Name: 非具体的に水溶性化合物でSCA1マウスの治療は、ミトコンドリア機能を高めます (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 47 s
Description: 学ぼう、水溶性ミトコンドリア活性化剤を用いたSCA1マウスの行動・組織学的評価法を。スクシン酸投与による運動協調性改善と神経変性疾患治療への応用可能性を示します。

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私たちは、ミネソタ大学のハリー・オア博士に、トランスジェニックマウスの寛大な贈り物に感謝したいと思います。また、スキッドモア大学の卒業生であるMonica Villegas氏、Porter Hall氏、Mitchell Spring氏、Nicholas Toker氏、Jenny Zhang氏、Chloe Larson氏、Cheyanne Slocum氏にも感謝します。さらに、これらの方法の開発に資金を提供してくれたSkidmore Collegeに感謝したいと思います。

<ol><li>Stucki, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondrial+impairments+contribute+to+Spinocerebellar+ataxia+type+1+progression+and+can+be+ameliorated+by+the+mitochondria-targeted+antioxidant+MitoQ%5BTitle%5D)+AND+%22Free+Radic+Biol+Med%22%5BJournal%5D)">Mitochondrial impairments contribute to Spinocerebellar ataxia type 1 progression and can be ameliorated by the mitochondria-targeted antioxidant MitoQ.</a> Free Radic Biol Med. 97, 427-440 (2016).</li>
<li>Breuer, M. E., Willems, P. H., Russel, F. G., Koopman, W. J., Smeitink, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+mitochondrial+dysfunctions+in+the+brain%2C+from+mice+to+men%5BTitle%5D)+AND+%22J+Inherit+Metab+Dis%22%5BJournal%5D)">Modeling mitochondrial dysfunctions in the brain, from mice to men.</a> J Inherit Metab Dis. 35 (2), 193-210 (2012).</li>
<li>Breuer, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+mitochondrial+OXPHOS+dysfunction+in+the+development+of+neurologic+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol+Dis%22%5BJournal%5D)">The role of mitochondrial OXPHOS dysfunction in the development of neurologic diseases.</a> Neurobiol Dis. , (2012).</li>
<li>Hroudová, J., Singh, N., Fizar, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondrial+dysfunctions+in+neurodegenerative+diseases%2C+relevance+to+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Res+Int%22%5BJournal%5D)">Mitochondrial dysfunctions in neurodegenerative diseases, relevance to Alzheimer's disease.</a> Biomed Res Int. 2014, 175062(2014).</li>
<li>Burright, E. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SCA1+transgenic+mice%2C+a+model+for+neurodegeneration+caused+by+an+expanded+CAG+trinucleotide+repeat%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">SCA1 transgenic mice, a model for neurodegeneration caused by an expanded CAG trinucleotide repeat.</a> Cell. 82 (6), 937-948 (1995).</li>
<li>Clark, H. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Purkinje+cell+expression+of+a+mutant+allele+of+SCA1+in+transgenic+mice+leads+to+disparate+effects+on+motor+behaviors%2C+followed+by+a+progressive+cerebellar+dysfunction+and+histological+alterations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Purkinje cell expression of a mutant allele of SCA1 in transgenic mice leads to disparate effects on motor behaviors, followed by a progressive cerebellar dysfunction and histological alterations.</a> J Neurosci. 17 (19), 7385-7395 (1997).</li>
<li>Kuznetsov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+mitochondrial+function+in+situ+in+permeabilized+muscle+fibers%2C+tissues+and+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Analysis of mitochondrial function in situ in permeabilized muscle fibers, tissues and cells.</a> Nat Protoc. 3 (6), 965-976 (2008).</li>
<li>Deng-Bryant, Y., Singh, I. N., Carrico, K. M., Hall, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroprotective+effects+of+tempol%2C+a+catalytic+scavenger+of+peroxynitrite-derived+free+radicals%2C+in+a+mouse+traumatic+brain+injury+model%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">Neuroprotective effects of tempol, a catalytic scavenger of peroxynitrite-derived free radicals, in a mouse traumatic brain injury model.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 28 (6), 1114-1126 (2008).</li>
<li>Vaishnav, R. A., Singh, I. N., Miller, D. M., Hall, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+peroxidation-derived+reactive+aldehydes+directly+and+differentially+impair+spinal+cord+and+brain+mitochondrial+function%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Lipid peroxidation-derived reactive aldehydes directly and differentially impair spinal cord and brain mitochondrial function.</a> J Neurotrauma. 27 (7), 1311-1320 (2010).</li>
<li>Matthews, R. T., Yang, L., Browne, S., Baik, M., Beal, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coenzyme+Q10+administration+increases+brain+mitochondrial+concentrations+and+exerts+neuroprotective+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Coenzyme Q10 administration increases brain mitochondrial concentrations and exerts neuroprotective effects.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 95 (15), 8892-8897 (1998).</li>
<li>Ferrante, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroprotective+effects+of+creatine+in+a+transgenic+mouse+model+of+Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neuroprotective effects of creatine in a transgenic mouse model of Huntington's disease.</a> J Neurosci. 20 (12), 4389-4397 (2000).</li>
<li>Ferrante, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+effects+of+coenzyme+Q10+and+remacemide+in+transgenic+mouse+models+of+Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Therapeutic effects of coenzyme Q10 and remacemide in transgenic mouse models of Huntington's disease.</a> J Neurosci. 22 (5), 1592-1599 (2002).</li>
<li>Hersch, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creatine+in+Huntington+disease+is+safe%2C+tolerable%2C+bioavailable+in+brain+and+reduces+serum+8OH2%27dG%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Creatine in Huntington disease is safe, tolerable, bioavailable in brain and reduces serum 8OH2'dG.</a> Neurology. 66 (2), 250-252 (2006).</li>
<li>Yang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combination+therapy+with+coenzyme+Q10+and+creatine+produces+additive+neuroprotective+effects+in+models+of+Parkinson%27s+and+Huntington%27s+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Combination therapy with coenzyme Q10 and creatine produces additive neuroprotective effects in models of Parkinson's and Huntington's diseases.</a> J Neurochem. 109 (5), 1427-1439 (2009).</li>
<li>Yang, X., Dai, G., Li, G., Yang, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coenzyme+Q10+reduces+beta-amyloid+plaque+in+an+APP%2FPS1+transgenic+mouse+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mol+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Coenzyme Q10 reduces beta-amyloid plaque in an APP/PS1 transgenic mouse model of Alzheimer's disease.</a> J Mol Neurosci. 41 (1), 110-113 (2010).</li>
