Name: 神経筋疾患のマウスモデルの行動表現型に関する低コスト歩行分析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 53 s
Description: 学ぶ 低コストの歩行分析手法を用いて、マウスモデルの行動表現型を評価する方法。この技術は神経筋疾患や神経変性疾患の研究において、長期的な観察が可能な非侵襲的アプローチとして有用です。

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著者らは、動物の識別支援のために午前に感謝したいと思います。この研究は、米国国立衛生研究所(R01 7 RF1 AG057264からA.R.L.S.およびC.J.C.およびR01 NS100023からA.R.L.S.への助成)と筋ジストロフィー協会(A.R.L.S.への基礎研究助成金、C.J.C.への開発)によって支援されました。

マウスで行われたすべての試験は、デューク大学の機関動物ケアおよび使用委員会(IACUC)によってレビューされ、承認されました。コホート全体で歩行分析と論文の採点が完了するまで、テストと採点を担当する担当者は、動物の遺伝子型または実験状態に目がくらむ必要があります。
1. 材料の調製をテストする
<ol><li>厚さ0.375インチのプリカットクリアアクリルパネル3枚から構築されたトンネルでテストを行います。特にアクリルを結合し、乾燥時に臭いを放出しないシーラントと一緒にパネルを接着することにより、トンネルを組み立てます。<ol>
<li>標準的なC57BL/6マウスの場合は、幅2.5イン、高3、長さ13.inのトンネル測定値を使用します。マウスは、歩行を測定できるように、快適にトンネルを歩き、十分なステップ(>4)を取ることができる必要があります。</li>
	</ol>
</li>
	<li>トンネルで使用されるのと同じシーラントと一緒に接着された0.375インチの厚さのプリカットグレーのアクリルパネルでゴールチャンバーを構築します。チャンバーの内部測定値は、幅4インチ、長さ4インチ、高さ3インチです。トンネルの開口部(幅×高さ2.5インチ×3.0インチ)にこのチャンバーの開口部を合わせてください。マウスは明るい空間よりも暗い空間を自然に好むので、不透明で暗い色の素材を使用します。</li>
	<li>厚くて滑らかなステップを追跡するために紙を使用します(水彩画はうまく機能します)。個々の用紙ストリップを、トンネルの幅と長さよりもわずかに広く長くカットします。ここで説明するトンネル寸法を使用する場合は、用紙を 15 in. に切り、幅を 3.5 で切ります。</li>
	<li>非毒性洗浄水性塗料の2つの対照的な色(例えば、緑と紫)を使用してください。後肢に 1 色、前肢に 2 番目の色を割り当てます。マウスは、テスト後に足から残りの塗料を舐めるので、選択した塗料は完全に非毒性でなければなりません。</li>
	<li>2つの丸いバレルペイントブラシを使用し、各塗料の色に1つずつ(直径約0.5cm、テーパー/尖ったブラシ先端)を使用します。</li>
	<li>ミリメートルまでのマーキングを持つ定規を選択し、0.1ミリメートルまでの測定値を持つキャリパーを選択します。</li>
	<li>
任意:高い不安または低いモチベーションを持つ動物のために、目標室で行動インセンティブを提供する。これには、少量の殺菌されたヒマワリの種子が含まれることができます(習慣を可能にする試験の2日前にホームケージに置きます)。テストの日に、ヒマワリの種をゴールチャンバー内に置き、マウスが止まらずに歩くように促します。</li>
</ol>2. データ収集
<ol><li>別の部屋でテストを行う場合は、マウスを新しい部屋に30分間順応させ、行動アッセイを開始します。さらに、マウスは自然に夜行性であるため、すべてのマウスが完全に目を覚まし、テスト前に少なくとも5分間警告していることを確認してください。</li>
	<li>トンネルを用紙の上に置き、用紙 ID とテスト日で用紙に印を付けて、テストのセットアップを準備します。トンネルの端にゴールチャンバーを配置し、両方の開いた端を接続します。必要に応じて、トンネルの終わりにヒマワリの種を追加します(ゴール室内)。</li>
