Het ratwalkersysteem toepassen voor loopanalyse in een genetisch rattenmodel van de ziekte van Parkinson

Kelly L. Stauch; Steven Totusek; Trey Farmer; Benjamin G. Lamberty; Kelsey N. Dyball; Mohannad A. Almikhlafi; Howard S. Fox

doi:10.3791/62002

Method Article

Het ratwalkersysteem toepassen voor loopanalyse in een genetisch rattenmodel van de ziekte van Parkinson

DOI:

10.3791/62002

⸱

January 18th, 2021

Kelly L. Stauch¹ , Steven Totusek¹ , Trey Farmer¹ , Benjamin G. Lamberty¹ , Kelsey N. Dyball¹ , Mohannad A. Almikhlafi¹ , Howard S. Fox¹

¹Department of Neurological Sciences, University of Nebraska Medical Center

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier beschrijven we het RatWalker-systeem, gebouwd door het MouseWalker-apparaat opnieuw te ontwerpen om tegemoet te komen aan de toegenomen grootte en het gewicht van ratten. Dit systeem maakt gebruik van gefrustreerde totale interne reflectie (FTIR), snelle video-opname en open-access analysesoftware om loopparameters te volgen en te kwantificeren.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De ziekte van Parkinson (PD) is een progressieve neurodegeneratieve aandoening veroorzaakt door het verlies van dopaminerge (DA) neuronen in de substantia nigra pars compacta. Loopafwijkingen, waaronder verminderde armzwaai, langzamere loopsnelheid en kortere stappen komen vaak voor bij PD-patiënten en verschijnen vroeg in het verloop van de ziekte. De kwantificering van motorische patronen in diermodellen van PD zal dus belangrijk zijn voor fenotypische karakterisering tijdens het ziekteverloop en bij therapeutische behandeling. De meeste gevallen van PD zijn idiopathisch; de identificatie van erfelijke vormen van PD onthulde echter genmutaties en varianten, zoals functieverliesmutaties in Pink1 en Parkin, twee eiwitten die betrokken zijn bij mitochondriale kwaliteitscontrole die kunnen worden gebruikt om diermodellen te maken. Terwijl muizen resistent zijn tegen neurodegeneratie bij verlies van Pink1 en Parkin (enkelvoudige en gecombineerde deletie), leidt Pink1 maar niet Parkin-deficiëntie bij ratten tot nigral DA-neuronverlies en motorische stoornissen. Hier rapporteren we het nut van FTIR-beeldvorming om loopveranderingen te ontdekken bij vrij lopende jonge (2 maanden oud) mannelijke ratten met gecombineerd verlies van Pink1 en Parkin voorafgaand aan de ontwikkeling van grof visueel zichtbare motorische afwijking naarmate deze ratten ouder worden (waargenomen op 4-6 maanden), gekenmerkt door achterste slepen zoals eerder gemeld bij Pink1 knockout (KO) ratten.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

PD, de meest voorkomende leeftijdsgebonden neurodegeneratieve bewegingsstoornis, wordt veroorzaakt door het verlies van DA-neuronen in de substantia nigra pars compacta. Dit verlies van nigrale DA-neuronen en de DA-inputs in het striatum leiden tot de waargenomen motorische functiestoornissen die worden waargenomen bij patiënten met PD ^1,2. De bepalende motorische kenmerken van patiënten met PD, gezamenlijk bekend als Parkinsonisme, omvatten stijfheid, rusttremor, bradykinesie, houdingsinstabiliteit en micrografie³. Bovendien verschijnen loopstoornissen, die vaak voorkomen bij PD-patiën....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle dierstudies werden goedgekeurd door het University of Nebraska Medical Center Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).

1. Looptoestellen

OPMERKING: Gemodelleerd naar de MouseWalker¹⁴, is de RatWalker ontworpen met afmetingen in verhouding tot het verschil in staplengte tussen ratten en muizen. Het bestaat uit een achtergrondverlichting voor zijverlichting, loopbrugbehuizing, optische golfgeleider loopbrug, spiegel en camera (figuur S1). LED-strips, gericht in een verspringende positie, werden gebruikt aan elke kant van de loopbrug en backlight golfgeleiders ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Onderhoud van rattenkolonies
De generatie en karakterisering van Pink1 en Parkin enkele KO ratten is eerder beschreven²². De Pink1 en Parkin enkele KO ratten werden verkregen van SAGE Labs (en nu verkrijgbaar bij Envigo). DKO-ratten werden gegenereerd door Pink1^-/- ratten te kruisen met Parkin^-/- ratten om Pink1^+/-/Parkin^+/-ratten te verkrijgen, die werden gekruist om Pink1^-/-/Parkin^-/.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Loopstoornissen, waaronder verminderde armzwaai, langzamere loopsnelheid en kortere stappen, zijn een bepalend kenmerk van PD en treden vroeg op tijdens ziekteverloop ^1,5. In de loop der jaren zijn verschillende methoden ontwikkeld om voetstappen voor loopanalyse in knaagdiermodellen van PD te observeren en te registreren, met handmatige technieken voor het kwantificeren van de voetvalpositie die leiden tot geautomatiseerde benaderingen die gevoeliger zijn en in .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen te hebben.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

KS en HF bedanken de Michael J Fox Foundation for Parkinson's Research voor hun steun aan hun werk aan de ziekte van Parkinson.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
Aluminum
1.5” Aluminum Angle (1/8” - 6063)			Dimensions: 8' Qty: 8
1” Aluminum Square Tube (1/16” - 6063)			Dimensions: 8' Qty: 4
32 Gauge Aluminum Sheet			Dimensions: 10' Qty: 1
1” Aluminum Tube (1/8” - 6063)			Dimensions: 8' Qty: 1
Acrylic
7/32” Clear Acrylic Sheet			Dimensions: 4'x8' Qty: 2
1/8” White Acrylic Sheet 55% (2447)			Dimensions: 4'x8' Qty: 1
Mirror
7/32” Glass Mirror			Dimensions: 60"x12" Qty: 1
LED
5050 LED Tape Light (Green)			Dimensions: 16.4' Qty: 1
5050 LED Tape Light (Red)			Dimensions: 16.4' Qty: 1
Camera
GoPro Hero 6 Black			Qty: 1
Tripod			Dimensions: 57" Qty: 1

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Het ratwalkersysteem toepassen voor loopanalyse in een genetisch rattenmodel van de ziekte van Parkinson

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles