷中的应用。这些方法也可用于表征其他具有运动功能障碍的小鼠模型的步态缺陷。...

C57BL/6小鼠经MOG35-55诱导实验性自身免疫性脑脊髓炎后的矢状面运动学步态分析

本研究中，我们展示了基于腹侧平面成像的运动学步态分析方法，用于监测小鼠模型（例如，内吞蛋白突变小鼠品系）随年龄增长出现的运动协调细微变化以及神经退行性病变的进展。...

神经退行性小鼠模型中年龄依赖性运动障碍的步态分析

足迹分析是一种低成本的替代方法，可用于研究人员量化小鼠运动异常，替代数字化步态分析程序。由于其速度快、操作简单且具有纵向研究潜力，该方法非常适合小鼠模型的行为表型分析。...

低成本步态分析用于神经肌肉疾病小鼠模型的行为表型鉴定

本文介绍了RatWalker系统，该系统通过重新设计MouseWalker装置，以适应大鼠更大的体型和体重。该系统采用全内反射失配（FTIR）技术、高速视频采集以及开源分析软件，用于追踪并量化步态参数。...

应用 RatWalker 系统对帕金森病遗传性大鼠模型进行步态分析

本论文介绍了一组高度可重复的行为学实验，用于验证Angelman综合征小鼠模型。...

Angelman综合征小鼠模型的行为学表征

提供了一种利用 MouseWalker（MW）工具箱对自由行走小鼠的运动模式进行定量描述的实验流程，该流程涵盖从初始视频录制和追踪到后期定量分析的各个环节。采用小鼠脊髓挫伤模型以展示 MW...

利用MouseWalker量化脊髓损伤小鼠模型中的运动功能障碍

本方案建立了一种在MPTP处理的斑马鱼幼虫中进行行为表型分析的范式，用于评估类似帕金森病的运动和非运动功能缺陷。...

基于行为学实验的MPTP诱导斑马鱼幼鱼帕金森病样行为表型分析

我们展示了如何在广泛使用的橡胶手错觉范式中采用一种客观测量方法。该测量方法通过对已确立的跨模态一致性任务进行改进而获得。该任务可用于研究多感官整合过程，而这些过程对于身体表征的调制（如橡胶手错觉中的现象）至关重要。...

利用跨模态一致性任务作为橡胶手错觉范式中获取客观行为测量的手段

学习使用圆柱和旷场实验评估MPTP诱导帕金森病小鼠模型的自发运动功能。该方法无需预先训练，操作简便且设备成本低，适用于神经退行性疾病药物筛选研究。

小鼠MPTP诱导帕金森病模型中自发运动行为评估

探索更多视频