Zwierzęta przedstawione w niniejszym opracowaniu były utrzymywane i obsługiwane zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi. Wszystkie procedury dotyczące zwierząt zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt (IACUC) Uniwersytetu Stanu Michigan zgodnie z przepisami federalnymi i stanowymi.
1. Potwierdzenie stanu uszkodzenia 6-OHDA bez zastosowania leków
- Test zawieszenia za ogon (postural tail hang test)11,12,13
UWAGA: Oceniać stan uszkodzenia co najmniej 1 tydzień po indukcji uszkodzenia 6-OHDA (szczegóły dotyczące uszkadzania patrz w9,10,35) u osobników doświadczalnych (np. dorosłych szczurów Sprague Dawley lub Fisher 344, samców lub samic).
- Zawiesić szczura na wysokości około 6 cm nad klatką, mocno trzymając go za nasadę ogona przez ~5 s.
- Zapisywać kierunek skręcenia ciała jako + dla zwierzęcia z pomyślnym uszkodzeniem, które skręca się po stronie przeciwległej do strony uszkodzonej, oraz - w przypadku braku skręcania lub skręcania w obu kierunkach.
- UWAGA: Testy te są opcjonalne, ale zalecane. Dodatkowe warianty testów bez użycia leków opisano w14,15,16,17.
- Test dostosowania kroku podczas przeciągania (na podstawie16)
UWAGA: Oceniać stan uszkodzenia co najmniej 1 tydzień po indukcji jednostronnego uszkodzenia 6-OHDA u osobników doświadczalnych (np. dorosłych szczurów Sprague Dawley lub Fisher 344, samców lub samic).
- Trzymając szczura za nasadę ogona, unieść tylne łapy około 6 cm nad powierzchnię i przeciągać zwierzę do tyłu po płaskiej, gładkiej, ale nieśliskej powierzchni na odległość ~75 cm w czasie od 5 do 10 s.
- Obserwować i zapisywać liczbę ruchów stukania/dostosowania kroku każdej przedniej łapy podczas trzech powtórzeń testu.
- Oceniać osobnika jako + dla pomyślnego jednostronnego uszkodzenia, gdy zaobserwowano 0–2 stąpnięcia przedniej łapy po stronie przeciwległej do uszkodzonej, przy jednoczesnym szybkim stukaniu (~10 stąpnięć) przednią łapą po stronie ipsilateralnej do uszkodzenia (np. zwierzęta z jednostronnym uszkodzeniem lewej strony wykazują deficyt stukania (0–2 stąpnięcia) prawą przednią łapą).
- Z kolei umiarkowane lub szybkie stukanie (5–10 stąpnięć) obiema przednimi łapami oceniać jako -, co wskazuje na niepełne lub nieznane stadium uszkodzenia.
UWAGA: Pobudzone lub lękliwe zwierzę może wykazywać szybkie stukanie/dostosowanie kroku nawet po pomyślnym uszkodzeniu. W przypadku podejrzenia takiej sytuacji należy umieścić szczura z powrotem w klatce domowej i powtórzyć test po co najmniej 30 min.
2. Przygotowanie odczynników i materiałów
- Określ dawkę L-3,4-dihydroksyfenyloalaniny metyloestru chlorowodorku (lewodopy lub L-DOPA) oraz benserazydy chlorowodorku, obwodowego inhibitora dehydrogenazy aromatycznych L-aminokwasów (zob. Tabela materiałów), częstotliwość podawania oraz harmonogram eksperymentalny, które są odpowiednie dla postawionego pytania badawczego12,18,19,20 (Rycina 1).
UWAGA: Pytania badawcze mogą być sformułowane w celu uzyskania dowolnej liczby odpowiedzi, od pytania, czy konkretna terapia może zmniejszyć istniejące LID lub zapobiec ich indukcji. Mogą one również badać, czy skuteczność terapeutyczna zależy od dawki lewodopy lub czy ekspresja LID i/lub skuteczność terapeutyczna różni się w zależności od płci, gatunku i wieku badanego obiektu.