	<li>テストするマウスをケージから取り出し、そのスクラフトでしっかりと握り、後肢の動きを安定させるために尾を握るようにします。</li>
	<li>すべてのつま先の下側と足の中心が完全に塗料で覆われているように、ペイントフォアポー。後ろ足にペイントの対照的な色でこれを繰り返します。マウスが体の他の部分に付着した塗料を清潔な湿った布で拭き取り、データ収集を妨げる可能性のある汚れを防ぎます。 注:動物のストレスを最小限に抑えるために、経験豊富な研究者がマウスの取り扱いを行う必要があります。</li>
	<li>トンネルの先頭にマウスを置き、ゴールチャンバーまで歩いてから、マウスを取り出し、水で湿らせた布で足をそっと拭き取り、ホームケージに戻します。</li>
	<li>スコアリングの前にフットプリントを持つ紙を完全に乾燥させます。各動物の間にエタノールまたは同等の洗浄液で試験区域とトンネルを拭き取ります。</li>
</ol>3. 採点基準
<ol><li>スコアリングには、明確で汚れのないフットプリントを一貫して配置した手順を使用します。図1Bは、スコア付け可能なフットプリントシーケンスの良い例です。十分なスコアデータを生成するには、各フィートから少なくとも2つの連続したステップが必要ですが、1フィートあたり4〜6ステップが推奨されます。マウスが歩行速度を変更しているため、通常の歩行を表す可能性は低いため、用紙に最初と最後のフットプリントを含めないようにします。</li>
	<li>この方法を使用して分析できる歩行の3つの異なる尺法として、ストライドの長さ、ストライド幅、つま先の広がりを使用します。 注: ストライドの長さと幅には、前足領域がペイントで明確に定義されている明確なシーケンシャルプリントが必要です。つま先の広がりは、スコアリングのためのシーケンシャルプリントを必要とせず、片足で最初と最後のつま先の明確なプリントのみを必要とします。ただし、ストライドの長さまたは幅の測定値に特定のフットプリントが含まれていない場合、つま先の広がりについてスコアを付けることはできません。3 つのメジャーはすべてセンチメートルで評価されます。<ol>
<li>ストライドの長さは、同じ足によって作成された 2 つの順次フットプリント間の距離 (つまり、1 つのストライド) として定義します (図 1A,1B)。<ol>
<li>鉛筆を使用して、両方の前肢の足跡の前足領域の周りに 2 ~ 4 mm の円を 1 つのストライドで描画し、定規を使用してそれらの間に線を引きます。</li>
			<li>各円の中央(各フットパッドの中心)からの2つのプリント間の距離を右フォア1(RF1)または左フォア1(LF1)として記録します。</li>
			<li>スコア付け可能なすべてのステップ(RF2、LF2、RF3、LF3 など)についても同じ手順を繰り返します。</li>
			<li>右と左の後肢のフットプリントについても同じ手順を繰り返します。</li>
			<li>各四肢のストライド距離を記録したすべての個々の距離を平均します。統計分析では、個々のコホート メンバーを一緒に平均化できます。</li>
		</ol>
</li>
		<li>ストライド幅は、左前肢または後肢間の距離の尺度として定義します (図 1A,1B)。<ol>
<li>この距離を評価するには、反対方向の後肢のストライド長さの線と垂直に交差する 1 つの後肢の円で囲まれた前足領域から線を描画および測定します。</li>
			<li>スコア付け可能なすべての後肢プリントに対してこれを繰り返し、測定値を平均します。ストライド幅の計算方法は、前肢と後肢の場合と同じです。</li>
		</ol>
</li>
		<li>つま先の広がりを、単一の前肢または後肢フットプリントの最初と最後のつま先の間の距離として定義します (図 1A,1B)。<ol>
<li>キャリパーを使用して、最初のつま先印刷の先端と最後のつま先印刷の先端との間の距離を測定します。</li>
			<li>スコア付け可能なすべての後肢プリントに対して繰り返し、測定値を平均化します。つま先の広がりの計算方法は、前肢と後肢で同じです。</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>用紙を採点できない場合は、動物が10分間休息してから再試行してください。</li>
</ol>

