Aquí describimos el sistema RatWalker, construido mediante el rediseño del aparato MouseWalker para adaptarse al aumento de tamaño y peso de las ratas. Este sistema utiliza reflexión interna total frustrada (FTIR), captura de video de alta velocidad y software de análisis de acceso abierto para rastrear y cuantificar los parámetros de la marcha.
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Artículo de método
Aplicación del sistema RatWalker para el análisis de la marcha en un modelo genético de ratas de la enfermedad de Parkinson
En este artículo
Resumen
Resumen
La enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno neurodegenerativo progresivo causado por la pérdida de neuronas dopaminérgicas (DA) en la sustancia negra pars compacta. Las anomalías de la marcha, que incluyen disminución del balanceo del brazo, velocidad de marcha más lenta y pasos más cortos son comunes en pacientes con EP y aparecen temprano en el curso de la enfermedad. Por lo tanto, la cuantificación de los patrones motores en modelos animales de EP será importante para la caracterización fenotípica durante el curso de la enfermedad y durante el tratamiento terapéutico. La mayoría de los casos de EP son idiopáticos; sin embargo, la identificación de formas hereditarias de EP descubrió mutaciones y variantes genéticas, como mutaciones de pérdida de función en Pink1 y Parkin, dos proteínas involucradas en el control de calidad mitocondrial que podrían aprovecharse para crear modelos animales. Mientras que los ratones son resistentes a la neurodegeneración tras la pérdida de Pink1 y Parkin (deleción única y combinada), en ratas, la deficiencia de Pink1 pero no Parkin conduce a la pérdida de neuronas DA nigral y deterioro motor. Aquí, informamos la utilidad de las imágenes FTIR para descubrir cambios en la marcha en ratas macho jóvenes (2 meses de edad) que caminan libremente con pérdida combinada de Pink1 y Parkin antes del desarrollo de una anomalía motora aparente visual a medida que estas ratas envejecen (observada a los 4-6 meses), caracterizada por arrastre de las extremidades posteriores como se informó anteriormente en ratas Pink1 knockout (KO).
Introducción
La EP, el trastorno neurodegenerativo del movimiento más común relacionado con la edad, es causada por la pérdida de neuronas DA en la sustancia negra pars compacta. Esta pérdida de neuronas DA nigral y las entradas de DA en el cuerpo estriado conducen a las alteraciones de la función motora observadas observadas en pacientes con EP 1,2. Las características motoras definitorias de los pacientes con EP, conocidas colectivamente como parkinsonismo, incluyen rigidez, temblor en reposo, bradicinesia, inestabilidad postural y micrografía3. Además, las alteraciones de la marcha, que son comun....
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Protocolo
Todos los estudios en animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Centro Médico de la Universidad de Nebraska (IACUC).
1. Aparatos de marcha
NOTA: Modelado a partir del MouseWalker14, el RatWalker fue diseñado con dimensiones proporcionales a la diferencia en la longitud del paso entre ratas y ratones. Consiste en una retroiluminación de iluminación lateral, recinto de pasarela, pasarela de guía de onda óptica, espejo y cámara (Figura S1). Se utilizaron tiras de LED, orientadas en una posición escalonada, a cada lado de la pasarela ....
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Resultados
Mantenimiento de colonias de ratas
La generación y caracterización de ratas KO individuales Pink1 y Parkin ha sido descrita previamente22. Las ratas KO individuales Pink1 y Parkin se obtuvieron de SAGE Labs (y ahora están disponibles en Envigo). Las ratas DKO se generaron cruzando ratas Pink1-/- con ratas Parkin-/- para obtener ratas Pink1+/-/Parkin+/-, que se cruzaron para obtener ratas Pink1-/-/Parkin-
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Discusión
Las alteraciones de la marcha, incluyendo disminución del balanceo del brazo, velocidad de marcha más lenta y pasos más cortos, son una característica definitoria de la EP y ocurren temprano durante el curso de la enfermedad 1,5. A lo largo de los años se han desarrollado varios métodos para observar y registrar pisadas para el análisis de la marcha en modelos de EP con roedores, con técnicas manuales para cuantificar la posición de pisada que conducen a enfoques.......
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Divulgaciones
Los autores declaran que no hay intereses financieros contrapuestos.
Agradecimientos
KS y HF agradecen a la Fundación Michael J Fox para la Investigación del Parkinson por apoyar su trabajo sobre la enfermedad de Parkinson.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Aluminio | |||
| 1.5" Ángulo de aluminio (1/8" - 6063) | Dimensiones: 8' Cantidad: 8 | ||
| 1" Tubo cuadrado de aluminio (1/16" - 6063) | Dimensiones: 8' Cantidad: 4 | ||
| Dimensiones de la lámina | : 10' Cantidad: 1 | ||
| 1" Tubo de aluminio (1/8" - 6063) | Dimensiones: 8' Cantidad: 1 | ||
| Acrílico | |||
| 7/32" Dimensiones de la lámina | : 4'x8' Cantidad: 2 | ||
| 1/8" Lámina Acrílica Blanca 55% (2447) | Dimensiones: 4'x8' Cantidad: 1 | ||
| Espejo | |||
| 7/32" Dimensiones del espejo | : 60"x12" Cantidad: 1 | ||
| LED | |||
| 5050 LED Tape Light (verde) | Dimensiones: 16.4' Cantidad: 1 | ||
| 5050 Cinta de luz LED (roja) | Dimensiones: 16.4' Cantidad: 1 | ||
| Camera | |||
| GoPro Hero 6 Negro | Cantidad: 1 | ||
| Trípode | Dimensiones: 57" Cantidad: 1 |
Referencias
- Behari, M., et al. Parkinson's disease. Annals of Indian Academy of Neurology. 14, Suppl 1 2-6 (2011).
- Kalia, L. V., Lang, A. E. Parkinson's disease. Lancet. 386 (9996), 896-912 (2015).
- Fahn, S.
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Reimpresiones y permisos
