Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Undersøgelse af migrænelignende adfærd ved hjælp af lysaversion hos mus

Published: August 11, 2021 doi: 10.3791/62839
Automatic Translation
1, 2, 3,4, 4, 3,4, 3,4,5
1Department of Neuroscience and Pharmacology, University of Iowa, 2School of Behavioral and Brain Sciences, University of Texas at Dallas, 3Center for the Prevention and Treatment of Visual Loss, Veterans Administration Health Center, Iowa City, IA, 4Department of Molecular Physiology and Biophysics, University of Iowa, 5Department of Neurology, University of Iowa

Summary

Gnavere er ikke i stand til at rapportere migræne symptomer. Her beskriver vi et overskueligt testparadigme (lys/mørke og åbne feltanalyser) til måling af lysaversion, et af de mest almindelige og generende symptomer hos patienter med migræne.

Abstract

Migræne er en kompleks neurologisk lidelse præget af hovedpine og sensoriske abnormiteter, såsom overfølsomhed over for lys, observeret som fotofobi. Mens det er umuligt at bekræfte, at en mus oplever migræne, kan let aversion bruges som en adfærdsmæssig surrogat for migræne symptom på fotofobi. For at teste for lysaversion bruger vi det lyse /mørke assay til at måle den tid, mus frit vælger at tilbringe i enten et lyst eller mørkt miljø. Analysen er blevet raffineret ved at indføre to kritiske modifikationer: foreksponeringer for kammeret inden testproceduren køres og justerbar kammerbelysning, der tillader brug af en række lysintensiteter fra 55 lux til 27.000 lux. Fordi valget om at tilbringe mere tid i mørket også er tegn på angst, bruger vi også en lysuafhængig angsttest, det åbne feltassay, til at skelne angst fra lys-aversiv adfærd. Her beskriver vi et modificeret testparadigme for lys/mørke og åbne feltanalyser. Anvendelsen af disse assays er beskrevet for intraperitoneal injektion af calcitonin genrelateret peptid (CGRP) i to musestammer og for optogenetiske hjernestimuleringsundersøgelser.

Introduction

Migræne er en udbredt neurologisk sygdom, der rammer ca. 17 % af amerikanerne1 og er den næststørste årsag til handicap på verdensplan2,3. Patienter oplever hovedpine, der varer 4-72 timer ledsaget af mindst et af følgende symptomer: kvalme og / eller opkastning eller fotofobi og fonofobi4. Nylige fremskridt i udviklingen af calcitonin genrelaterede peptid (CGRP) antistoffer, der nu er FDA godkendt, har påbegyndt en ny æra for migrænebehandling5,6,7. Disse antistoffer blokerer enten CGRP eller dets receptor og forhindrer migrænesymptomer hos ca. 50 % af migrænepatienterne7. Inden for det seneste år er to småmolekyleantagonister af CGRP-receptoren også blevet GODKENDT til abortiv behandling af migræne, og yderligere to er i støbeskeen8. På trods af dette terapeutiske fremskridt forbliver mekanismer, hvormed migræneanfald forekommer, stadig undvigende. For eksempel er stederne for CGRP-handling ikke kendt. Effekten af terapeutiske antistoffer, der ikke mærkbart krydser blod-hjerne-barrieren, tyder på, at CGRP virker på perifere steder, såsom meninges og / eller trigeminusganglier. Vi kan dog ikke udelukke centrale handlinger ved omgåelige organer, som mangler en blod-hjerne-barriere9. I det mindste for fotofobi mener vi, at dette er mindre sandsynligt i betragtning af vores resultater med let aversion ved hjælp af transgene nestin / hRAMP1-mus, hvor hRAMP1 er overudtrykt i nervevævet10. Forståelse af mekanismer for migræne patofysiologi vil give nye veje til udvikling af migræne terapi.

Prækliniske dyremodeller er afgørende for at forstå sygdomsmekanismer og udviklingen af nye lægemidler. Migrænevurdering hos dyr er imidlertid udfordrende, da dyr ikke verbalt kan rapportere deres følelse af smerte. I betragtning af at 80-90% af migrænepatienterne udviser fotofobi11, anses lysaversion for at være en indikator for migræne i dyremodeller. Dette førte til behovet for at udvikle et assay til vurdering af lysaversion hos mus.

Det lyse/mørke assay indeholder en lys zone og en mørk zone. Det bruges i vid udstrækning til at måle angst hos mus baseret på deres spontane udforskning af nye miljøer, der modvirkes af deres medfødte modvilje mod lys12. Nogle undersøgelser sætter 1/3 af kammeret som den mørke zone, mens andre sætter 1/2 af kammeret som den mørke zone. Den tidligere indstilling bruges ofte til at opdage angst13. Mens vi oprindeligt valgte lige store lyse / mørke kamre, har vi ikke sammenlignet de to relative størrelser. Vi kan kommentere, at den samlede størrelse af begge kamre ikke er en væsentlig faktor, da den oprindelige testboks14 var betydeligt større end det efterfølgende apparatur15, men resultaterne var stort set de samme.

To kritiske ændringer af dette lys/mørke assay for at vurdere lysaversion var: testtilstanden og lysintensiteten (figur 1). For det første udsættes mus for det lyse/mørke kammer for at reducere sonderende drev16 (figur 1A). Nødvendigheden og tiderne for præeksponeringer afhænger af musestammer og modeller. Wildtype C57BL/6J-mus kræver normalt to præeksponeringer10, mens kun én præeksponering for CD1-mus er tilstrækkelig17. På denne måde kan lys-aversiv adfærd afsløres i disse to musestammer. For det andet er kammerbelysningen blevet tilpasset til at omfatte et justerbart område af lysintensiteter fra svag (55 lux) til lys (27.000 lux), hvor 55 lux kan sammenlignes med en mørk overskyet dag, og 27.000 lux kan sammenlignes med en lys solskinsdag i skyggen10. Vi har fundet ud af, at den krævede lysintensitet varierer med stammen og den genetiske model. Af denne grund bør enkeltpersoner først vurdere den mindste lysintensitet for deres eksperimentelle paradigme.

Selv med disse ændringer af analysen, som kan afsløre en lys-aversiv fænotype, er det nødvendigt at teste angstlignende adfærd for at skelne mellem lysaversion på grund af lys alene versus på grund af angst. Det åbne feltassay er en traditionel måde at måle angst på baseret på spontan udforskning af nye miljøer. Det adskiller sig fra det lyse/mørke assay ved, at det udforskende drev modvirkes af den medfødte modvilje mod ubeskyttede åbne rum. Både midten og kanterne af kammeret er i lyset, så det åbne feltassay er et lysuafhængigt angstassay. Således gør kombinationen af lys/mørke og åbne feltanalyser os i stand til at skelne mellem lysaversion på grund af en undgåelse af lys versus en generel stigning i angst.