<ol><li>Clarke, K. A., Still, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+consistency+of+gait+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Development and consistency of gait in the mouse.</a> Physiology & Behavior. 73 (1-2), 159-164 (2001).</li>
<li>Mendes, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+gait+parameters+in+freely+walking+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Biology%22%5BJournal%5D)">Quantification of gait parameters in freely walking rodents.</a> BMC Biology. 13, 50(2015).</li>
<li>Carter, R. J., Morton, J., Dunnett, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+coordination+and+balance+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Protocols+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Motor coordination and balance in rodents.</a> Current Protocols in Neuroscience. , Chapter 8 Unit 8 (2001).</li>
<li>Tillerson, J. L., Caudle, W. M., Reveron, M. E., Miller, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+induces+behavioral+recovery+and+attenuates+neurochemical+deficits+in+rodent+models+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Exercise induces behavioral recovery and attenuates neurochemical deficits in rodent models of Parkinson's disease.</a> Neuroscience. 119 (3), 899-911 (2003).</li>
<li>Pallier, P. N., Drew, C. J., Morton, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+detection+and+measurement+of+locomotor+deficits+in+a+transgenic+mouse+model+of+Huntington%27s+disease+are+task-+and+protocol-dependent%3A+influence+of+non-motor+factors+on+locomotor+function%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">The detection and measurement of locomotor deficits in a transgenic mouse model of Huntington's disease are task- and protocol-dependent: influence of non-motor factors on locomotor function.</a> Brain Research Bulletin. 78 (6), 347-355 (2009).</li>
<li>Sugimoto, H., Kawakami, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+Protocol+of+Footprint+Analysis+and+Hanging+Box+Test+for+Mice+Applied+the+Chronic+Restraint+Stress%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Low-cost Protocol of Footprint Analysis and Hanging Box Test for Mice Applied the Chronic Restraint Stress.</a> Journal of Visualized Experiments. (143), (2019).</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+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Characterization of progressive motor deficits in mice transgenic for the human Huntington's disease mutation.</a> Journal of Neuroscience. 19 (8), 3248-3257 (1999).</li>
<li>Barlow, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atm-deficient+mice%3A+a+paradigm+of+ataxia+telangiectasia%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Atm-deficient mice: a paradigm of ataxia telangiectasia.</a> Cell. 86 (1), 159-171 (1996).</li>
<li>Cortes, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+expression+of+mutant+androgen+receptor+accounts+for+systemic+and+motor+neuron+disease+phenotypes+in+spinal+and+bulbar+muscular+atrophy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Muscle expression of mutant androgen receptor accounts for systemic and motor neuron disease phenotypes in spinal and bulbar muscular atrophy.</a> Neuron. 82 (2), 295-307 (2014).</li>
<li>D'Hooge, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromotor+alterations+and+cerebellar+deficits+in+aged+arylsulfatase+A-deficient+transgenic+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Neuromotor alterations and cerebellar deficits in aged arylsulfatase A-deficient transgenic mice.</a> Neuroscience Letters. 273 (2), 93-96 (1999).</li>
<li>Fernagut, P. O., Diguet, E., Labattu, B., Tison, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+to+measure+stride+length+as+an+index+of+nigrostriatal+dysfunction+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">A simple method to measure stride length as an index of nigrostriatal dysfunction in mice.</a> Journal of Neuroscience Methods. 113 (2), 123-130 (2002).</li>
