ここでは、ラットのサイズと重量の増加に対応するためにマウスウォーカー装置を再設計することによって構築されたラットウォーカーシステムについて説明します。このシステムは、フラストレーション全反射(FTIR)、高速ビデオキャプチャ、およびオープンアクセス分析ソフトウェアを使用して、歩行パラメータを追跡および定量化します。
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この記事について
サマリー
要約
パーキンソン病(PD)は、黒質緻密症におけるドーパミン作動性(DA)ニューロンの喪失によって引き起こされる進行性の神経変性疾患です。腕の振りの減少、歩行速度の低下、歩数の短縮などの歩行異常は、PD患者によく見られ、病気の経過の初期に現れます。したがって、PDの動物モデルにおける運動パターンの定量化は、疾患経過中および治療中の表現型の特徴付けにとって重要になります。PDのほとんどの症例は特発性です。しかし、PDの遺伝型を同定したところ、ミトコンドリアの品質管理に関与する2つのタンパク質であるPink1とParkinの機能喪失変異などの遺伝子変異と変異体が明らかになり、動物モデルの作成に利用できるようになりました。マウスはPink1およびParkinの喪失(単一および複合欠失)による神経変性に耐性があるが、ラットでは、Pink1はパーキン欠損ではないが、黒質DAニューロン喪失および運動障害を引き起こす。ここでは、Pink1ノックアウト(KO)ラットで以前に報告された後肢の引きずりを特徴とする、Pink1とParkinの複合喪失を伴う自由に歩く若い(生後2か月)オスラットの歩行変化を明らかにするためのFTIRイメージングの有用性を報告します。
概要
最も一般的な加齢性神経変性運動障害であるPDは、黒質緻密症におけるDAニューロンの喪失によって引き起こされます。この黒質DAニューロンの喪失と線条体へのDA入力は、PD 1,2の患者に見られる観察された運動機能障害につながります。パーキンソニズムと総称されるPD患者の定義運動特性には、硬直、安静時振戦、運動緩慢、姿勢不安定性、および顕微鏡写真が含まれます3。さらに、PD患者によく見られる歩行障害は、疾患の経過の初期に現れます1,4,5。健康的な食事や定期的な運動など、PDの進行を遅らせるのに役立つ特定のライフスタイルが提案されていますが、現在、PDの治療法はなく、症状を管理するための薬しかありません。これは、治療法の改善を期待して、さらなる調査の必要性の余地を残しています。したがって、PD動物モデルにおける歩行パターンの特性評価は、モデルの関連性と、PDを制御することを目的とした治療的治療が運動障害をどのように予防または改善しているかを特徴付けるための重要なツールです。
治療法の試験に使用されているさまざまなPD動物モデルがあり....
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プロトコル
すべての動物実験は、ネブラスカ大学医療センターの施設内動物管理および使用委員会(IACUC)によって承認されました。
1.歩行装置
注:マウスウォーカー14からモデル化されたラットウォーカーは、ラットとマウスのステップ長の違いに比例した寸法で設計されました。サイドイルミネーションバックライト、歩道筐体、光導波路通路、ミラー、カメラで構成されています(図S1)。余分な材料を収容するために、通路とバックライト導波路の両側に千鳥配置に配置されたLEDストリップが使用されました。修正された歩行装置を構築するために必要な材料は、 表S1に見出すことができる。
- バックライト(図S2)を使用して動物のシルエットを作成し、ソフトウェアが位置、移動方向、および形態測定の品質を割り当てます。構造は、アクリルディフューザー、光導波路、リフレクター、およびストックアルミニウムフレーム内に組み立てられたLEDライトストリップの層状パネルで構成されています(表S1)。
- 歩道の囲い(図S3)を使用して、プラットフォームに沿って動物をガイドし、動物をホームケージに誘導します。構造は、ジクロロメタンで....
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結果
ラットコロニーのメンテナンス
Pink1およびParkinシングルKOラットの生成および特徴付けは、以前に記載されている22。Pink1およびParkinシングルKOラットはSAGE Labsから入手した(現在はEnvigoから入手可能)。DKOラットは、Pink1-/-ラットとパーキン-/-ラットを交配してPink1+/-/Parkin+/-ラットを得、これを交配してPink1-/-/Parkin-/-ラットを得ることによって生成されました(Envigoから入手可能になります)。Park6(Pink1をコードする遺伝子)における26 bpの欠失を確認するために、5'-CCCTGGCTGACTATCCTGAC-3'フォワードプライマーおよび5'-CCACCACCACTACCACTTACT-3'リバースプライマーを用いてジェノタイピングを行.......
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ディスカッション
腕の振りの減少、歩行速度の低下、歩数の短縮などの歩行障害は、PDの決定的な特徴であり、疾患経過の早い段階で発生します1,5。PDのげっ歯類モデルにおける歩行分析のために足跡を観察および記録するためのいくつかの方法が長年にわたって開発されており、足場の位置を定量化するための手動技術は、より感度が高く、動的パラメータを捕捉できる自動化されたアプローチにつながります。いくつかの静的アプローチは、歩道24、25、26に配置されたメディア上に追跡されるインジケータを有するげっ歯類の足に「インクを塗る」ことを含む。残りの足跡は後で手作業で定量化されます。これらの方法は、手動の運動学的スコアリングのためにビデオ撮影と組み合わせて使用 されることがよくあります。歩行パターンを捕捉および定量化する自律的方法は、最近導入され
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開示事項
著者は、競合する金銭的利益を宣言していません。
謝辞
KSとHFは、パーキンソン病に関する研究を支援してくれたパーキンソン病研究のためのマイケルJフォックス財団に感謝します。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| <強力>アルミニウム | |||
| 1.5インチアルミニウム角度(1/8 "-6063) | 寸法:8' 数量:8 | ||
| 1"アルミスクエアチューブ(1/16" - 6063) | 寸法:8' 数量:4 | ||
| 32ゲージアルミシート | 寸法:10' 数量:1 | ||
| 1 "アルミニウム管 (1/8" - 6063) | 寸法: 8' 数量: 1 | ||
| アクリル | |||
| 7/32"透明アクリルシート | 寸法:4'x8' 数量:2 | ||
| 1/8 "白いアクリルシート55%(2447) | 寸法:4'x8' 数量:1 | ||
| Mirror< /strong> | |||
| 7/32"ガラスミラー | 寸法:60 "x12" 数量:1 | ||
| LED< /strong> | |||
| 5050LEDテープライト(緑) | 寸法:16.4 ' 数量:1 | ||
| 5050 LEDテープライト(赤) | 寸法:16.4 ' 数量:1 | ||
| Camera< / strong> | |||
| GoPro Hero 6 Black | 数量: 1 | ||
| 三脚 | : 57" 数量: 1 |
参考文献
- 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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再版と許可