CGRP er et multifunktionelt neuropeptid, der regulerer vasodilatation, nociception og inflammation18. Det er bredt udtrykt i perifere og centrale nervesystemer. Det spiller en vigtig rolle i migræne patofysiologi18. Den mekanisme, der ligger til grund for CGRP-virkningen i migræne, er imidlertid uklar. Ved at udnytte de lyse / mørke og åbne feltassays med dette modificerede testparadigme var vi i stand til at identificere lys-aversiv adfærd hos mus efter perifer 10,16 (figur 2) og central14,15,16,19 CGRP-administration. Ud over neuropeptider er identifikationen af hjerneområder, der er involveret i lysaversion, også vigtig for at forstå migrænepatofysiologi. De bageste thalaminkerner er en integrerende hjerneregion til smerte- og lysbehandling19, og thalamus aktiveres under migræne20. Således målrettede vi posterior thalaminkerner ved at injicere adeno-associeret virus (AAV) indeholdende channelrhodopsin-2 (ChR2) eller eYFP i denne region. Ved at kombinere denne optogenetiske tilgang med disse to assays demonstrerede vi, at optisk stimulering af ChR2-ekspressionerende neuroner i de bageste thalaminkerner inducerede lysaversion19 (figur 3). I dette eksperiment, i betragtning af den dramatiske effekt på den fremkaldte lysaversion i disse optogenetisk manipulerede mus, blev præeksponeringer for kammeret sprunget over.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dyreforsøg blev godkendt af University of Iowa Animal Care and Use Committee og udført i overensstemmelse med de standarder, der er fastsat af National Institutes of Health.

1. Lys / mørk assay

  1. Opsætning af lys/mørkt kammerapparat (se materialetabel). Alt udstyr i dette afsnit er kommercielt tilgængeligt.
    1. På en hylde skal du placere den lyddæmpende kabine (indvendig: 59,7 x 38 x 35,6 cm i B x H x D), der indeholder en udtræksskuffe for nem adgang til kammeret og mørk indsats.
    2. Tilslut DC-strømforsyningen og en DC-reguleret strømforsyning til den lyddæmpende kabine.
    3. Anbring det gennemsigtige sømløse åbne feltkammer (27,31 x 27,31 x 20,32 cm i L x B x H) på udtræksskuffen i kabinen.
    4. Anbring den sorte, infrarøde (IR)-transparente mørke plastindsats (28,7 X 15 X 20,6 cm i L x B x H) i det åbne feltkammer. Sørg for, at kammeret er opdelt i to zoner af samme størrelse: en mørk zone og en lys zone.
    5. Tilslut tre sæt 16-stråle IR-arrays på X-, Y- og Z-akserne i det åbne feltkammer til IR USB-controlleren via kabler.
    6. Tilslut IR USB-controlleren til en computer.
    7. Installer sporingssoftwaren på computeren, som kan registrere og indsamle musens placering og aktivitet.
    8. Til opsætningen af lyspanelet skal du først fjerne lysdioden (LED) lyspanelet (27,70 x 27,70 cm i L x B; 360 lysdioder, dagslysbalanceret farve, 5600K, 60 ° oversvømmelsesstrålespredning) fra dets oprindelige hus.
    9. Saml lyspanelet med LED-driveren, kølelegemet og strømforsyningen. Flere LED-lyspaneler kan tilsluttes en strømforsyning, kølelegeme, og LED-driver for at opnå ensartet lyspanelkontrol.
    10. Byg en skræddersyet akrylplatform (29,77 x 27,70 x 8,10 cm i L x B x H) bestående af 7 identiske hylder med 0,53 cm mellemrum (figur 1B). Anbring permanent den tilpassede akrylhylde på loftet inde i kabinen over kammeret.
    11. Indsæt LED-lyspanelet i spalten mellem de to nederste hylder. Juster lyspanelet til forskellige højder (figur 1B,C), hvis det er nødvendigt (f.eks. hvis der anvendes optogenetiske mus. Nærmere oplysninger er omtalt i afsnit 3).
    12. Tænd for kølelegemet, LED-driveren og strømforsyningen. Bekræft, at LED-driveren kan diktere LED-lysintensiteten ved at måle lysintensiteten på kammergulvet, og bekræft, at gulvet er oplyst jævnt.
  2. Adfærdsmæssig testprocedure
    BEMÆRK: Mus er anbragt på en 12 timers lyscyklus. Alle adfærdsmæssige eksperimenter udføres under lyscyklussen. Mus, herunder både mænd og kvinder, i alderen 10-20 uger gamle, anvendes. I denne protokol oplever naive vildtype-CD1- og C57BL/6J-mus to præeksponeringer for det lyse/mørke kammer efterfulgt af eksponering med behandling og eksponering efter behandling. Der er et interval på tre dage mellem hver eksponering for at give mus mulighed for at komme sig (dag 1, 4, 7 og 10 som beskrevet nedenfor og figur 1A). CD1-mus kræver dog ikke 2. foreksponering og kan testes i svagt lys.
    1. På dag 1 (forbehandling 1) skal du tænde for det lyse/mørke analyseapparat og indstille lysintensiteten til 27.000 lux.
    2. Åbn sporingssoftwaren, og konfigurer en ny protokol. I indstillingen Ny protokol skal du indstille Varighed til 30 min. I indstillingen Ny analyse skal du angive databakker efter Varighed til 300 s.
    3. Vælg Foruddefinerede zoner i indstillingen Ny zone. Vælg 2 og derefter Vandret. Kontroller, om kammeret er opdelt i to zoner af samme størrelse vandret til optagelse.
    4. Opvæn mus til testrummet i 1 time før testen. Under tilvænning skal du holde rummet tændt for ikke at forstyrre musens døgnrytme. Sørg for, at alt udstyr til det lyse / mørke assay er tændt, så musene fuldt ud kan akklimatisere sig til testrumsmiljøet.
    5. Vælg Hent data. Indtast muse-id'er. Start protokollen.
    6. Træk skuffen uden for den lyddæmpende bås for at få adgang til det lyse/mørke kammer og den mørke indsats. Tag forsigtigt musen op ved bunden af halen, læg den i kammerets lyszone, og skub skuffen inde i kabinen. Sørg for, at softwaren registrerer musen med det samme og begynder at registrere aktivitet.
    7. Vent på, at optagelsen automatisk stopper efter 30 minutter. Returner musen til sit hjemmebur.
    8. Rengør kammeret og den mørke indsats ved hjælp af bakteriedræbende engangsservietter med alkohollugt indeholdende 55,0 % isopropylalkohol, 0,25 % alkyl C12-18 dimethylethylbenzylammonium og 0,25 % alkyl C12-18 dimethylbenzylammoniumchlorid som antimikrobielle aktive ingredienser for at udrydde eventuelle olfaktoriske signaler, som den forrige mus har efterladt.
    9. På dag 4 (forbehandling 2) gentages trin 1.2.1 til 1.2.8.
    10. På dag 7 (behandlingsdagen) gentages trin 1.2.1 og 1.2.4. Efter tilvænningen skal du administrere CGRP (0,1 mg/kg, 10 μl/g baseret på musens kropsvægt, intraperitoneal injektion (i.p.)), vippe musens hoved fremad og injicere i nederste højre kvadrant. Returner musen til hjemmeburet.
    11. Efter 30 minutter skal du starte protokollen og køre musen i det lyse/mørke kammer som nævnt i trin 1.2.5 til 1.2.7. Restitutionstiden i hjemmebure efter injektioner kan forkortes eller forlænges afhængigt af behandlingen21.
    12. Rengør kammeret og den mørke indsats som beskrevet i trin 1.2.8.
    13. På dag 10 (efterbehandlingsdag) gentages trin 1.2.1 til 1.2.8. Eksperimentet kan sættes på pause i trin 1.2.13, før det åbne feltassay påbegyndes.