<li>Guillot, T. S., Asress, S. A., Richardson, J. R., Glass, J. D., Miller, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treadmill+gait+analysis+does+not+detect+motor+deficits+in+animal+models+of+Parkinson%27s+disease+or+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Motor+Behavior%22%5BJournal%5D)">Treadmill gait analysis does not detect motor deficits in animal models of Parkinson's disease or amyotrophic lateral sclerosis.</a> Journal of Motor Behavior. 40 (6), 568-577 (2008).</li>
<li>Harper, S. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RNA+interference+improves+motor+and+neuropathological+abnormalities+in+a+Huntington%27s+disease+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">RNA interference improves motor and neuropathological abnormalities in a Huntington's disease mouse model.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (16), 5820-5825 (2005).</li>
<li>Lin, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurological+abnormalities+in+a+knock-in+mouse+model+of+Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Molecular+Genetics%22%5BJournal%5D)">Neurological abnormalities in a knock-in mouse model of Huntington's disease.</a> Human Molecular Genetics. 10 (2), 137-144 (2001).</li>
<li>Sopher, B. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Androgen+receptor+YAC+transgenic+mice+recapitulate+SBMA+motor+neuronopathy+and+implicate+VEGF164+in+the+motor+neuron+degeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Androgen receptor YAC transgenic mice recapitulate SBMA motor neuronopathy and implicate VEGF164 in the motor neuron degeneration.</a> Neuron. 41 (5), 687-699 (2004).</li>
<li>Tillerson, J. L., Caudle, W. M., Reveron, M. E., Miller, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+behavioral+impairments+correlated+to+neurochemical+deficits+in+mice+treated+with+moderate+doses+of+1-methyl-4-phenyl-1%2C2%2C3%2C6-tetrahydropyridine%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Detection of behavioral impairments correlated to neurochemical deficits in mice treated with moderate doses of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine.</a> Experimental Neurology. 178 (1), 80-90 (2002).</li>
<li>Wheeler, V. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+phenotypes+that+presage+late-onset+neurodegenerative+disease+allow+testing+of+modifiers+in+Hdh+CAG+knock-in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Molecular+Genetics%22%5BJournal%5D)">Early phenotypes that presage late-onset neurodegenerative disease allow testing of modifiers in Hdh CAG knock-in mice.</a> Human Molecular Genetics. 11 (6), 633-640 (2002).</li>
<li>Clayton, J. A., Collins, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Policy%3A+NIH+to+balance+sex+in+cell+and+animal+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Policy: NIH to balance sex in cell and animal studies.</a> Nature. 509 (7500), 282-283 (2014).</li>
<li>Maricelli, J. W., Lu, Q. L., Lin, D. C., Rodgers, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trendelenburg-Like+Gait%2C+Instability+and+Altered+Step+Patterns+in+a+Mouse+Model+for+Limb+Girdle+Muscular+Dystrophy+2i%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Trendelenburg-Like Gait, Instability and Altered Step Patterns in a Mouse Model for Limb Girdle Muscular Dystrophy 2i.</a> PLoS One. 11 (9), e0161984(2016).</li>
<li>Castelhano-Carlos, M. J., Sousa, N., Ohl, F., Baumans, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+methods+in+newborn+C57BL%2F6+mice%3A+a+developmental+and+behavioural+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Animals%22%5BJournal%5D)">Identification methods in newborn C57BL/6 mice: a developmental and behavioural evaluation.</a> Lab Animals. 44 (2), 88-103 (2010).</li>
<li>Lakes, E. H., Allen, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gait+analysis+methods+for+rodent+models+of+arthritic+disorders%3A+reviews+and+recommendations%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">Gait analysis methods for rodent models of arthritic disorders: reviews and recommendations.</a> Osteoarthritis Cartilage. 24 (11), 1837-1849 (2016).</li>
</ol>

著者は何も開示していない。

上述の低コスト歩行解析法を用いて,SBMAのBAC fxAR121マウスモデルにおいて、症候後の年齢における歩行機能障害のいくつかのパラメータの同定に成功したことを示す.ストライド長の減少は、マウスモデルおよびヒト患者9の以前のSBMA研究と一致する。また、非トランスジェニック・リッターメートコントロールと比較して、症候性SBMAマウスにおける後肢のつま先の広がいに有意な差があることを初めて示した。興味深いことに、後足の広がりの減少は、足の伸張筋の弱さ、足の屈曲筋の締め付け、または神経の内気の悪さ2、19によって引き起こされる可能性があり、これはSBMAの病因とも一致する。
マウスは、小さな暗い空間のための自然な行動の好みのために容易にゴールチャンバーに実行する必要がありますが、一部のマウスは、トンネルを継続的に移動しない場合があります。マウスがトンネル内でジャンプ、停止、または旋回する場合(<strong class...

ロコモーションは、複雑な神経学的および筋骨格系の調整を必要とし、運動経路の単一の側面における欠損は、観察可能な歩行異常1、2を生成することができる。歩行分析は、特定の病気、傷害、または薬物が動物の動きにどのように影響するかに関する定量化可能な行動データを提供するので、マウスモデルをテストする研究者にとって重要なツールです3。しかし、歩行のデジタル化された分析には、トレッドミル、カメラ、および関連するソフトウェアを購入する必要があり、研究者にとっては非常に高価な場合があります。歩行解析は、運動機能の縦方向の変化を追跡するために断続的に使用されることが多いため、散発的に使用した場合に支出を正当化することは困難である場合があります4。デジタル化された分析は、単純なフットプリント分析よりも詳細な歩行メトリックを提供するかもしれませんが、これらのより複雑なメジャーは、行動表現型5の特性を決定するために必ずしも必要または関連しているとは限りません。
ここでは、デジタル化された歩行分析プログラム6,7に代わる迅速かつ機密性の高い代替手段として、低コストの手動フットプリント分析方法を紹介します。手動フットプリント分析は、多数のマウス病モデル4、7、8、9、10、11の多数の歩行差を検出することが実証されています。 ,12,13,14,15,16,17, そして、少なくとも1つのケースでは、この低コストの方法は、歩行の変化を特定しました。一般的なデジタル化された歩行分析プログラム12によって検出されませんでした。材料の総コストは公称であり、それは容易に他のげっ歯類の研究モデルに合わせることができる。
データを描画できる歩行メトリックは多くありますが、ここでは、ストライドの長さ、歩幅(別名「トラック幅」)、つま先の広がりの 3 つの特定のメトリックに焦点を当てます。評価するパラメータはモデルごとに決定する必要があります。歩行分析のこの方法は、認知機能を測定するように設計されていない、と歩行16の複雑な生体力学的測定を必要とする研究のために推奨されません。
運動ニューロン変性と筋萎縮を特徴とする神経筋疾患であるX連結脊髄およびバルバー筋萎縮症(SBMA)をモデル化する前および後の症候性マウスのコホートからの行動データを提示する。これらのマウスは、他の疾患特異的な型分型の発症と一致する歩行の進行性の欠損を開発する。これは、この方法の有効性と特異性を示し、影響を受ける動物と非影響動物を確実に区別できることを確認します。
本研究の実験マウスは、C57BL/6バックグラウンド(nエクスト=12)上の2.5(症状前)および9ヶ月齢(症後)BAC fxAR121トランスジェニックマウスであった。このモデルは私たちの研究室で生成され、完全にSBMA9の強力なマウスモデルとして特徴付けられました.非トランスジェニックリタークをコントロールとして使用した(nctrl=8)。SBMAは、男性のみで完全に現れる性制限疾患ですので、オスのマウスは、この研究のために排他的に使用されました。計画段階では、研究者は、グループの大きさと組成18を決定するために、生物学的変数としての性に関する国立衛生研究所の考慮事項を考慮する必要があります。

<table><tbody><tr><td>キャリパー</td><td>n/</td><td>a n/a</td><td>0.1 mm クラフト</td></tr><tr><td>接着剤</td><td>E6000</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>フットプリント ペイント (テンペラ ペイント)</td> <td>Artmind</td><td>n/a</td><td>は無毒でなければなりません</td></tr><tr><td>ラウンド バレル ペイントブラシ</td><td>シンプリー シモンズ</td><td>n/</td><td>a 0.5 cm 直径</td></tr><tr><td>定規</td><td>n/a</td> n<td>/a</td><td>ミリ</td></tr><tr><td>までのマーキングが必要ですスコアリングペーパー(水彩パッド)</td><td>Canson</td><td>n/a</td><td>cut to size</td></tr><tr><td>トンネルとゴールチャンバー</td><td>Interstate Plastics</td><td>n/a</td><td>cut to size</td></tr></tbody></table>

神経筋疾患のマウスモデルの行動表現型に関する低コスト歩行分析

Low-Cost Gait Analysis for Behavioral Phenotyping of Mouse Models of Neuromuscular Disease

動物の移動の測定は、所定の疾患、傷害、または薬物モデルの表現型を記述するために使用される一般的な行動ツールです。ここで示す歩行分析の低コスト方法は、マウスモデルにおける歩行異常の簡単かつ効果的な尺度である。足跡は、マウスの足を非毒性の洗浄可能な塗料で塗装し、被験者が紙の上のトンネルを歩くことを可能にすることによって分析されます。テストトンネルの設計は、自然なマウスの動作と小さな暗い場所に対する親和性を利用します。各マウスのストライドの長さ、ストライド幅、つま先の広がりは、定規と鉛筆を使用して簡単に測定できます。これは確立された信頼性の高い方法であり、デジタル システムに類似したいくつかのメトリックを生成します。このアプローチは、表現型プレゼンテーションの早い段階でストライドの変化を検出するのに十分な敏感さであり、非侵襲的なアプローチのために、寿命または表現型プレゼンテーション全体のグループのテストを可能にします。

十分な数の動物で、この手順は、時間の経過とともに同じ株内で、マウスのジェノタイプ間の歩行の違いを検出することができる。図1Bは、下部運動ニューロンおよび骨格筋に影響を与える神経変性疾患であるX連結脊髄およびバルバー筋萎縮症(SBMA)のマウスモデルを用いて、研究室で収集された足跡画像の代表的な痕跡を示す。我々は以前に、オスのBAC fxAR121トランスジェニックマウスが有意な体重減少、グリップ強度の障害、および非トランスジェニック・リッターメイトコントロール9と比較した場合、症状後の年齢でのストライド長の短縮を発症することを報告した。
ここでは、前症状(生後2.5ヶ月)と後症(生後9ヶ月)のコホートから歩行解析結果を提示します(図2)。疾患発症前、BAC fxAR121トランスジェニックマウスは、リターメイト非トランスジェニックコントロールと比較して、ストライド長さ、ストライド幅、つま先の広がりと同様の歩幅を示しま...

フットプリント分析は、マウスの運動異常を定量化する研究者のためのデジタル化された歩行分析プログラムに代わる低コストの代替手段です。その速度、シンプルさ、縦方向の可能性のために、それはマウスモデルの行動表現型に最適です。

Measurement of animal locomotion is a common behavioral tool used to describe the phenotype of a given disease, injury, or drug model. The low-cost method ...

フットプリント分析は、マウスの動きの異常を定量化する研究者のための歩行分析プログラムをデジタル化するための低コストの代替手段です。この方法は、その速度、単純性、縦方向の可能性のために、神経変性疾患、神経筋疾患または脳卒中のモデルを含むマウスモデルの行動表現型に理想的である。この手順を実証することは、私の研究室の研究技術者であるバージニア・ヴェルトマンです。実験を開始する前に、完全に目を覚まし、30分間アッセイルームに少なくとも5分間警告しているマウスを順応させる。トンネルの長さと幅よりもわずかに広く長い紙のストリップの上にトンネルを置きます。マウス ID とテスト日で用紙に印を付けます。必要に応じてモチベーションのためにゴールチャンバーにヒマワリの種を追加し、しっかりとテストされる最初のマウスを擦ります。直径約0.5センチメートルのテーパーブラシチップを使用して、すべてのつま先の下側全体と各フォアポーの中心を1つの無毒な洗浄可能な水ベースのペイントカラーでペイントします。同様の方法で対照的な無毒な洗浄可能な水ベースの塗料の色で後ろ足をコーティングします。データ収集を妨げる可能性のある汚れを防ぐために、清潔な湿った布を使用して、マウスが体の他の部分に塗り出す塗料を取り除きます。次に、トンネルの始点にマウスを置きます。動物を取り出す前に、マウスがゴールチャンバーに入るようにします。その後、マウスを自宅のケージに戻し、次の動物をテストする前に、試験領域と消毒剤でトンネルを拭きます。正確なスコアリングを行うために、明確な非汚れたフットプリントで一貫して間隔を置いているステップを選択する前に、フットプリントを完全に乾燥させます。十分なスコア付けデータを生成するには、各足から少なくとも 2 つの連続したステップが必要です。マウスが歩行速度を変えていたため、通常の歩行を表す可能性が低いため、紙の最初と最後の足跡を含めないでください。同じ足で作成された 2 つの連続するフットプリント間の距離としてストライドの長さを定義するには、鉛筆を使用して、両方の前肢フットプリントの前足領域を 1 回のストライドで 2 ~ 4 ミリメートル円で囲み、ルーラーを使用して円の間に線を引きます。各円の中央から 2 つのプリント間の距離を右前 1 または左の前に適宜 1 つとして記録し、スコア付け可能な各ステップの測定を繰り返します。次に、コホート内の個々のスコアを実験的に適切に平均する各四肢の個々の記録されたストライド距離をすべて平均する。ストライド幅を左と右の前肢または後肢の間の距離として定義するには、対側の後肢のストライド長の線と垂直に交差する1つの後肢の円周前足領域から線を描画して測定します。スコア付け可能なすべての後肢プリントに対してこの測定を繰り返し、測定値を平均します。つま先の広がりを単一のフォアまたは後肢のフットプリントで最初のつま先と最後のつま先の間の距離として定義するには、キャリパーを使用して、最初のつま先印刷の先端と最後のつま先印刷の先端との間の距離を測定します。次に、スコア付けできるすべての後肢プリントの測定を繰り返し、測定値を平均します。十分な数の動物を使用すると、この手順は、時間の経過とともに同じ株内のマウス遺伝子型間の歩行差を検出することができる。例えば、ここでは、x結合脊髄およびバルバル筋萎縮症のマウスモデルを用いて収集された足跡画像の代表的な痕跡、下運動ニューロンおよび骨格筋に影響を及ぼす神経変性疾患が示されている。症候性および症候性後のトランスジェニックおよびリッターメイトコントロール雄マウスの歩行分析は、疾患発症前に、トランスジェニックマウスがごみの交尾非トランスジェニックコントロールと比較して同様のストライド長、ストライド幅およびつま先の広がりを示すことを明らかにした。しかし、疾患発症後、トランスジェニック動物は大幅に短いストライド長を示す。同様の縦方向分析では、どちらの年齢でも歩幅の違いは確認されていませんでした。症候性トランスジェニックマウスはまた、年齢に一致したごみ交配コントロールよりも有意に狭い後部つま先の広がりを有する。足に塗料の適切な適用は、最良の結果をもたらすでしょう。明確な非汚れた足跡と一貫して間隔を空けているステップだけが採点されるべきであることを覚えておいてください。この手法は、ストライドの小さな変化を検出するのに十分な感度です。そして、その非侵襲的なアプローチのために、それは彼らの寿命の表現型のプレゼンテーションおよび治療的介入を通してグループのテストを可能にする。

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JoVE Journal

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行動

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