여기에서는 쥐의 증가된 크기와 무게를 수용하기 위해 MouseWalker 장치를 재설계하여 구축된 RatWalker 시스템에 대해 설명합니다. 이 시스템은 좌절된 전체 내부 반사(FTIR), 고속 비디오 캡처 및 오픈 액세스 분석 소프트웨어를 사용하여 보행 매개변수를 추적하고 정량화합니다.
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이 논문에서
요약
초록
파킨슨 병 (PD)은 흑질의 도파민 성 (DA) 뉴런의 손실로 인한 진행성 신경 퇴행성 장애입니다. 팔 스윙 감소, 느린 보행 속도 및 짧은 걸음을 포함한 보행 이상은 PD 환자에게 흔하며 질병 초기에 나타납니다. 따라서, PD의 동물 모델에서 운동 패턴의 정량화는 질병 경과 동안 및 치료 치료시 표현형 특성화에 중요 할 것이다. PD의 대부분의 경우는 특발성입니다. 그러나 PD의 유전 적 형태의 확인은 동물 모델을 만드는 데 활용할 수있는 미토콘드리아 품질 관리에 관여하는 두 가지 단백질 인 Pink1 및 Parkin의 기능 상실 돌연변이와 같은 유전자 돌연변이 및 변이를 발견했습니다. 마우스는 Pink1 및 Parkin (단일 및 복합 결실)의 손실시 신경 퇴행에 내성이있는 반면, 쥐에서는 Parkin 결핍이 아닌 Pink1이 흑질 DA 뉴런 손실 및 운동 장애를 유발합니다. 여기에서, 우리는 Pink1 녹아웃 (KO) 쥐에서 이전에보고 된 바와 같이 뒷다리 끌림을 특징으로하는 Pink1과 Parkin의 결합 손실이 있기 전에 Pink1과 Parkin의 결합 손실이있는 자유롭게 걷는 어린 (2 개월) 수컷 쥐의 보행 변화를 밝히기위한 FTIR 이미징의 유용성을보고합니다 (4-6 개월에 관찰).
서론
가장 흔한 연령 관련 신경 퇴행성 운동 장애 인 PD는 흑질에서 DA 뉴런의 손실로 인해 발생합니다. 이러한 nigral DA 뉴런의 손실과 선조체로의 DA 입력은 PD 1,2 환자에서 관찰된 운동 기능 장애로 이어집니다. 파킨슨증으로 통칭되는 PD 환자의 정의 운동 특성에는 강직, 휴식 떨림, 서맥증, 자세 불안정 및 현미경 사진이포함됩니다3. 또한, PD 환자에서 흔히 볼 수 있는 보행 장애는 질병 1,4,5의 진행 초기에 나타납니다. 건강한 식습관과 규칙적인 운동과 같이 PD의 진행을 늦추는 데 도움이 되는 특정 생활 방식이 제안되지만 현재 PD에 대한 치료법은 없으며 증상을 관리하는 약물만 있습니다. 이것은 개선 된 치료법을 희망하는 추가 조사의 필요성을 남깁니다. 따라서 PD 동물 모델에서 보행 패턴의 특성화는 모델의 관련성뿐만 아니라 PD를 제어하기위한 치료 치료가 운동 장애를 예방하거나 개선하는 방법을 특성화하는 중요한 도구입니다.
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프로토콜
모든 동물 연구는 네브래스카 대학 의료 센터 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)의 승인을 받았습니다.
1. 보행 장치
참고: MouseWalker14에서 모델링된 RatWalker는 쥐와 생쥐 사이의 스텝 길이의 차이에 비례하여 치수로 설계되었습니다. 측면 조명 백라이트, 통로 인클로저, 광 도파관 통로, 거울 및 카메라로 구성됩니다(그림 S1). 엇갈린 위치에 있는 LED 스트립은 추가 재료를 수용하기 위해 통로와 백라이트 도파관의 양쪽에 사용되었습니다. 수정 된 보행 장치를 만드는 데 필요한 재료는 표 S1에서 찾을 수 있습니다.
- 백라이트 (그림 S2)를 사용하여 소프트웨어에서 위치, 이동 방향 및 형태 측정 품질을 지정하는 데 사용되는 동물의 실루엣을 만듭니다. 구조는 스톡 알루미늄 프레임 내에 조립된 아크릴 디퓨저, 광 도파관, 반사경 및 LED 조명 스트립의 적층 패널로 구성됩니다(표 S1).
- 통로 인클로저 (그림 S3)를 사용하여 플랫폼을 따라 동....
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결과
쥐 식민지 유지 관리
Pink1 및 파킨 단일 KO 래트의 생성 및 특성은 앞서22에 기술되었다. Pink1 및 Parkin 단일 KO 래트는 SAGE Labs (현재 Envigo에서 입수 가능)로부터 입수하였다. DKO 쥐는 Pink1-/- 쥐와 Parkin-/- 쥐를 교배하여 Pink1+/-/Parkin+/- 쥐를 얻었고, 이는 Pink1-/-/Parkin-/- 쥐를 얻기 위해 교배되었습니다(Envigo에서 입수할 수 있음). Park6 (Pink1을 코딩하는 유전자)에서 26 bp의 결실을 확인하기 위해, 5'-CCCTGGCTGACTATCCTGAC-3' 정방향 및 5'-CCACCCACTACTACT-3' 역방향 프라이머를 사용하여 유전형 분석을 수행하였다. .......
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토론
팔 스윙 감소, 느린 보행 속도 및 짧은 단계를 포함한 보행 장애는 PD의 특징이며 질병 과정 1,5 초기에 발생합니다. PD의 설치류 모델에서 보행 분석을위한 발자국을 관찰하고 기록하기 위해 수년에 걸쳐 여러 가지 방법이 개발되었으며, 발자국 위치를 정량화하는 수동 기술은 더 민감하고 동적 매개 변수를 캡처 할 수있는 자동화 된 접근 방식으로 이어집니다. 일부 정적 접근법은 설치류의 발을 "잉크"로 "잉크"하여 산책로24,25,26에 배치 된 매체에 추적 할 표시기를 포함합니다. 잔여 발자국은 나중에 손으로 정량화됩니다. 이러한 방법은 종종 수동 운동학적 채점을 위한 비디오 녹화와 함께 사용됩니다. 보행 패턴을 캡처하고 정량화하는 자율적 인 방법은 최근에
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공개 사항
저자는 경쟁하는 재정적 이익이 없다고 선언합니다.
감사의 글
KS와 HF는 파킨슨 병 연구에 대한 연구를 지원 한 Michael J Fox Foundation for Parkinson 's Research에 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| <강>알루미늄 | |||
| 1.5" 알루미늄 각도 (1/8 "- 6063) | 크기 : 8' 수량 : 8 | ||
| 1 " 알루미늄 스퀘어 튜브 (1/16" - 6063) | 치수: 8' 수량: 4 | ||
| 32 게이지 알루미늄 시트 | 치수: 10' 수량: 1 | ||
| 1" 알루미늄 튜브 (1/8 "- 6063") | 크기 : 8' 수량 : 1 | ||
| < 강>아크릴< / 강> | |||
| 7/32 " 투명 아크릴 시트 | 크기 : 4'x8' 수량 : 2 | ||
| 1/8 " 흰색 아크릴 시트 55 % (2447) | 크기 : 4'x8' 수량 : 1 | ||
| < 강> 거울 < / 강> | |||
| 7 / 32 " 유리 거울 | 치수: 60"x12" 수량: 1 | ||
| LED | |||
| 5050 LED 테이프 라이트 (녹색) | 치수: 16.4' 수량: 1 | ||
| 5050 LED 테이프 라이트 (빨간색) | 치수: 16.4' 수량: 1 | ||
| 카메라 | |||
| GoPro Hero 6 Black | 수량: 1 | ||
| 삼각대 | 크기: 57" 수량: 1 |
참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