2. Åbent feltassay

  1. Apparatets opsætning
    1. Opsætning af åbent feltkammer: Brug den samme lyddæmpende kabine og det åbne feltkammer, der bruges i det lyse/mørke assay, uden at bruge den mørke indsats.
    2. Opsætning af lyspanel: Brug den samme opsætning, der bruges i det lyse/mørke assay. Sørg for, at lysintensiteten er den samme som den, der anvendes i det lyse/mørke assay.
  2. Adfærdsmæssig testprocedure
    1. Tænd for apparatet. Indstil lysintensiteten til 27.000 lux.
    2. Åbn sporingssoftwaren.
    3. Konfigurer en ny protokol, den samme som bruges i det lyse/mørke assay bortset fra indstillingerne for Ny zone . Vælg 1 efterfulgt af Center i indstillingerne for Ny zone . Indstil periferien som 3,97 cm fra omkredsen og midten som 19,05 × 19,05 cm.
    4. Opvæn mus til testrummet som beskrevet i trin 1.2.4.
    5. Administrer CGRP (0,1 mg/kg, 10 μl/g baseret på musens kropsvægt, i.p.), vip musens hoved fremad og sprøjt i nederste højre kvadrant. Returner musen til hjemmeburet.
    6. Efter 30 minutter skal du starte protokollen. Træk udtræksskuffen uden for den lyddæmpende bås, og placer forsigtigt musen midt i det åbne feltkammer. Skub skuffen inde i kabinen.
    7. Spor adfærd i 30 min. Returner derefter mus til deres hjemmebure.
    8. Rengør apparatet som beskrevet i trin 1.2.8.

3. Modificeret lys/mørkt assay til optogenetiske mus

  1. Apparatets opsætning
    1. Foretag to ændringer af den mørke indsats.
      1. Den mørke indsatss åbning ændres til 5,08 x 5,08 cm (B x H) med en lille spalte på 0,95 x 10,16 cm (B X H) mellem toppen og åbningen af den mørke indsats (figur 1D øverst til venstre).
        BEMÆRK: Denne ændring gør det muligt for en mus at gå til den mørke zone uden problemer, når den fiberoptiske kanyle på musehovedet er fastgjort til patchledningen.
      2. Forlæng toppen af den mørke indsats over det lyse område som en trekantet veranda (H = 6,5 cm) (figur 1D øverst til højre og nederst til venstre). Skær et cirkulært hul (D = 1,7 cm) ud af verandaen, og indsæt en holder i hullet for at placere og stabilisere det roterende led, som forbinder laseren og de fiberoptiske patchledninger (figur 1D øverst til venstre og nederst til venstre).
        BEMÆRK: Ændringerne resulterer i små ændringer i lysintensiteten, der når gulvet i den mørke zone (17 lux med modifikationer vs 14 lux uden ændringer, målt i det bageste højre hjørne af den mørke zone under 27.000 lux).
    2. Indsæt den roterende samling i holderen på den mørke indsats.
    3. Tilslut den 30,5 cm fiberoptiske patchledning til det roterende led. Bekræft, at det roterende led kan rotere jævnt, så patchledningen kan rotere uden problemer, når musen krydser kammeret.
    4. I resten af opsætningen skal du bruge den samme apparatopsætning som brugt i afsnit 1 (lys/mørk analyse).
  2. Adfærdsmæssig testprocedure
    BEMÆRK: I modsætning til vildtypemusene modtager de optogenetiske mus ikke præeksponeringer (forbehandling 1 og 2).
    1. På testdagen skal du indsætte LED-lyspanelet i den næstlaveste åbning (28,23 cm fra gulvet i camberen) for at give plads til tilslutning af patchledningen. Tænd for det lyse/mørke analyseapparat, og indstil lysintensiteten til 55 lux.
    2. Brug den samme protokolopsætning som i 1.2.2 og 1.2.3, bortset fra at databakker efter varighed er indstillet til 60 s i indstillingen Ny analyse for at være i overensstemmelse med laserstimuleringsprotokollen i trin 3.2.3.
    3. Tænd for laserens tænd / sluk-knap. Indstil laserpulsregulatoren til at stimulere i 1 min efterfulgt af 1 min uden stimulering over 30 min.
    4. Habituate mus til testrummet med lyset tændt i 1 time før testen.
    5. Start protokollen. Træk udtræksskuffen uden for den lyddæmpende bås for at få adgang til det lyse/mørke kammer og den mørke indsats.
    6. Hold forsigtigt musen tilbage, og sæt den optiske fiberkryle på musehovedet til den fiberoptiske plasterledning via en parringsmuffe (figur 1D nederst til højre). Placer musen forsigtigt i lyszonen og skub skuffen inde i kabinen. Sørg for, at protokollen begynder at registrere musens adfærd automatisk.
    7. Efter 1 minut skal du tænde pulsregulatoren og derefter tænde for den fejlsikre tast til ON. Sørg for, at laserstimulering af den målrettede hjerneregion forekommer hvert andet minut.
    8. Efter 30 minutter, når protokollen stopper automatisk, skal du dreje den fejlsikre tast til OFF. Sluk derefter pulsregulatoren.
    9. Afbryd musen og den fiberoptiske patchledning. Returner musen til hjemmeburet.
    10. Rengør kammeret og den mørke indsats som beskrevet i trin 1.2.8.

4. Modificeret åbent feltassay for optogenetiske mus

  1. Apparatets opsætning
    1. Stabiliser den roterende samling over kammeret ved hjælp af et stativ og en klemme (figur 1E).
    2. Tilslut den fiberoptiske patchledning med en længde på 50 cm til det roterende led. Kontroller, om det roterende led kan rotere jævnt.
    3. Indstil det roterende led til den passende højde på stativet: Sørg for, at den fiberoptiske patchledning kun lige kan nå hvert hjørne af kammeret, hvilket vil hjælpe med at undgå interferens med musens bevægelse.
    4. I resten af opsætningen skal du bruge den samme apparatopsætning som brugt i afsnit 1 (lys/mørk analyse), men uden den mørke indsats.
  2. Adfærdsmæssig testprocedure
    1. Tænd for det lyse/mørke analyseapparat, og indstil lysintensiteten til 55 lux.
    2. Brug den samme protokolopsætning som i det ændrede lys/mørke assay (afsnit 3) med undtagelse af indstillingerne for Ny zone . Vælg 1 efter Center i Indstillingerne for Ny zone . Indstil periferien som 3,97 cm fra omkredsen og midten som 19,05 × 19,05 cm.
    3. Tænd for laserens tænd / sluk-knap. Indstil laserpulsregulatoren til at stimulere i 1 min efterfulgt af 1 min uden stimulering over 30 min.
    4. Udføre tilvænning og resten af testen som beskrevet i trin 3.2.4 til 3.2.10 med undtagelse af to ændringer af trin 3.2.6: Anbring musen forsigtigt midt i kammeret i stedet for lyszonen; hold udtræksskuffen uden for kabinen på grund af patchledningen, der forbinder til musens hoved.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Dette adfærdsmæssige testparadigme er designet til at teste lys-aversiv adfærd. Det kan udføres ved hjælp af både naive vildtypemus og optogenetiske mus til at undersøge lysaversion i realtid under stimuleringen af en målrettet neuronal population.

