Low-Cost Gait Analyse für Verhaltens-Phänotypisierung von Maus-Modellen von neuromuskulären Erkrankungen

Die Footprint-Analyse ist eine kostengünstige Alternative zur Digitalisierung von Ganganalyseprogrammen für Forscher, die Bewegungsanomalien bei Mäusen quantifizieren. Aufgrund seiner Geschwindigkeit, Einfachheit und Längspotenzial, Diese Methode ist ideal für das Verhalten Phänotypisierung von Mausmodellen einschließlich Modelle der neurodegenerativen Erkrankungen, neuromuskuläre Erkrankungen oder Schlaganfall. Demonstriert wird das Verfahren von Virginia Wertman, einer Forschungstechnikerin aus meinem Labor.

Vor Beginn des Experiments, akklimatisieren Mäuse, die vollständig wach und wachsam für mindestens fünf Minuten auf den Assay-Raum für 30 Minuten gewesen. Positionieren Sie den Tunnel über einen Papierstreifen, der etwas breiter und länger als die Länge und Breite des Tunnels ist. Markieren Sie das Papier mit der Maus-ID und dem Testdatum.

Fügen Sie Sonnenblumenkerne zur Zielkammer zur Motivation nach Bedarf hinzu und zerschwirn Sie die erste zu prüfende Maus fest. Mit ca. 0,5 Zentimeter Durchmesser verjüngte Pinselspitzen, malen Sie die gesamte Unterseite aller Zehen und die Mitte jedes Vorderpfoten mit einer ungiftigen waschbaren Farbe auf Wasserbasis. Beschichten Sie die Hinterpfoten mit einer kontrastierenden ungiftigen waschbaren Farbe auf Wasserbasis in ähnlicher Weise.

Verwenden Sie ein sauberes feuchtes Tuch, um jede Farbe zu entfernen, die die Maus auf andere Teile ihres Körpers bekommt, um Flecken zu verhindern, die die Datensammlung stören können. Platzieren Sie dann die Maus am Anfang des Tunnels. Lassen Sie die Maus den ganzen Weg in die Torkammer gehen, bevor Sie das Tier zurückholen, um seine Füße sanft mit einem wassergedämpften Tuch zu reinigen.

Dann kehren Sie die Maus in ihren Heimischen Käfig zurück und wischen Sie den Testbereich herunter und tunneln Sie mit einem Desinfektionsmittel, bevor Sie das nächste Tier testen. Um eine genaue Bewertung zu erzielen, lassen Sie die Footprints vollständig trocknen, bevor Sie Schritte auswählen, die konsistent mit klaren, nicht verschmierten Footprints verteilt sind. Um ausreichende Bewertungsdaten zu generieren, müssen mindestens zwei aufeinander folgende Schritte von jedem Fuß entfernt sein.

Schließen Sie nicht die ersten und letzten Fußabdrücke auf dem Papier ein, da sie wahrscheinlich keinen normalen Gang darstellen, da die Maus ihre Gehgeschwindigkeit änderte. Um die Schrittlänge als Abstand zwischen zwei sequenziellen Fußabdrücken zu definieren, die vom gleichen Fuß erstellt werden, zeichnen Sie mit einem Bleistift einen Zwei- bis Vier-Millimeter-Kreis um den Vorfußbereich beider Vorderfuß-Fußabdrücke in einem einzigen Schritt, und verwenden Sie ein Lineal, um eine Linie zwischen den Kreisen zu zeichnen. Zeichnen Sie den Abstand zwischen zwei Drucken aus der Mitte jedes Kreises als rechte Vorder- oder Linke Vordere auf, und wiederholen Sie die Messung für jeden der Schritte, die bewertet werden können.

Dann durchschnittlich alle einzelnen aufgezeichneten Schrittabstände für jede Gliedmaße, die einzelne Partituren innerhalb einer Kohorte zusammen als experimentell angemessen durchschnittlich. Um die Schrittbreite als Denkabstand zwischen den linken und rechten Vor- oder Hinterbeinen zu definieren, zeichnen und messen Sie eine Linie aus dem eingekreisten Vorfußbereich eines Hinterfußes, der sich senkrecht mit der Linie für die Schrittlänge auf dem kontralateralen Hinterglied schneidet. Wiederholen Sie diese Messung für alle Hinterkieferabdrücke, die bewertet werden können, und durchschnittlich die Maße.

Um die Zehenstreuung als Abstand zwischen dem ersten und dem letzten Zehen auf einem einzigen Vorder- oder Hinterfußfußzudruck zu definieren, verwenden Sie Sättel, um den Abstand zwischen der Spitze des ersten Zehendrucks und der Spitze des letzten Zehendrucks zu messen. Wiederholen Sie dann die Messung für alle Hinterkieferabdrücke, die bewertet werden können, und durchschnittlich die Maße. Bei einer ausreichenden Anzahl von Tieren ist dieses Verfahren in der Lage, Gangunterschiede zwischen Mausgenotypen innerhalb derselben Sorte im Laufe der Zeit zu erkennen.

Zum Beispiel werden hier repräsentative Spuren von Footprint-Bildern gezeigt, die mit einem Mausmodell der x-verknüpften Wirbelsäulen- und Bulbar-Muskelatrophie, einer neurodegenerativen Störung, die untere motorische Neuronen und Skelettmuskeln betrifft, gesammelt wurden. Die Gait-Analyse von präsymptomatischen und postsymptomatischen transgenen und Wurfmate-Kontrollmännlichen zeigt, dass die transgenen Mäuse vor dem Auftreten der Krankheit eine ähnliche Schrittlänge, Schrittbreite und Zehenausbreitung aufweisen als ihre nicht-transgenen Kontrollen. Nach Krankheitsbeginn weisen die transgenen Tiere jedoch deutlich kürzere Schrittlängen auf.

Ähnliche Längsanalysen ergaben keine Unterschiede in der Schrittbreite in beiden getesteten Jahren. Postsymptomatische transgene Mäuse haben auch eine deutlich engere Hinterzehenausbreitung als altersgerechte Wurfmate-Kontrollen. Eine ordnungsgemäße Anwendung der Farbe auf die Pfoten wird die besten Ergebnisse liefern.

Denken Sie daran, dass nur Schritte, die konsistent mit klaren nicht verschmierten Footprints verteilt sind, bewertet werden sollten. Diese Technik ist empfindlich genug, um kleinere Schrittänderungen zu erkennen. Und aufgrund seiner nicht-invasiven Ansatz, es ermöglicht die Prüfung von Gruppen über ihre Lebensdauer phänotypische Präsentation und therapeutische Interventionen.