Rysunek 1: Przykład harmonogramu leczenia. Przykład harmonogramu stopniowego zwiększania dawki L-DOPA o całkowitej długości 12 tygodni, obejmującego 8 tygodni iniekcji L-DOPA rozpoczynających się 3 tygodnie po uszkodzeniu 6-OHDA oraz 4 tygodnie po leczeniu eksperymentalnym. W tym przykładzie L-DOPA jest wstrzykiwana podskórnie 5x w tygodniu (od poniedziałku do piątku) o tej samej porze każdego dnia, przez 2 tygodnie przy każdej przepisanej dawce L-DOPA (3, 6, 9 i 12 mg/kg). Behawioralne oceny LID są przeprowadzane w dniach 1, 6 i 10 każdego poziomu dawkowania L-DOPA. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.
- Ważyć szczury co tydzień, aby obliczyć odpowiednią ilość leku w zależności od bieżących zmian masy ciała w trakcie badania.
UWAGA: Ze względu na zwiększoną aktywność szczurów LID+, istnieje ryzyko utraty masy ciała przy długotrwałym leczeniu L-DOPA. W przypadku wystąpienia utraty masy ciała, po iniekcjach L-DOPA należy podawać szczurom pełnowartościowe żywieniowo, bardzo atrakcyjne smakowo przysmaki (patrz Tabela materiałów).
- Obliczyć ilość L-DOPA i benserazydy wymaganą dla każdego tygodniowego stężenia, odważyć liofilizowane alikwoty na każdy dzień iniekcji i przechowywać je w kombinacji przez 1–2 tygodnie w temperaturze -20 °C w szklanych bursztynowych fiolkach do dnia podania.
UWAGA: Dawka docelowa wynosi 12 mg/kg lub 12 mg L-DOPA/1000 g masy ciała. Przykład obliczeń służących do wyznaczenia ilości L-DOPA i soli fizjologicznej potrzebnej na każdy dzień tygodnia, przy zastosowaniu dawki 12 mg L-DOPA/kg masy ciała i objętości iniekcji 1 cc/kg masy szczura, znajduje się w Pliku uzupełniającym 1.
3. Przygotowanie pomieszczenia i klatek
- W pierwszym dniu leczenia L-DOPA, 3-4 tygodnie po operacji uszkodzenia 6-OHDA, przenieś szczury do pojedynczych klatek, zapewniając wzbogacenie środowiskowe zatwierdzone przez IACUC.
- Przez cały okres badania utrzymuj zwierzęta w pojedynczym zakwaterowaniu, aby uniknąć wzajemnych zakłóceń podczas ocen behawioralnych.
- W dniach oceny LID umieść klatki domowe na stalowym drucianym regale, ustawionym pod kątem około 45° w celu optymalnej obserwacji szczura (Ryc. 2A). Odchyl etykiety identyfikacyjne (Ryc. 2B) do góry i usuń butelki z wodą, dozowniki z pokarmem oraz wszelkie rodzaje wzbogacenia z klatki (Ryc. 2C), aby uniknąć zakłóceń w ocenach behawioralnych.

Rycina 2: Przykład ustawienia klatek do oceny LID w zakroju dużych eksperymentów na szczurach. (A) Wiele klatek można ustawić do oceny LID, korzystając z dużych metalowych regałów, które zapewniają optymalną widoczność każdego zwierzęcia. Klatki powinny być rozstawione pod kątem 45°, z kartami identyfikacyjnymi odwróconymi do góry (B), a pokarm, butelki z wodą, materiały do gniazdowania i inne wzbogacenia powinny zostać usunięte, aby ograniczyć zasłanianie szczura i rozpraszanie jego uwagi podczas badania zachowań dyskinetycznych (C). Regały metalowe muszą znajdować się kilka stóp od jakiejkolwiek ściany, aby oceniający mógł zbadać szczura z przodu lub z tyłu klatki w zależności od potrzeb. Niezbędne jest oznakowanie urządzeń do wzbogacania środowiska (np. C – czerwone domki-schronienia dla szczurów) indywidualnymi identyfikatorami zwierząt, aby móc umieścić je z powrotem w klatce, z której pochodziły. Jest to szczególnie istotne przy użyciu zwierząt obu płci, aby nie zwiększać stresu u obiektów doświadczalnych. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
4. Iniekcje lewodopy i ocena dyskinezji
- Iniekcje podskórne L-DOPA21,22
- Bezpośrednio przed codzienną iniekcją L-DOPA, dodać odpowiednią objętość jałowej soli fizjologicznej do wcześniej odważonej liofilizowanej mieszanki L-DOPA i benserazydy w bursztynowej fiolce i energicznie wstrząsnąć przez 10 s (krok 2.3).
UWAGA: Docelowa objętość iniekcji wynosi 1 mL/1000 g masy ciała (przy stężeniu 12 mg L-DOPA na mL). Objętość jałowej soli fizjologicznej będzie zależeć od liczby zwierząt w badaniu.
- Napełnić poszczególne strzykawki (np. 1,0 lub 0,5 mL z igłą 26 G) wymaganą objętością dla każdego zwierzęcia (1 mL/kg masy szczura) i oznaczyć każdą strzykawkę identyfikatorem danego zwierzęcia.
UWAGA: Napełnione strzykawki należy przechowywać w sterylnych woreczkach, chroniąc je przed światłem, aż do momentu iniekcji. L-DOPA szybko utlenia się w obecności tlenu i światła w środowisku wodnym23,24,25,26.
- Przenieść pierwszą klatkę na stół do iniekcji.
- Wyjąć szczura z klatki i umieścić go na powierzchni do iniekcji.
- Delikatnie przytrzymać głowę i barki do powierzchni, na której spoczywa szczur, dłonią ręki niedominującej.
- Delikatnie ująć skórę na grzbiecie nad łopatkami kciukiem i palcem wskazującym ręki niedominującej, wstrzyknąć dawkę L-DOPA ręką dominującą w przestrzeń podskórną między/pod palcami, prowadząc igłę jak najbardziej równolegle do ciała, aby uniknąć iniekcji domięśniowej.
UWAGA: Przed iniekcją szczury nie są znieczulane.
- Każdą zużytą strzykawkę zutylizować w pojemniku na odpady ostre.
- Umieścić szczura z powrotem w indywidualnej klatce i podać pełnowartościowe smakołyki, z wyjątkiem dni oceny LID, aby uniknąć zakłóceń w ocenach behawioralnych aż do czasu zakończenia pomiarów.
- Ustawić czasomierz na 1–2 min, w zależności od pożąnego czasu oceny i liczby szczurów w badaniu w dniach oceny. Pobrać kolejną klatkę i wykonać iniekcję kolejnemu szczurowi po sygnale z czasomierza.
- Powtarzać tę procedurę, wykonując iniekcję jednemu szczurowi co 1–2 min, aż wszystkie szczury zostaną zaszczepione.
- Ocena dyskinez indukowanych lewodopą po iniekcji
- Ocenić intensywność (Tabela 1) i częstotliwość (Tabela 2) ruchów dystonicznych i hiperkinetycznych dyskinez w wybranych punktach czasowych, które powinny obejmować początek występowania zachowań LID, szczyt aktywności oraz fazę wygasania (patrz Plik uzupełniający 2 w celu uzyskania przykładu arkusza oceny LID).
- W przypadku dorosłych samców i samic szczurów linii Sprague Dawley lub Fisher 344 przy wielkości próby N = 40 szczurów, rozpocząć oceny dyskinezy 20 min po pierwszej iniekcji L-DOPA, a następnie w odstępach 50 min aż do 220 lub 270 min po iniekcji, w zależności od tego, kiedy zachowania LID ustąpiły u 90%–100% szczurów.
- W przypadku zastosowania 1-minutowych interwałów oceny, ustawić czasomierz na 1 min. Oceniać pierwszego szczura przez jedną minutę. Przejść do następnego szczura i oceniać go przez 1 min. Kontynuować dla wszystkich szczurów w interwałach 1-minutowych.
- Umieścić czasomierz w widocznym miejscu obok klatki, aby można było obserwować intensywność zachowań LID (Tabela 1) podczas szacowania częstotliwości dowolnego danego zachowania (Tabela 2) w okresie oceny.
- Po zakończeniu ocen dla pierwszego punktu czasowego rozpocząć ponownie od pierwszego szczura w kolejnym punkcie czasowym (np. 70 min po iniekcji) i kontynuować w pożądanym interwale (np. co 50 min), aż wszystkie punkty czasowe zostaną zrealizowane.
UWAGA: Ze względu na nakładanie się zadań związanych z iniekcją L-DOPA i oceną LID, w dniach oceny potrzebne są dwie osoby: jedna do iniekcji i jedna do ocen behawioralnych.