Denne procedure er blevet anvendt til at undersøge effekten af perifer CGRP-behandling i CD1- og C57BL/6J-mus10,16 og optisk stimulering af neuroner i de bageste thalaminkerner i C57BL/6J-mus19 på lys-aversiv adfærd. Mus, herunder både hanner og hunner, i alderen 10-20 uger gamle, blev anvendt i forsøgene (figur 2A, figur 2B-D og figur 3). Resultaterne viste, at bl.a. injektion af CGRP signifikant reducerede varigheden af den tid, der blev brugt i lyszonen i det lyse/mørke assay i CD1 (figur 2A) og C57BL/6J (figur 2B) mus, men påvirkede ikke den tid, mus tilbragte i midten i det åbne feltassay i CD1 (data ikke vist) og C57BL/6J mus (figur 2D)10, 16. Dette tyder på, at perifer CGRP inducerer lysaversion, men ikke generel angst. Behandling med CGRP øgede også den tid, mus hvilede i den mørke zone, men ikke i lyszonen i både CD1 (data ikke vist) og C57BL/6J-mus (figur 2C).

Til den optogenetiske protokol målrettede vi calmodulinkinase II alfa (CaMKIIa)-ekspressionerende neuroner i de bageste thalaminkerner ved at injicere AAV2-CaMKIIa-hChR2(E123A)-eYFP eller kontrolvirus AAV2-CaMKIIa-eYFP19. Samtidig blev en fiberoptisk kanyle implanteret i de bageste thalaminkerner. Tre uger efter injektionen for at give tilstrækkelig tid til ChR2-ekspression udførte vi optisk stimulering af neuroner i de bageste thalaminkerner og bemærkede et tilsvarende fald i varigheden af mus, der blev brugt i lyszonen i det lyse/mørke assay i ChR2-injicerede mus sammenlignet med kontrolvirusinjicerede mus (eYFP) (figur 3A). Der var ingen bemærket forskel i tiden i centrum i det åbne feltassay mellem ChR2 og kontrol eYFP mus (figur 3C), hvilket indikerer en lys-aversiv respons, der ikke udelukkende var drevet af angst19. Desuden blev der også konstateret en stigning i hviletiden i den mørke zone, men ikke i lyszonen (figur 3B). De samme resultater blev opnået ved anvendelse af 55 lux og 27.000 lux (figur 3). 55-lux-proceduren blev inkluderet, fordi migrænepatienter er følsomme selv for svagt lys.

Figure 1
Figur 1: Tidslinjen og apparatet for lys/mørke assay. (A) Tidslinje for testparadigmet: Efter to foreksponeringer for det lyse/mørke kammer (Pre 1 og Pre 2) administreres mus CGRP (0,1 mg/kg, i.p.) efterfulgt af en efterbehandlingsmåling (Post). Mindst en dag efter det lyse/mørke assay får mus CGRP (0,1 mg/kg, i.p.) igen og køres i det åbne feltassay. For: forbehandling; Tx: behandling; Post: efterbehandling (B) LED-panelet holdes øverst i kammeret af en akrylhylde og belyser testområdet. Lyspanelets højde kan justeres ved hjælp af åbninger i forskellige højder. (C) Det lyse/mørke kammer indeholder en mørk indsats med en lille åbning. Et LED-lyspanel er over kammeret. (D) For-, side- og topvisning af den modificerede mørke indsats. Åbningen i den mørke indsats forlænges med en lille slids til bevægelse af patchledningen (øverst til venstre). Toppen af den mørke indsats strækker sig over det lyse område som en trekantet veranda med en holder til rotatorieforbindelsen (øverst til højre og nederst til venstre). Den optiske fiber patch ledning er forbundet til den fiberoptiske kanyle via en parringsmuffe (nederst til højre). E) Det ændrede åbne feltassay. Stativet og klemmen holder rotatorisk samling. Kammeret trækkes ud til forsiden af kabinen med dørene åbne for at muliggøre musens frie bevægelse med patchledningen fastgjort til musehovedet. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Perifer CGRP-administration fremkalder lysaversion i stærkt lys i to stammer af vildtypemus. CD1- og C57/BL6J-mus blev testet i henhold til tidslinjen beskrevet i figur 1A. (A) Den tid, CD1-mus tilbragte i lyszonen pr. 5 minutters interval over 30 minutter (27.000 lux). Data om tid i lys vises over tid under testen (venstre panel) og som den gennemsnitlige tid pr. 5 minutters interval for de enkelte mus (højre panel). Der blev foretaget sammenligninger mellem køretøj og CGRP på hvert tidspunkt og mellem Tx og Pre2 eller Post som angivet med parenteser. (Veh, n=19; 0,1 mg/kg CGRP, n=19) (B) Tid C57BL/6J mus brugt i lyszonen pr. 5 minutters interval over 30 min (27.000 lux). Data om tid i lys vises over tid under testen (venstre panel) og som den gennemsnitlige tid pr. 5 minutters interval for individuelle mus (højre panel) (Veh, n = 42; 0,1 mg / kg CGRP, n = 44). (C) Musene fra panel B blev også analyseret for hvileadfærd i de mørke og lyse zoner under det lyse / mørke assay. (D) Musene fra panel B blev efterfølgende testet i det åbne feltassay. Procentdelen af den tid, der bruges i midten af kammeret pr. 5 minutters interval over 30 minutter efter behandling med køretøj eller CGRP (0,1 mg/kg, i.p.) (Veh, n=9; 0,1 mg/kg CGRP, n=9). Procentdelen af tid i centerdataene vises over tid under testen (venstre panel) og som den gennemsnitlige procentdel af tiden i midten pr. 5 minutters interval for individuelle mus (højre panel). For alle paneler vises mean±SEM, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001, ****p<0.0001. Dette tal er modificeret fra Mason et al. 201710. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Optisk stimulering af CaMKIIa-ekspressionerende neuroner i de bageste thalaminkerner inducerer lysaversion i både svagt og stærkt lys. (A) Bageste thalaminkerner af C57BL/6J mus injiceret med AAV, der koder for enten ChR2 eller eYFP (ved 55 lux: eYFP n = 8, ChR2 n = 11; ved 27.000 lux: eYFP n = 12, ChR2 n = 18) blev stimuleret af blå laser (473 nm, 20 Hz, 5 ms pulsbredde, 10 mW/mm2). Venstre panel viser den tid, mus har brugt i lyszonen pr. 5 minutters interval over 30 minutter ved 55 eller 27.000 lux. Der blev foretaget sammenligninger mellem eYFP- og ChR2-grupper på hvert tidspunkt. Højre panel viser den gennemsnitlige tid pr. 5 minutters interval for de enkelte mus. (B) Musene fra panel A blev også analyseret for hvileadfærd i lyszonerne (venstre panel) og mørke (højre panel) under det lyse / mørke assay. (C) Musene fra panel A blev efterfølgende testet i det åbne feltassay. Gennemsnitlig procentdel af den tid, der bruges i midten af det åbne feltkammer pr. 5 minutters interval over 30 minutter (Laser: 473 nm, 20 Hz, 5 ms pulsbredde, 10 mW / mm2). (eYFP n = 8, ChR2 n = 9). For alle paneler vises mean±SEM, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001, ****p<0.0001. Dette tal er modificeret fra Sowers et al. 202019. Klik her for at se en større version af denne figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Det lyse/mørke assay bruges i vid udstrækning til at vurdere angstlignende adfærd12. Assayet er afhængig af musens medfødte modvilje mod lys og deres trang til at udforske, når de placeres i et nyt miljø (lyszone). Men som vi rapporterer her, kan dette assay også bruges til at vurdere lys-aversiv adfærd.

