השימוש Rotorod כשיטה לניתוח איכותי של הליכה עכברוש
10 בדצמבר 2008
המבחן rotorod משמש כדי להעריך את מצב המנוע בתנועת הליכה של חמי פרקינסון חולדות אנלוגי.
חיית ביקורת נושאת את משקלה באופן שווה על ארבע כפותיה כאשר מיקום הכפות מתרחש ממש מחוץ לקו האמצע של הגוף. לעומת זאת, חיית הנגע של שש OHDA נושאת את רוב משקלה על כף הרגל לרוחב הנגע. למעשה, הליכה עם צליעה.
ראשה של חיית הביקורת נישא גבוה ועוסק בתנועה לא יציבה תכופה. בעוד שחיית שש OHDA נושאת את ראשה נמוך ויציב, כף הרגל נושאת המשקל של חיית הביקורת משתחררת ממוט הרוטור במהירות ונישאת גבוה. כך שהספרות נקיות היטב משטח התוף, האצבעות שלו פרושות לרווחה, ונוגעות במוט הרוטור בתנועת ארפג'ו מהספרה החמישית עד האחת.
בעל החיים שש OHDA רוכב על הכפה הנגדית לנגע זמן רב יותר לפני השחרור ומתקדם לאט יותר. שימו לב שהוא נושא את הכפה נמוכה כשהספרות נגררות לעתים קרובות על משטח התוף, מה שפוגע במיקום. לבקרה יש צעד ארוך יותר מחיית שש OHDA עם מיקום ארבע כפות המתרחש קדימה יותר על התוף ושחרור כף הרגל האחורית מתרחש לאחור.
שימו לב שהיציבה של חיית הנגע נוקשה כשהראש נישא נמוך ויציב. הכפה האחורית של הפקד חופפת בדרך כלל את ארבע הכפות במהלך צעד שלם מהצד View. כף השליטה מורמת ממוט הרוטו והאצבעות נוגעות במשטח התוף ובתנועת ארפג'ו מהספרה החמישית עד האחת.
כפות שש חיות הו HDA נגררות לעתים קרובות לאורך משטח התוף והאצבעות לרוב אינן נפתחות למיקום, מה שגורם להן להתקפל מתחת לכפה. כאשר הגפה האחורית של חיית הביקורת דוחפת את מוט הרוטור, משטח הכפה מסתובב כלפי חוץ. יש עלייה מקבילה בחלק האחורי של החולדה ככל שהרגל מתרחבת, כמו גם עלייה מועטה עד אפסית באותו שלב של ששת צעדי ה-OHDA Animal, חיית הביקורת מניחה את כפותיה האחוריות עם אצבעות הרגליים ממש מחוץ לציר קו האמצע של הגוף.
כאשר הכפה מגיעה לסוף הצעד, הכפה מסתובבת החוצה כאשר החיה דוחפת את משטח התוף. שימו לב ששש כפות החיות של OHDA ממוקמות במקביל לציר קו האמצע של הגוף, ואינן מסתובבות בסוף הצעד.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מבחן ה-rotarod משמש להערכת המצב המוטורי בחולדות המהוות מודל של מחלת פרקינסון המי-סייד (hemi-Parkinson).
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- ניתוח התנהגותי
- הערכת תפקוד מוטורי
רקע
- בדיקת הרוטarod היא שיטה סטנדרטית להערכת קואורדינציה מוטורית.
- חולדות המהוות אנלוג להמי-פרקינסון משמשות כמודל למחקר של מחלת הפרקינסון.
- פיזור משקל ודפוסי תנועה הם מדדים קריטיים לתפקוד המוטורי.
- בעלי חיים מקבוצת הביקורת מראים התנהגות מוטורית תקינה, בעוד שבעלי חיים עם נגעים מראים תנועה פגועה.
מטרת המחקר
- לבחינת השפעת נגעי OHDA על התפקוד המוטורי בחולדות.
- להשוואת התפלגות המשקל ודפוסי התנועה בין קבוצת הביקורת לקבוצה הניסיונית.
- כדי לספק תובנות לגבי הגסרים המוטוריים הקשורים למחלת הפרקינסון.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מבחן Rotorod להערכת קואורדינציה מוטורית.
- תצפית על התפלגות המשקל על כפות הרגליים במהלך תנועה.
- השוואה של מיקום הראש ודפוסי התנועה בין הקבוצות.
- ניתוח של מיקום כפות הרגליים ביחס לקו האמצע של הגוף.
תוצאות עיקריות
- בעלי חיים מקבוצת הביקורת שומרים על פיזור משקל אחיד ועל תנוחת ראש גבוהה.
- בעלי חיים עם נגע OHDA מראים נשיאת משקל על הכף הרגלית האיפסילטרלית לנגע.
- בעלי חיים מקבוצת הביקורת מראים תנועות לא סדירות, בעוד שבעלי חיים עם נגע מראים מיקום ראש יציב.
- דפוסי תנועת כף הרגל שונים באופן משמעותי בין קבוצת הביקורת לקבוצת הנגע.
מסקנות
- מבחן ה-rotarod מבדיל ביעילות בין התפקוד המוטורי של חולדות בקבוצת הביקורת לחולדות עם נגע OHDA.
- התפלגות המשקל ודפוסי התנועה מספקים תובנות לגבי ליקויים מוטוריים.
- הממצאים תורמים להבנת המכניזמים של מחלת הפרקינסון.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית להנהלה
ניתוח כמותי של ההליכה במודלים של מכרסמים תומך בתיקוף מטרות בשלב מוקדם, על ידי חשיפת ליקויים מוטוריים תפקודיים הקשורים לוויסות של המסלול הדופמינרגי. בדיקת ה-rotorod מאפשרת הפחתת סיכונים מכניסטית של תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS) באמצעות מדידה אובייקטיבית וחזרתית של סימטריה בדריכה ואסימטריה בנשיאת משקל. גישה זו מגבירה את הביטחון החזוי בסינון פרה-קליני, על ידי תרגום של פנוטיפים נוירו-התנהגותיים לסממנים ביולוגיים (biomarkers) יישימים עבור מודלים של מחלת הפרקינסון.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטיים
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: בוחן היפותזות טיפוליות על ידי כימות ליקוי בתנועת הגפה הנגדית במודלים של מחסור חד-צדדי בדופמין.
- ערך תפעולי: מאפשר הבהרה של מסלולים ביולוגיים באמצעות ניתוח פריים-אחר-פריים של מיקום הכף והסימטריה בדחיפה.
- ערך ניבוי: תומך במיון של תיקי פיתוח על ידי זיהוי פנוטיפים מוטוריים תלויי-מינון המנבאים מעורבות של המטרה.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מוכנות הבדיקה: הכנת מערכות ביולוגיות מתוקפות להערכת תרכובות באמצעות מדדי הליכה סטנדרטיים על פלטפורמה נעה.
- פלט כמותי: הפקה של מדידות הדירות של אורך הצעד, סיבוב כף הרגל ופיסוק האצבעות לצורך סריקה בעלת תוכן גבוה (high-content screening).
- قابליות להרחבה: תמיכה בשימוש חוזר בפלטפורמה במודלים של נגעים ובקבוצות טיפול עם שונות פרוצדורלית מינימלית.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מדמה ליקויים מוטוריים קונטרלטרליים המקבילים להמיפלגיה פרקינסונית לצורך התאמה של ביומרקרים תרגומיים.
- המשכיות פרה-קלינית: מגשר בין שלבי הגילוי והתיקוף על ידי תיעוד של ירידה מוטורית פרוגרסיבית בחולדות עם נזק מוחי שנגרם על ידי 6-OHDA.
- החלטות מותאמות סיכון: מספק מידע עבור קריטריונים להמשך קידום באמצעות זיהוי אובייקטיבי של אסימטריה בשימוש בגפיים ונוקשות תנוחתית.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד (Pipeline)
בדיקת ה-rotorod משמשת כגשר בין שלב הגילוי לשלב הפרה-קליני, ומאפשרת בחינת השערות בראשית דרכה של הנוירופרמקולוגיה ותמיכה בזיהוי מולקולות מובילות באמצעות נקודות קצה מוטוריות מדידות.
- ביולוגיה של גילוי: בוחן השפעות מוטוריות ספציפיות למסלול על ידי השוואת תפקוד גפה איפסילטרלית לעומת קונטרלטרלית במודלים של נגעים.
- סריקה: מספקת סטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות מהירות תוף עקבית, מיקום בעלי החיים ולכידה מבוססת וידאו של נקודת הסיום.
- אנליטיקה: מספקת מדדי השוואה סטטיסטיים כגון מדד סימטריה של צעדים ויחס נשיאת משקל לצורך ניתוח בין-קבוצתי.
- מחקר תרגומי: עולה בקנה אחד עם הערכות הליכה קליניות באמצעות מכניקה של צעדים הומולוגית ומדדי אסימטריה.
- שימוש חוזר ארגוני: משמש כפלטפורמה הניתנת לשימוש חוזר לפנוטיפ מוטורי במגוון מחלקות יעדים דופמינרגיות, גלוטמטרגיות ו-GABAergic.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי קישור נגעים נוירוכימיים לפנוטיפים מוטוריים מדידים.
- ערך תפעולי: מבטיח שחזור באמצעות רכישת וידאו סטנדרטית ודירוג התנהגותי עיוור.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות של "המשך/עצור" (go/no-go) על ידי זיהוי גירעונות מוטוריים עדינים שמופסקים בסריקות מוטוריות כלליות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכונים של מועמדים למערכת העצבים המרכזית (CNS) בהתבסס על התאוששות או הידרדרות מוטורית תפקודית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בטיפול במכרסמים, בניתוח תנועה מבוסס וידאו ובהערכה התנהגותית עיוורת.
- תלוי בתשתית וידאו במהירות גבוהה ובתוכנה למעקב אחר תנועה לצורך ניתוח קינמטי פרימה-פרימה.
- מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים לאימות נגעים, כיול מהירות התוף ועקביות נקודת המבט.
- כולל שיקולי התאמה כאשר מתרגמים ביצועים ב-rotorod למסוע או למערכות הליכה על הקרקע.
- מוגבל על ידי מכניקת הליכה ספציפית למין, וייתכן שלא יתפוס באופן מלא ליקויי מוטוריקה עדינה בשרירי הגפיים הדיסטליים.