<li>Sandhir, R., Mehrotra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quercetin+supplementation+is+effective+in+improving+mitochondrial+dysfunctions+induced+by+3-nitropropionic+acid%2C+implications+in+Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim+Biophys+Acta%22%5BJournal%5D)">Quercetin supplementation is effective in improving mitochondrial dysfunctions induced by 3-nitropropionic acid, implications in Huntington's disease.</a> Biochim Biophys Acta. 1832 (3), 421-430 (2013).</li>
<li>Ergonul, P. G., Nergiz, C. <a target="_blank" href="http://www.agriculturejournals.cz/publicFiles/31627.pdf">Determination of organic acids in olive fruit by HPLC.</a> 'Czech Food Sci. 28 (3), 202-205 (2010).</li>
<li>Jones, B. J., Roberts, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+quantiative+measurement+of+motor+inco-ordination+in+naive+mice+using+an+acelerating+rotarod%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharm+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">The quantiative measurement of motor inco-ordination in naive mice using an acelerating rotarod.</a> J Pharm Pharmacol. 20 (4), 302-304 (1968).</li>
<li>Luong, T. N., Carlisle, H. J., Southwell, A., Patterson, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+motor+balance+and+coordination+in+mice+using+the+balance+beam%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Assessment of motor balance and coordination in mice using the balance beam.</a> J Vis Exp. (49), (2011).</li>
<li>Servadio, A., Koshy, B., Armstrong, D., Antalffy, B., Orr, H. T., Zoghbi, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression+analysis+of+the+ataxin-1+protein+in+tissues+from+normal+and+spinocerebellar+ataxia+type+1+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Genet%22%5BJournal%5D)">Expression analysis of the ataxin-1 protein in tissues from normal and spinocerebellar ataxia type 1 individuals.</a> Nat Genet. 10 (1), 94-98 (1995).</li>
<li>Klement, I. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ataxin-1+nuclear+localization+and+aggregation%2C+role+in+polyglutamine-induced+disease+in+SCA1+transgenic+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Ataxin-1 nuclear localization and aggregation, role in polyglutamine-induced disease in SCA1 transgenic mice.</a> Cell. 95 (1), 41-53 (1998).</li>
<li>Serra, H. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+profiling+links+SCA1+pathophysiology+to+glutamate+signaling+in+Purkinje+cells+of+transgenic+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Mol+Genet%22%5BJournal%5D)">Gene profiling links SCA1 pathophysiology to glutamate signaling in Purkinje cells of transgenic mice.</a> Hum Mol Genet. 13 (20), 2535-2543 (2004).</li>
<li>Carter, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+progressive+motor+deficits+in+mice+transgenic+for+the+human+Huntington%27s+disease+mutation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation.</a> J Neurosci. 19 (8), 3248-3257 (1999).</li>
<li>Anjomani Virmouni, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+GAA-repeat-expansion-based+mouse+model+of+Friedreich%27s+ataxia%5BTitle%5D)+AND+%22Dis+Model+Mech%22%5BJournal%5D)">A novel GAA-repeat-expansion-based mouse model of Friedreich's ataxia.</a> Dis Model Mech. 8 (3), 225-235 (2015).</li>
</ol>

著者らは、開示することは何もありません。

説明したように、これらの方法を使用する場合、それらは、小脳の神経変性疾患のマウスモデルにおける酸化的リン酸化によって媒介されるミトコンドリア機能不全を検出し、緩和することが可能です。組み合わせた生化学的および行動アッセイは、小脳の神経変性疾患の病態にミトコンドリアの寄与の程度を決定するための多面的な方法です。代謝を促進し、ミトコンドリア機能を高めるためにコハク酸でマウスを処理することによって、我々は小脳行動障害と小脳変性症の救出を表示することができます。 ここに提示された方法は、小脳の神経変性疾患の潜在的な治療のための水溶性の代謝標的化合物の多種多様を試験するために使用することができます。コハク酸は、ケージの飲料水を介して単純な送達を可能にし、補足した食物ペレットの作成を必要としない0.75ミリグラム/ mLで水に容易に溶解します。他の水溶性化合物は、容易にプロトコルに置換することができます。水溶性ではない代謝標的化合物を使用する場合、我々の方法は、容易に補充した食物ペレット11、12</...

ミトコンドリア電子輸送鎖を使用して、酸化的リン酸化（OXPHOS）を経て製造ミトコンドリアのATPの大部分で、アデノシン三リン酸（ATP）、細胞エネルギーのために必須の補酵素の主要な生産者です。脳は、その高い代謝要求と神経活動に電力を供給するための酸化的リン酸化への依存を与え、ミトコンドリア機能障害の影響を非常に受けやすいです。その結果、ミトコンドリア機能障害は、老化プロセス中にトリガされます 1及び複数の神経変性疾患2、3、4の病因に関与しています。したがって、ミトコンドリアは、神経変性のための魅力的な治療標的であることになります。 このプロトコルでは、我々はミトコンドリアの研究のためのモデルの神経変性疾患などの脊髄小脳失調症1型（SCA1）の使用を採用していますリットル機能障害およびミトコンドリア標的療法の開発。 SCA1は、他の脳領域のプルキンエ小脳のニューロンとニューロンの進行性変性をトリガアタキシン1遺伝子産物におけるポリグルタミン（ポリQ）リピート伸長変異によって引き起こされます。プルキンエ細胞特異的プロモーターの制御下でポリQ突然変異体アタキシン1導入遺伝子を発現する（SCA1マウスと命名）は、ここで使用されるトランスジェニックマウス系統は、SCA1 5のプルキンエ細胞成分の標的分析を可能にします。 SCA1マウスは緩やかなプルキンエ細胞の変性を受け、失調性歩行6を開発します。 ミトコンドリア複合体の機能不全とミトコンドリア標的治療の有効性は、分子や行動アッセイの電池を用いて評価することができます。ミトコンドリア複合体機能障害は小脳組織内の変更された酸素消費量を検出する呼吸アッセイによりex vivoで測定され、電子伝達鎖基質および阻害剤7が存在します。呼吸アッセイは、以前に透過性の組織、ミトコンドリアの単離物、および全組織7、8、9で使用されてきました。これらは、透過型電子顕微鏡または免疫蛍光染色などの形態学的データの収集方法とは異なり、ミトコンドリア機能を直接評価することを可能にします。組織全体ではなく、単離ミトコンドリアの使用は、単離工程7の間に発生する可能性があり、健康なミトコンドリアのバイアスされた選択を防ぐことができます。示されるように、プロトコルに適合したときに、呼吸アッセイは、小脳の神経変性疾患状態においてミトコンドリア機能障害を検出するための有益な方法です。 代謝の非特異的活性化は、神経変性diseasのトランスジェニックマウスモデルにおいてミトコンドリア機能障害を推定するために使用することができeと新しい治療法の開発に役立ちます。ケルセチン、コエンザイムQ10およびクレアチンは、全ての患者において神経変性病10、11、12、13、14、15、16の動物モデルにおいて神経変性疾患の病状を改善することが示されています。ここでは、代謝を促進し、神経変性疾患でミトコンドリアの機能を高めるための新規な代謝賦活剤、コハク酸を、提示します。活性化剤は、血液脳関門を通過していることを確実にするために、HPLCを処置したマウス17の神経組織への送達を検出するために使用しました。 コハク酸のような代謝的に標的と水溶性化合物の治療効果を評価するために、行動パラダイム及び免疫病理学的研究の電池を使用することができます。デュ小脳の神経変性疾患、フットプリントの滑走路アッセイ、ビームアッセイ加速回転棒アッセイに見られる運動協調の障害に電子が行動病理6、18、19の救助を検出するために使用されます。これらの措置は、小脳組織6、20、21の定義された小葉内の分子（プルキンエ細胞の樹状突起樹の長さとして定義された）層の厚さとプルキンエ細胞体数を評価することによって小脳細胞構築の免疫病理学的評価を補っています。ここでは、代謝的に標的と水溶性化合物を用いたミトコンドリア機能障害の検出および治療のための複数の神経病理学的および行動の方法を提示します。 私たちは、SCA1のTRANにミトコンドリア機能障害を分析するために、ミトコンドリア呼吸のex vivo分析を使用しますsgenicマウス。さらに、我々は、疾患の症状および病状がさらにSCA1疾患の進行におけるミトコンドリア機能障害が関与し、水溶性のミトコンドリアブースタコハク酸によって改善されることを示しています。