Det er afgørende at overveje antallet og nødvendigheden af præeksponeringer inden testning. Dette afhænger af musestammen eller modellen. For eksempel er naive vildtype CD1- og C57BL/6J-mus i vores lyse/mørke assayprotokol præeksponeret for det lyse/mørke kammer to gange, inden de gennemgår behandlingstestproceduren, mens optogenetiske mus ikke gennemgår præeksponering. En nylig publikation rapporterede, at en præeksponering er tilstrækkelig til, at CD1-mus kan vise lysaversion efter i.p. CGRP-administration17. Derfor vil betydningen af nyhedsparameteren være mindsket ved ankomsten af behandlingsdagen10,16. Præeksponeringer kan afsløre lys-aversive fænotyper ved at reducere det sonderende drev og dermed ændre balancen mellem udforskning og aversion. I nogle tilfælde er præeksponering ikke nødvendig. For eksempel med genetisk ændrede mus med øgede CGRP-receptorer i nervesystemet var præeksponering ikke nødvendig14. På samme måde var præeksponering med optogenetisk manipulerede mus, hvor CaMKIIa-ekspressive neuroner i de bageste thalaminkerner var målrettet mod optisk stimulering, ikke nødvendig, formodentlig fordi det lys-aversive respons var så robust ved direkte stimulering af hjernen19. Antallet og nødvendigheden af foreksponeringer for kammeret skal således overvejes nøje, når der anvendes forskellige musestammer eller modeller. Faktisk kan overeksponering af mus til kammeret reducere sonderende adfærd. Dette vil føre til, at musene fortrinsvis indtager den mørke zone, uanset behandling, hvilket reducerer evnen til at observere et lys-aversivt respons. Omvendt kan utilstrækkelig præeksponering for assayet føre til sonderende adfærd, der maskerer potentiel lys-aversiv adfærd.

En eksponering efter behandling tjener til at identificere, om en mus er kommet sig helt efter CGRP-injektionen, der blev administreret 2 dage før. Dette er vigtigt, før du kører det åbne feltassay eller ethvert andet assay for at bekræfte, at der ikke er nogen langvarig behandlingseffekt, der vil påvirke fremtidige adfærdstest.

Vi valgte en protokolvarighed på 30 minutter baseret på tidligere observationer10. Vi har testet mus i det lyse/mørke assay i 10 min15, 20 min16 og 30 min10 hver for sig. CGRP reducerede den tid, mus brugte i lyset mellem 0-30 min, men efter 30 min foretrak kontrolmusene at bruge mere tid i mørket sammenlignet med 0-30 min, hvilket førte til beslutningen om at teste i 30 min. På samme måde kan testvarigheden justeres med henvisning til tidsresponskurven for forskellige musemodeller. Det skal bemærkes, at forlængelse af eksponeringstiden for det lyse/mørke kammer kan reducere motivationen til at udforske lyszonen.

Vi analyserede mange forskellige parametre for at vurdere dyrenes adfærd. Et væsentligt træk ved det lyse / mørke assay er en måling af den tid, en mus tilbringer i lyszonen, hvilket direkte afspejler lysaversion. Procentdel af hviletid, antallet af lodrette strålebrud (for at måle opdrætsaktivitet) i lyse eller mørke zoner og antallet af overgange mellem de to zoner bruges til at vurdere bevægeligheden. Hviletid og lodrette strålebrud normaliseres til den tid, der bruges i hver zone for at undgå falske konklusioner vedrørende bevægelse. Vi inkluderer alle mus i analyserne undtagen: mus, der forbliver i lyszonen i hele 30 minutters testning, mus, der bruger over 90% af tiden på at hvile i alt (både lyse og mørke zoner), og statistiske outliers (>3 SD'er fra gennemsnittet). Antallet af mus, der er udelukket, er generelt mindre end 1%. For det åbne feltassay er procentdelen af tid i centrum den vigtigste måling, der bruges til at vurdere angstlignende adfærd.

I det modificerede lys/mørke assay kan placeringen af den fiberoptiske kanyle i nogle hjerneområder i høj grad begrænse musens bevægelse og i nogle tilfælde forhindre musen i at nå den mørke zone. Derfor vil indtrængen i den mørke zone blive negativt forstærket, og efter flere forsøg kan musen vise en lært præference for lyset, selv forblive i lyszonen i hele testperioden. Dette kan afhjælpes ved at ændre størrelsen og formen på åbningen i den mørke indsats. Som et eksempel, da fiberoptiske kanyler blev installeret i lillehjernen af vildtype C57BL / 6J mus, havde musene svært ved at krydse åbningen af den mørke indsats. Efter at have ændret åbningens bredde til 6,10 cm i stedet for 5,08 cm, var musene i stand til at krydse åbningen frit.

En 30,5 cm fiberoptisk patchledning anvendes i det modificerede lys/mørke assay, baseret på størrelsen af det åbne feltkammer, så musen kan bevæge sig frit. En kortere ledningslængde forhindrer en mus i at bevæge sig til hjørnerne, mens et længere kabel kan vikle sig sammen og hindre bevægelse. Længden af den fiberoptiske patchledning, der anvendes til det modificerede åbne feltassay, er 50 cm. Længden er ikke så streng som i det lyse / mørke assay, da højden på det roterende led kan justeres i henhold til længden af det fiberoptiske patchkabel, hvilket sikrer, at musen er i stand til bare at nå hjørnerne af kammeret.

Baseret på effektanalyser er der brug for 10-12 mus pr. gruppe for CD1- og C57BL/6J-mus med i.p. CGRP og for optogenetiske C57BL/6J-mus til at detektere signifikant lysaversion. C57BL / 6J-gruppestørrelsen var imidlertid betydeligt større end CD1-gruppestørrelsen (figur 2A, B), fordi C57BL / 6J-musene ikke reagerede på CGRP i en delmængde af testene10, hvilket betyder, at der blev udført flere tests for at tage højde for denne høje variabilitet i lys-aversiv adfærd hos disse mus. Konkret blev to forsøg kombineret for CD1-musene, og fire forsøg blev kombineret for C57BL/6J-mus med i.p. CGRP (figur 2A,B)10. Årsagen til denne variabilitet er ikke kendt, men mennesker viser også variabilitet i deres reaktioner på CGRP og lys. Intravenøs (i.v.) injektion af CGRP-inducerede migræneanfald hos omkring 63 ~ 75% af migrænepatienterne, med 70 ~ 90% af patienterne, der viste migræneanfald, der udviste fotofobi22,23,24,25. Alt i alt har analysen betydelig variation, og ud over antallet af mus er det vigtigt at lave mindst to og helst tre helt uafhængige forsøg med forskellige kohorter af mus.

Strøelse er ikke påkrævet i det lyse/mørke kammer, og eksperimentatoren er ikke forpligtet til at håndtere eller vænne musene. Som en sikkerhedsforanstaltning tjener de to præeksponeringsprocedurer det formål at akklimatisere musene til eksperimentets olfaktoriske og fysiske signaler; Ueno H. et al. viste imidlertid, at der ikke er nogen forskel i tid i lys i det lyse / mørke assay eller tid i centrum i det åbne feltassay mellem mus efter gentagen håndtering og mus uden håndtering26.

Det åbne feltassay kan vurdere angstens bidrag til en lys-aversiv fænotype. Der er andre velvaliderede angstrelaterede assays, såsom den forhøjede nullabyrint og den forhøjede plus labyrint27; Det åbne feltassay er imidlertid den mest proceduremæssigt relevante kontrol for den lyse/mørke protokol, da det samme testkammer anvendes til begge assays. Alligevel kan en vurdering af angst styrkes ved at bruge flere assays eller ved at måle flere parametre i en enkelt test, da angst er en kompliceret og mangesidet adfærd. Det er vigtigt, at selvom der ikke er nogen angstfænotype i det åbne feltassay, udelukker dette ikke en angstkomponent til den lys-aversive fænotype. For eksempel kan lys udløse et angstrespons. Det åbne feltassay indikerer kun, at angst alene ikke driver svaret på lys. Mens et angstdæmpende lægemiddel, såsom benzodiazepame, kan anvendes i dette assay, ville en sådan tilgang have komplikationer, f.eks. Anxiolytiske lægemidler påvirker bevægelse. I stedet valgte vi at bruge kliniske anti-migræne medicin, herunder sumatriptan, til at validere den migræne-lignende status af den lys-aversive fænotype. Sumatriptan vendte med succes CGRP-induceret lysaversion i både CD1- og C57BL/6J-mus10.

I modsætning til det modificerede lys/mørke assay er kammeret på udtræksskuffen uden for kabinen med skabsdøre åbne i det modificerede åbne feltassay på grund af patchledningen, der forbinder musens hoved. I stedet for 55 lux når rumlyset gulvet i kammeret ved ~ 1000 lux. Selvom lysintensiteten er forskellig, er det åbne feltassay en lysuafhængig test. I detaljer resulterede en forøgelse af lysintensiteten fra 55 til 27.000 lux i det åbne feltassay i en tendens til et fald i tiden i midten hos C57BL/6J-mus, hvilket tyder på, at lysintensiteten kan påvirke musens adfærd28. Forskellen mellem kontrol- og forsøgsgrupperne var imidlertid ikke signifikant under hverken 55 eller 27.000 lux28. Derudover er forskellen i lysintensitet mellem 55 og 1000 lux langt mere subtil end mellem 55 og 27.000 lux. Trådløs optogenetik kan løse dette problem, da der ikke ville være nogen patchledning, hvilket gør det muligt at skubbe det åbne feltkammer ind i den lyddæmpende kabine.

Derudover begrænser patchledningen stadig musens bevægelse på trods af at den vælger en optimal længde. I fremtiden vil trådløs optogenetik tilbyde et ikke-invasivt alternativ til kabelbaserede optogenetiske teknikker.

Det skal bemærkes, at vi brugte akut injektion af CGRP, som kun delvis replikerer den langvarige CGRP-frigivelse, der ledsager migræneanfald. Mens vi injicerede CGRP i mus for at modellere migræne baseret på den forudsætning, at plasma CGRP-niveauerne blev øget29, og at i.v CGRP inducerede migræneanfald hos migrænepatienter22,23,24,25,30, vil dette ikke replikere tilstanden hos patienten, hvor CGRP opretholdes på høje niveauer i relativt lang tid (patientmålinger blev taget ved en median 3 timer efter migrænen startede29 ), replikerer det heller ikke kronisk migræne, hvor niveauerne rapporteres at være forhøjede, selv mellem anfald31. Desuden er andre smerteinducerede mediatorer ikke blevet testet i vores paradigme.

Mogil-gruppen ændrede den forhøjede pluslabyrint for at måle lysaversion hos mus, hvor de lukkede arme blev oplyst af stærkt lys, og de åbne arme forblev mørke32. Standard forhøjet plus labyrint er ofte blevet brugt til at opdage angstrelateret adfærd hos dyr. Dette assay er baseret på konflikten mellem en muss medfødte ønske om at udforske et nyt miljø og at blive placeret i en kompromitterende position i de åbne ubeskyttede labyrintarme. I den modificerede protokol er mus tvunget til at vælge mellem de lukkede arme, der er belyst med stærkt lys, og de åbne ubeskyttede arme, som er mørke. Præferencen for førstnævnte antyder, at angst tilsidesætter let aversion, mens præferencen for sidstnævnte antyder, at let aversion har forrang frem for angst. Mogil-gruppen gennemførte også en standard forhøjet plus labyrint for at evaluere angstlignende adfærd32. Formålet er det samme som at udføre det åbne feltassay i vores protokol. Cacna1a mutant mus, en familiær hemiplegisk migrænemodel, viste fotofobi, når de lukkede arme var lyse. I modsætning hertil blev angstlignende adfærd ikke opdaget, da standard forhøjet plus labyrint blev udført32. Hos rotter blev det ved hjælp af både den modificerede forhøjede plus labyrint og det lyse/mørke assay påvist, at nitroglycerin (NTG) var i stand til at fremkalde fotofobi33,34, som blev reddet af sumatriptan34. I standard forhøjet plus labyrintindstilling, hvor lys er fraværende i de lukkede arme, inducerede NTG angstlignende adfærd hos rotter34, hvilket tyder på, at NTG-induceret lysaversion ledsages af angst. Så vidt vi ved, er der ingen publikationer, der bruger det lyse / mørke assay og den modificerede forhøjede labyrint i samme musemodel. Alt i alt er både den modificerede forhøjede plus labyrint og det lyse / mørke assay, der foreslås i denne protokol, blevet demonstreret som effektive mål for lys-aversiv adfærd hos mus.

Vi bruger dagslys LED-panelet med en dagslysbalanceret farve (5600K), med en 60 ° oversvømmelsesstrålespredning, der ikke giver skygge i en højde på ~ 30 cm fra gulvet i kammeret ved enten 55 lux eller 27.000 lux. Andre undersøgelser, der undersøger lysaversion, har udnyttet det lyse / mørke assay med varierende ændringer. For eksempel har undersøgelser brugt forskellige lysintensiteter for lyszonen, der spænder fra hundreder til tusinder af lux35,36,37; brugt lys ved forskellige bølgelængder (f.eks. blå og gul)38; eller brugt forskellige lystemperaturer (koldt og varmt)39. Der skal udvises forsigtighed for den varme, der produceres af lyset, da det kan påvirke temperaturen i de mørke og lyse zoner og forstyrre musenes adfærd, hvilket potentielt kan forårsage en præference for en bestemt zone. Desuden er det også vigtigt at bruge lyset med en god synsvinkel for at undgå skygge på gulvet i kammeret. Lysintensitet er også vigtig for testen. 25.000 -27.000 lux svarer omtrent til stærkt dagslys. Ved at udføre det lyse/mørke assay ved en så høj lysintensitet er det muligt at forstærke behandlingseffekten; Det er dog vigtigt at overveje retinalskaden40 og den negative effekt af en så høj lysintensitet på en muss vilje til at gå i lys. Nogle undersøgelser rapporterede, at museøjne udsat for direkte lys41 og mus udsat for stærkt lys i flere timer (f.eks. 30.000 lux i 4 timer42) oplevede retinal skade. I det lyse/mørke assay er der en mørk zone, hvor musen kan flygte fra det skarpe lys, hvis musen ønsker det. Derudover viste tidligere undersøgelser, at mus i kontrolgruppen (C57BL/6J-mus) tilbragte en tilsvarende mængde tid i lyszonen under 55, 1000 og 27.000 lux28. For CD1-mus tilbragte kontrolgruppen ca. 1/3 af tiden i lyset under 27.000 lux10, og upublicerede data havde vist lignende resultater ved 55 lux. Det tyder på, at 27.000 lux lys i sig selv ikke gør CD1 og C57BL/6J mus nødlidende. Ikke desto mindre skal man være forsigtig, når man vælger en højere lysintensitet.

Ved siden af forskelle i lysindstilling har forskere valgt en række forskellige tilgange til analyse af de lyse / mørke data. Ved vurdering af lysaversion medtages den tid, der bruges i lyszonen med lyset slukket (eller med rødt lysbelysning af lyszonen, da museøjne er mindre modtagelige for rødt lys) i beregningen. For eksempel blev aversionsindeks = (tid i lys0 lux-tid i lyseste lux)/ tid i lys0 lux brugt af Gorin-gruppen til at vurdere lysaversion43. Her er betingelserne for 'slukket lys' eller 'rødt lys' inkluderet for at bekræfte, at undgåelsen af lyszonen er betinget af, at lys er til stede i modsætning til simpel stedpræference. Vi gennemførte denne procedure med i.p. injektion af CGRP og fandt ud af, at mus, der fik CGRP, ikke havde en stedpræference med slukket lys i lyszonen, hvilket bekræftede, at CGRP-induceret aversion er lysafhængig16. Endelig brugte Gorin-gruppen den tid, mus tilbragte i periferien af lyszonen i det lyse/mørke assay som et mål for angst36. Vi bruger en traditionel test for angst, det åbne feltassay. Uanset hvilken analysemetode der vælges, skal det bemærkes, at angstens bidrag til lysaversion ikke kan ignoreres. Denne protokol forsøger at opdele angstlignende og lys-aversiv adfærd ved at udnytte de lyse / mørke og åbne feltassays i tandem.

Denne protokol omhandler brugen af lys/mørke og åbne feltassays til påvisning af lys-aversiv adfærd hos mus. Dette giver et nyttigt værktøj til at identificere mekanismerne i neurale kredsløb og hjerneområder, der driver fotofobi. Testparadigmet kan være migrænespecifikt eller kan udvides til andre lidelser, der involverer fotofobi. Med hensyn til migræne har vi testet to andre neuropeptider forbundet med migrænepatogenese: hypofyse adenylatcyklase-aktiverende polypeptid (PACAP) og vasoaktivt tarmpeptid (VIP). PACAP og VIP blev påvist at fremkalde lysaversion hos CD1-mus17,21. Ud over migræne er fotofobi også et symptom på mange andre lidelser, herunder bradyopsi, akut okulær skade eller betændelse, traumatiske hjernesyndromer, borrelia, albinisme og kegledystrofi36. Således giver dette testparadigme et værktøj til at undersøge mekanismer, der ligger til grund for fotofobi-relaterede lidelser. Desuden vil parringen af optogenetiske metoder med konventionelle farmakologiske tilgange utvivlsomt hjælpe med udviklingen af nye terapier til fotofobirelaterede lidelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen interessekonflikter at rapportere.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af tilskud fra NIH NS R01 NS075599 og RF1 NS113839. Indholdet repræsenterer ikke VA's eller USA's regerings synspunkter.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Activity monitor Med Assoc. Inc Software tracking mouse behavior
Customized acrylic shelf For adjusting the height of the LED panel
Dark box insert Med Assoc. Inc ENV-511
DC power supply Med Assoc. Inc SG-500T
DC regulated power supply Med Assoc. Inc SG-506
Fiber-optic cannula Doric MFC_200/ 240-0.22_4.5mm_ZF1.25_FLT
Germicidal disposable wipes Sani-Cloth SKU # Q55172
Heat Sink Wakefield 490-6K Connecting to LED panel
IR controller power cable Med Assoc. Inc SG-520USB-1
IR USB controller Med Assoc. Inc ENV-520USB
Mating sleeve Doric SLEEVE_ZR_1.25
Modified LED light panel Genaray Spectro SP-E-360D Daylight-balanced color (5600K)
Power supply MEAN WELL USA SP-320-12 Connecting to LED panel
Seamless open field chamber Med Assoc. Inc ENV-510S
Sound-attenuating cubicle Med Assoc. Inc ENV-022MD-027
Stand and clamp
Three 16-beam IR arrays Med Assoc. Inc ENV-256