<table><tbody><tr><td>アデノシン二リン酸</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A2754</td><td>ADP</td></tr><tr><td>アスコルビン酸</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A7631</td><td></td></tr><tr><td>ウシ血清アルブミン</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A2153</td><td>BSA</td></tr><tr><td>4',6-ジアミジノ-2-フェニルインドール</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D9542</td><td>DAPI</td></tr><tr><td>ジジトニン</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D141</td><td></td></tr><tr><td>ジチオスレイトール</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>D0632</td><td>DTT</td></tr><tr><td>ロバ血清</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>D9663</td><td></td></tr><tr><td>グルタミン酸</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>1446600</td><td></td></tr><tr><td>リンゴ酸</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>6994</td><td></td></tr><tr><td>マンニトール</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>M4125</td><td></td></tr><tr><td>パラホルムアルデヒド</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>P6148</td><td></td></tr><tr><td>ラクトビオネートカリウム</td><td>バイオシュガー</td><td>69313-67-3</td><td></td></tr><tr><td>ロテノン</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>R8875</td><td></td></tr><tr><td>サポニン</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>47036</td><td></td></tr><tr><td>コハク酸</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>S3674<</td><td></td></tr><tr><td>em>N,N,N&プライム;,N&プライム;-テトラメチル-p-フェニレンジアミン</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T7394</td><td>TMPD</td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T9284</td><td></td></tr><tr><td>尿素</td><td>Sigma Aldrich</td><td>U0631</td><td></td></tr><tr><td>Vectashield 封入剤</td><td>Vector Labs</td><td>H-1000</td><td></td></tr><tr><td>Antibodies</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>11NQ antibody(抗アタキシン-1)</td><td></td><td></td><td>Servadio, et al. 1995, PMID: 7647801</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 抗マウス二次抗体</td><td>Life Technologies</td><td>A-11015</td><td></td></tr><tr><td>Alexa Fluor 594 抗ウサギ二次抗体</td><td>Life Technologies</td><td>A-11012</td><td></td></tr><tr><td>Calbindin 抗体 (ヤギ)</td><td>Santa Cruz</td><td>C-20</td><td></td></tr><tr><td>Animals</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>対照トランスジェニックマウス</td><td>Harry Orr, Ph.D.</td><td>A02</td><td>Burright, et al. 1997, PMID: 9217978</td></tr><tr><td>SCA1マウス</td><td>Harry Orr, Ph.D.</td><td>B05</td><td>Burright, et al. 1997年, PMID: 9217978</td></tr><tr><td>野生型マウス</td><td>ジャクソン研究所</td><td>001800</td><td></td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ESM-100L ミクロトーム</td><td>ERMA</td><td></td><td>スレッジ ミクロトーム</td></tr><tr><td>Fluoview FV1200 共焦点顕微鏡</td><td>オリンパス</td><td></td><td></td></tr><tr><td>グリセロール-ゼラチンスライド</td><td>FDニューロテクノロジー</td>ズ <td>PO101</td><td></td></tr><tr><td>ハミルトン シリンジ</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td>VCAT 80465</td><td></td></tr><tr><td>OXYT1 オキシサーム 電極制御ユニット</td><td>ハンサテック インスツルメンツ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>P.T.F.E. ペーパー</td><td>コールパーマー</td><td>UX-08277-15</td><td></td></tr><tr><td>ロタリオン ロタロッド</td><td>PPP&G</td><td></td><td>情報責任著者へのお問い合わせ</td></tr><tr><td>Ultimate 3000 HPLC</td><td>Dionex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>国立衛生研究所</td><td></td><td><a href="http://imagej.nih.gov/ij/">http://imagej.nih.gov/ij/</a></td></tr><tr><td>Cell counter plugin (for ImageJ)</td><td>国立衛生研究所</td><td></td><td><a href="http://rsb.info.nih.gov/ij/plugins/cell-counter.html">http://rsb.info.nih.gov/ij/plugins/cell-counter.html</a></td></tr><tr><td>3P&G Rota-Rod v3.3.3 (rotarod ソフトウェア)</td><td>PPP&G</td><td></td>は<td>、情報Phidget21.dll(</td></tr><tr><td>rotarodソフトウェアに必要)</td><td>DLL-Files.com</td><td></td><td><a href="https://www.dll-files.com/phidget21.dll.html">https://www.dll-files.com/phidget21.dll.html</a></td></tr></tbody></table>

非具体的に水溶性化合物でsca1マウスの治療は、ミトコンドリア機能を高めます

Treating SCA1 Mice with Water-Soluble Compounds to Non-Specifically Boost Mitochondrial Function

ミトコンドリア機能障害は老化のプロセスで、いくつかの遺伝性脊髄小脳失調症と小脳の進行性変性によってマークされ、他の運動障害などの神経変性疾患において重要な役割を果たしています。このプロトコルの目的は、脊髄小脳失調症1型（SCA1）におけるミトコンドリア機能障害を評価し、疾患の進行を遅らせるために、水溶性の化合物のコハク酸を介して代謝呼吸の薬理学的標的化の有効性を評価することです。このアプローチは、他の小脳疾患に適用可能であり、水溶性の治療のホストに適合させることができます。 ミトコンドリア呼吸のex vivo分析は、ミトコンドリア機能の疾患に関連する変化を検出し、定量化するために使用されます。遺伝的証拠（未発表データ）とSCA1マウスモデルにおけるミトコンドリア機能障害のプロテオミクス証拠により、我々は、水溶性代謝ブースターSを用いた治療の有効性を評価しますホームケージの飲料水に直接この化合物を溶解することによりuccinic酸。血液脳関門を通過する薬剤の能力は、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いて推定することができます。これらの化合物の有効性は、その後、加速ロータロッド、バランスビームテスト及びフットプリント分析を含む、複数の行動パラダイムを用いて試験することができます。小脳の細胞構築完全性は、プルキンエ細胞核とプルキンエ細胞の樹状突起と細胞体を検出する免疫​​アッセイを用いて評価することができます。これらの方法は、ミトコンドリア機能障害および小脳の神経変性疾患における水溶性化合物を用いた治療の有効性を決定するための強固な技術です。

コハク酸と小脳ミトコンドリアの薬理学的標的化を通して、私たちは、小脳の神経変性疾患のSCA1のマウスモデルにおけるミトコンドリア機能障害を防止することができます。コハク酸デヒドロゲナーゼ、コハク酸、の正規の電子供与体は、治療（ 図 1A）は、次の治療および神経病理学的評価の第2週の間、行動評価の始まりと、1ヶ月間SCA1マウスのホームケージの飲料水に溶解しました。コハク酸処理22フットプリントアッセイ、ビームアッセイ加速ロータロッドアッセイによって測定されるようにSCA1マウスの性能を改善します。行動の改善が強化された運動協調と（ 図1B-D）の運動学習を示す検出しました。 行動性能のレスキューは、ろう膜の保全と協調して発見されましたbellar組織（ 図2）。コハク酸処...

私たちは、脊髄小脳性運動失調症1型（SCA1）および他の小脳神経変性疾患の治療に対するミトコンドリアを標的とした水溶性化合物の有効性を評価するための生化学的および行動的プロトコルを提示します。

非具体的に水溶性化合物でSCA1マウスの治療は、ミトコンドリア機能を高めます

Mitochondrial dysfunction plays a significant role in the aging process and in neurodegenerative diseases including several hereditary spinocerebellar ...

この実験の全体的な目標は、脊髄小脳失調症1型マウスの小脳行動と組織に対する水溶性ミトコンドリア活性化因子の治療効果を観察し、定量化することです。この方法は、ミトコンドリア欠損が疾患の病理に寄与しているのか、水溶性ミトコンドリア活性化因子によって疾患が妨げられる可能性があるのかなど、脊髄小脳失調症領域における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、コハク酸がFDA承認の安価な水溶性化合物であり、飲料水を介して脳に直接送達できることです。ミトコンドリアの酸化的リン酸化複合体の欠損は、アルツハイマー病やハンチントン病を含む複数の神経変性疾患で見られるため、この技術の意味は他の神経変性疾患の治療にまで及ぶ可能性があります。一般に、この方法に不慣れな個人は、一貫した結果を達成するために調整する必要がある可能性のある行動パラダイムの初期設定に苦労します。この方法の視覚的なデモンストレーションは、書かれた方法セクションから行動ステップを再現するのが難しい場合がありますが、視覚的な記録の助けを借りて簡単に再現できるため、有益です。この手順を開始するには、滑走路をホームボックスに向かってわずかに上向きの角度に設定し、寝具と報酬食品を並べます。次に、滑走路に白い紙を敷きます。マウスがホームボックスに5分間順応するのを待ちます。次に、1つの被写体を手に取り、左右の後足をそれぞれ青と赤の無毒の水性塗料でペイントします。その後、被写体を滑走路の始点に配置し、ホームボックスまで歩かせます。被験者がホームボックスに到達したら、トラップドアを閉じ、ホームボックス内に1分間留まらせてから、それぞれのホームケージに戻ります。次に、滑走路とホームボックスを30%エタノールで清掃し、寝具を交換し、次の試験のために食べ物と滑走路の紙を報酬します。同時に、実験後に滑走路の紙を回収し、試験を検査します。足跡の試行が成功するとは、被験者が振り返ったり立ち止まったりせずに金の箱に向かって歩く、最低 5 つの連続した足跡として定義されます。次に、6つの異なるビームでバークロス仕様に従ってビーム装置をセットアップします。ビームの一方の端には、ご褒美の食べ物が入った暗いホームボックスを設置します。ビーム上で被験者を訓練するには、ビーム3で装置を組み立てます。ホームボックスの反対側のビームの端に被写体をそっと置きます。そして、それが梁を横切って歩くのを許します。各被験者に最大3回の2分間の試行を許可して、ランを成功させます。これは、ビームを横切って2分以内にホームボックスに入ることと定義されています。ビームトレーニングの4日目に、ビーム1で装置を組み立てます。そして、ホームボックスをセットします。装置の前にビデオカメラを置き、フルビーム装置がビデオにはっきりとキャプチャできることを確認します。マウスがビームを横切って、各試行をビデオに録画し、ビームごとに被験者ごとに成功した試行の数を記録することができます。このステップでは、試験開始の 10 分前に、被験者をレーン リザーバーに順応させます。この順応期間中、30%エタノールで装置の各レーンを洗浄するロータロッド装置を準備します。次に、rotarod ソフトウェアを開きます。開始設定を 4 RPM、加速設定を 5 分、最終速度設定を 40 RPM に設定して、5 分間で 4 から 40 RPM まで一定の加速を実現します。順応期間の後、ロッドが4RPMで回転している間、被験者をそれぞれのレーンのロータリーに置きます。すべての被験者がそれぞれのレーンに入ったら、最初の試行を開始します。装置ソフトウェアを使用して落下する遅延を記録します。セカンダリタイマーはバックアップとして使用できます。試験終了後、疲労を防ぐために、次の試験の前に各被験者をそれぞれのレーンリザーバーで10分間休ませてください。この手順では、ステージからそりミクロトームの温度制御ボックスチューブをシンクの蛇口に取り付けます。温度制御ボックスを使用して、ミクロトームステージを摂氏28度に冷却します。次に、セクショニング厚さダイヤルを50マイクロメートルに設定します。次に、OTC溶液の10セント硬貨サイズの部分をステージに軽くたたきます。OTCが凍結する前に、鉗子を使用して半球を配置し、中央矢状切断面がOTC層上で下を向くようにします。半球の外側の先端がブレードを向くように、組織をすばやく優しく向きます。ステージよりも優れています。層状に作業し、組織の周りにOTCを追加し、OTCが完全に凍結してから次の層を追加します。次に、組織の上にOTCの薄層を追加し、凍結します。その後、同じ体重で組織を切断刃に分散して切片にします。ファインアーティストペイントブラシを使用してセクションを収集します。そして、それらを1つのXPBSを含む適切にラベル付けされたウェルプレートに入れます。セクション間で、必要に応じて切断厚さを50マイクロメートルにリセットします。切片化後、プレートの各ウェルのPBSを尿素溶液と交換します。そして、プレートを氷の上に置きます。準備ができたら、プレートを沸騰温度に設定された加熱ブロックに移し、尿素溶液中の切片を沸騰させて、免疫標識のためのエピトープのマスクを解除します。各沸騰ステップの間に、氷上の組織切片を含むプレートを冷却します。沸騰後、切片を3回洗浄し、本溶液を1つのXPBSと交換し、切片を10分間撹拌します。次に、ロバ血清溶液で切片をブロックし、室温で穏やかに攪拌しながら血清中で1時間インキュベートします。切片を染色できるようになりました。ラベルを貼ったら、切片を2%ゼラチンでコーティングしたスライドに封入剤でマウントし、光退色を減らします。蓋をして滑り、摂氏4度で一晩乾かします。その後、カバースリップをマニキュアで密封し、摂氏4度で保管します。走査型共焦点顕微鏡を使用して、明視野光の下で小脳の主要な亀裂を特定します。アミノアッセイの最も重要なステップは、一次裂傷に隣接するモジュール5および6Aの小脳組織を正確に特定することです。染色パターンや一貫性のない小葉を分析することで、結果のばらつきを確保することができます。10倍対物レンズを使用して、DAPI、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 594チャンネルをスキャンし、シーケンシャル励起します。405ナノメートルのダイオードレーザー、488ナノメートルのアルゴンガスレーザー、559ナノメートルのダイオードレーザーをそれぞれDM 488559ナノメートルのダイクロイックビームスプリッターと組み合わせて使用します。次に、SDM 490 ビームスプリッターと SDM 560 ビームスプリッター、BA 575675 バンドパスフィルターをそれぞれ使用して、放出された光を分離して収集します。コハク酸をSCA1マウスの家庭用ケージ飲料水に17週齢から4週間溶解した。SCA1マウスは、5週齢で運動失調症の表現型を示し始めます。治療期間中、行動評価は以下のように実施されました。17週目のフットプリントアッセイ。18 週目にビーム アッセイを行い、19 週目にロータロッドを加速します。20週齢でマウスを屠殺し、アミノ病理アッセイ、HPLCアッセイ、および呼吸アッセイのために小脳組織を採取しました。これは、ビヒクル処理野生型ゲート、ビヒクル処理SCA1ゲート、およびコハク酸処理SCA1ゲートを示すフットプリントアッセイからの代表的なデータです。ここでは、コハク酸処理を施したSCA1マウスのビーム性能が向上したビーム解析データを示しています。コハク酸処理は、落下までの潜伏期間の増加によって示されるように、SCA1マウスの加速ロータロッド性能を大幅に改善します。この手順を試行する際は、複数の試行にわたって各被験者に一貫して手法を適用することを忘れないでください。この手順に続いて、コハク酸送達後に改善された個々の酸化的リン酸化複合体による呼吸などの追加の質問に答えるために、ミトコンドリア呼吸などの他の方法を実行できます。このビデオを見れば、行動アッセイや神経病理学的アッセイの実施方法について十分に理解できるはずです。これにより、小脳の行動と細胞構造の改善が評価されます。

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学ぼう、水溶性ミトコンドリア活性化剤を用いたSCA1マウスの行動・組織学的評価法を。スクシン酸投与による運動協調性改善と神経変性疾患治療への応用可能性を示します。

非具体的に水溶性化合物でSCA1マウスの治療は、ミトコンドリア機能を高めます

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