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Loder, S., Sheikh, H. U., Loder, E. The prevalence, burden, and treatment of severe, frequent, and migraine headaches in US minority populations: statistics from National Survey studies. Headache. 55 (2), 214-228 (2015).
  2. Collaborators, G. B. D. H. Global, regional, and national burden of migraine and tension-type headache, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet Neurology. 17 (11), 954-976 (2018).
  3. GBD 2017 Disease and Injury Incidence and Prevalence Collaborators. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet. 392 (10159), 1789-1858 (2018).
  4. international headache society. Headache classification committee of the international headache society (IHS). The international classification of headache disorders, 3rd edition. Cephalalgia. 38 (1), 1 (2018).
  5. Edvinsson, L., Haanes, K. A., Warfvinge, K., Krause, D. N. CGRP as the target of new migraine therapies - successful translation from bench to clinic. Nature Reviews Neurology. 14 (6), 338-350 (2018).
  6. Rapoport, A. M., McAllister, P. The headache pipeline: Excitement and uncertainty. Headache. 60 (1), 190-199 (2020).
  7. Maasumi, K., Michael, R. L., Rapoport, A. M. CGRP and Migraine: The role of blocking calcitonin gene-related peptide ligand and receptor in the management of Migraine. Drugs. 78 (9), 913-928 (2018).
  8. Caronna, E., Starling, A. J. Update on calcitonin gene-related peptide antagonism in the treatment of migraine. Neurologic Clinics. 39 (1), 1-19 (2021).
  9. Eftekhari, S., Edvinsson, L. Possible sites of action of the new calcitonin gene-related peptide receptor antagonists. Therapeutic Advances in Neurological Disorders. 3 (6), 369-378 (2010).
  10. Mason, B. N., et al. Induction of migraine-like photophobic behavior in mice by both peripheral and central cgrp mechanisms. Journal of Neuroscience. 37 (1), 204-216 (2017).
  11. Russell, M. B., Rasmussen, B. K., Fenger, K., Olesen, J. Migraine without aura and migraine with aura are distinct clinical entities: A study of four hundred and eighty-four male and female migraineurs from the general population. Cephalalgia. 16 (4), 239-245 (1996).
  12. Crawley, J. N. Exploratory behavior models of anxiety in mice. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 9 (1), 37-44 (1985).
  13. Crawley, J., Goodwin, F. K. Preliminary report of a simple animal behavior model for the anxiolytic effects of benzodiazepines. Pharmacology, Biochemistry and Behavior. 13 (2), 167-170 (1980).
  14. Recober, A., et al. Role of calcitonin gene-related peptide in light-aversive behavior: implications for migraine. Journal of Neuroscience. 29 (27), 8798-8804 (2009).
  15. Recober, A., Kaiser, E. A., Kuburas, A., Russo, A. F. Induction of multiple photophobic behaviors in a transgenic mouse sensitized to CGRP. Neuropharmacology. 58 (1), 156-165 (2010).
  16. Kaiser, E. A., Kuburas, A., Recober, A., Russo, A. F. Modulation of CGRP-induced light aversion in wild-type mice by a 5-HT(1B/D) agonist. Journal of Neuroscience. 32 (44), 15439-15449 (2012).
  17. Kuburas, A., et al. PACAP induces light aversion in mice by an inheritable mechanism independent of CGRP. Journal of Neuroscience. , (2021).
  18. Russo, A. F. Calcitonin gene-related peptide (CGRP): a new target for migraine. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 55, 533-552 (2015).
  19. Sowers, L. P., et al. Stimulation of Posterior Thalamic Nuclei Induces Photophobic Behavior in Mice. Headache. 60 (9), 1961-1981 (2020).
  20. Afridi, S. K., et al. A positron emission tomographic study in spontaneous migraine. Archives of Neurology. 62 (8), 1270-1275 (2005).
  21. Mason, B. N., et al. Vascular actions of peripheral CGRP in migraine-like photophobia in mice. Cephalalgia. 40 (14), 1585-1604 (2020).
  22. Guo, S., Vollesen, A. L. H., Olesen, J., Ashina, M. Premonitory and nonheadache symptoms induced by CGRP and PACAP38 in patients with migraine. Pain. 157 (12), 2773-2781 (2016).
  23. Christensen, C. E., et al. Migraine induction with calcitonin gene-related peptide in patients from erenumab trials. Journal of Headache and Pain. 19 (1), 105 (2018).
  24. Younis, S., et al. Investigation of distinct molecular pathways in migraine induction using calcitonin gene-related peptide and sildenafil. Cephalalgia. 39 (14), 1776-1788 (2019).
  25. Asghar, M. S., et al. Evidence for a vascular factor in migraine. Annals of Neurology. 69 (4), 635-645 (2011).
  26. Ueno, H., et al. Effects of repetitive gentle handling of male C57BL/6NCrl mice on comparative behavioural test results. Scientific Reports. 10 (1), 3509 (2020).
  27. Campos, A. C., Fogaca, M. V., Aguiar, D. C., Guimaraes, F. S. Animal models of anxiety disorders and stress. Revista Brasileira De Psiquiatria. 35, 101-111 (2013).
  28. Kuburas, A., Thompson, S., Artemyev, N. O., Kardon, R. H., Russo, A. F. Photophobia and abnormally sustained pupil responses in a mouse model of bradyopsia. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 55 (10), 6878-6885 (2014).
  29. Goadsby, P. J., Edvinsson, L., Ekman, R. Vasoactive peptide release in the extracerebral circulation of humans during migraine headache. Annals of Neurology. 28 (2), 183-187 (1990).
  30. Lassen, L. H., et al. CGRP may play a causative role in migraine. Cephalalgia. 22 (1), 54-61 (2002).
  31. Cernuda-Morollon, E., et al. Interictal increase of CGRP levels in peripheral blood as a biomarker for chronic migraine. Neurology. 81 (14), 1191-1196 (2013).
  32. Chanda, M. L., et al. Behavioral evidence for photophobia and stress-related ipsilateral head pain in transgenic Cacna1a mutant mice. Pain. 154 (8), 1254-1262 (2013).
  33. Mahmoudi, J., et al. Cerebrolysin attenuates hyperalgesia, photophobia, and neuroinflammation in a nitroglycerin-induced migraine model in rats. Brain Research Bulletin. 140, 197-204 (2018).
  34. Farajdokht, F., Babri, S., Karimi, P., Mohaddes, G. Ghrelin attenuates hyperalgesia and light aversion-induced by nitroglycerin in male rats. Neuroscience Letters. 630, 30-37 (2016).
  35. Jacob, W., et al. Endocannabinoids render exploratory behaviour largely independent of the test aversiveness: Role of glutamatergic transmission. Genes, Brain, and Behavior. 8 (7), 685-698 (2009).
  36. Thiels, E., Hoffman, E. K., Gorin, M. B. A reliable behavioral assay for the assessment of sustained photophobia in mice. Current Eye Research. 33 (5), 483-491 (2008).
  37. Ramachandran, R., et al. Role of Toll-like receptor 4 signaling in mast cell-mediated migraine pain pathway. Molecular Pain. 15, 1744806919867842 (2019).
  38. Marek, V., et al. Implication of Melanopsin and Trigeminal Neural Pathways in Blue Light Photosensitivity in vivo. Frontiers in Neuroscience. 13, 497 (2019).
  39. Christensen, S. L. T., Petersen, S., Sorensen, D. B., Olesena, J., Jansen-Olesen, I. Infusion of low dose glyceryl trinitrate has no consistent effect on burrowing behavior, running wheel activity and light sensitivity in female rats. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 80, 43-50 (2016).
  40. De Vera Mudry, M. C., Kronenberg, S., Komatsu, S., Aguirre, G. D. Blinded by the light: retinal phototoxicity in the context of safety studies. Toxicologic Pathology. 41 (6), 813-825 (2013).
  41. White, D. A., Fritz, J. J., Hauswirth, W. W., Kaushal, S., Lewin, A. S. Increased sensitivity to light-induced damage in a mouse model of autosomal dominant retinal disease. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 48 (5), 1942-1951 (2007).
  42. Song, D., et al. Retinal pre-conditioning by CD59a knockout protects against light-induced photoreceptor degeneration. PloS One. 11 (11), 0166348 (2016).
  43. Matynia, A., et al. Light aversion and corneal mechanical sensitivity are altered by intrinscally photosensitive retinal ganglion cells in a mouse model of corneal surface damage. Experimental Eye Research. 137, 57-62 (2015).

Tags

Adfærd udgave 174
Undersøgelse af migrænelignende adfærd ved hjælp af lysaversion hos mus
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, M., Mason, B. N., Sowers, L.… More

Wang, M., Mason, B. N., Sowers, L. P., Kuburas, A., Rea, B. J., Russo, A. F. Investigating Migraine-Like Behavior Using Light Aversion in Mice. J. Vis. Exp. (174), e62839, doi:10.3791/62839 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter