De ziekte van Parkinson en bewegingsstoornissen in het algemeen, gevoelig en betrouwbaar gedrag assays zijn essentieel voor het testen van nieuwe potentiële geneesmiddelen. We beschrijven hier een beheersbare batterij sensorimotorische tests voor muizen die gevoelig zijn voor verschillende mate van schade aan het nigrostriatale systeem en nuttig voor preklinische studies.
Gevoelige en betrouwbare ontwikkelingsuitkomst maatregelen zijn essentieel voor de evaluatie van mogelijke therapeutische behandelingen in preklinische studies voor vele neurodegeneratieve ziekten. Bij de ziekte van Parkinson, sensorimotorische test gevoelig wisselend nigrostriatale dysfunctie fundamenteel belang zijn voor het testen van de effectiviteit van potentiële geneesmiddelen. Betrouwbaar en heel elegant sensomotorische maatregelen bestaan voor ratten, maar veel van deze tests meten sensomotorische asymmetrie in de rat en zijn niet helemaal geschikt voor de nieuwere genetische muismodellen van PD. We hebben samen een batterij van sensomotorische testen geïnspireerd op de gevoelige testen in ratten en aangepast voor muizen gezet. De test batterij die in dit onderzoek gekozen voor) de gevoeligheid in een grote verscheidenheid van muismodellen van PD, b) het gemak van uitvoering in een studie, en c) de lage kosten. Deze tests zijn nuttig gebleken bij het karakteriseren van nieuwe genetische muismodellen van PD en in testen potpreferentiële disease modifying therapieën.
De ziekte van Parkinson (PD) is een slopende neurodegeneratieve aandoening voornamelijk gekenmerkt door het progressief verlies van dopaminerge neuronen in de substantia nigra en de ontwikkeling van Lewy body insluitsels in het centrale en perifere systemen. Patiënten lijden aan sensomotorische stoornissen, inclusief bradykinesie, tremor, stijfheid, en houdingsinstabiliteit die tijd verergeren. Hoewel zeldzaam, familiale vormen van de ziekte ontdekt in de afgelopen 15 jaar hebben geleid tot de identificatie van belangrijke nieuwe doelen voor potentiële disease modifying geneeswijze. Mutaties in genen die coderen voor alfa-synucleine, parkin, DJ-1, LRRK2 en ATP13A2 oa markeren de ontwikkeling van een nieuwe "generatie" diermodellen van PD, genetische muismodellen.
Uitstekende non-drug-geïnduceerde gedragsmatige maatregelen bestaan voor het uitgebreid bestudeerd unilaterale 6-hydroxydopamine (6-OHDA) rat-model van PD. Deze omvatten tests voor lidmaat-gebruik asymmetrie, beweginginitiatie, somatosensorische verwaarlozing, het bereiken van vaardigheden, en meer recentelijk ultrasone geluiden 1-6. Deze tests zijn gevoelig voor verschillende graden van nigrostriatale dopamine neuron verlies en zijn uitgebreid gebruikt om de doeltreffendheid van verschillende typen potentiële therapeutische 7-11 evalueren. Echter, met de genetische muismodellen er geen duidelijke consensus over de beste sensorische proeven te gebruiken of het aantal te gebruiken. Dit is problematisch wanneer het karakteriseren van een nieuw genetisch model muis, in preklinische studies, en wanneer het proberen om vergelijkingen tussen modellen te maken. In het afgelopen decennium we gewerkt een batterij sensorimotorische tests voor muizen vergelijkbaar met wat is met succes gebruikt bij ratten samenstellen. De in dit artikel beschreven tests zijn gebruikt om te helpen karakteriseren talrijke genetische muismodellen van PD en worden momenteel gebruikt in preklinische studies testen van nieuwe potentiële therapeutische 12.
De meest voorkomende tests gebruikend om functie in muizen te bepalen zijn activiteit in het open veld en de rotarod test van coördinatie 13. Hoewel beide van deze tests zijn geautomatiseerd, relatief eenvoudig te gebruiken en informatie over sensomotorische functie ontbreekt vaak de gevoeligheid die nodig is om subtiele wijzigingen te detecteren in het nigrostriatale dopamine systeem. Bijvoorbeeld, Parkin deficiënte muizen met subtiele veranderingen in dopamine functie niet waardeverminderingen op de rotarod geven, maar doe weergave motorische stoornissen op een uitdagende balk proef 14. Bovendien, muizen behandeld met matige doses van het neurotoxine 1-methyl-4-fenyl-1 ,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) geen beperkingen op de rotarod tonen maar significante veranderingen in gang en stoornissen op een omgekeerde raster-test 15. Daarom kunnen onderzoeken dat alleen de rotarod gebruiken voor fenotypische beoordeling missen subtieler waardeverminderingen. Een optimale aanpak, naar onze mening, om gedrags karakterisering is er een die een ba omvattterij van tests die gevoelig zijn voor verschillende aspecten van sensorische en motorische functie, en subtiele veranderingen in de basale ganglia functie 13-15. Hier beschrijven we hoe u sensomotorische functie in muizen met behulp van een uitdagende bundel traversal-test, een test van spontane activiteit in de cilinder, en een reactie op zintuiglijke prikkels testen meten en te analyseren.
In de huidige studie laten we zien hoe om te presteren en te analyseren drie nuttige tests van de sensomotorische functie bij muizen. Deze omvatten de uitdagende bundel, spontane activiteit in de cilinder, en de respons op zintuiglijke prikkels (lijm verwijderen). Deze tests werden gekozen om de volgende redenen 1) wij en anderen hebben gevonden dat ze zijn zeer gevoelig voor verschillende gradaties van nigrostriatale dopaminerge dysfunctie bij genetische muismodellen 14,16-18, 2) slechts een korte hoeveelheid training vereist is voor de bundel en behandeling van de reactie op sensorische stimuli tests en eenmaal ingewerkt de testen kunnen worden uitgevoerd in een testsessie, en 3) de prijs van de apparatuur die nodig is om de test uit te voeren is heel laag in vergelijking met aanschaf van geautomatiseerde apparatuur zoals de rotarod en openen veld kamers.
De uitdagende balk test is niet alleen handig bij het opsporen motorische prestaties en tekorten coördinatie in genetische muismodellen van PD, maar is ook handig in blootleggen impairments in 1-methyl-4-fenyl-1 ,2,3,6-tetrahydropyridine-behandelde en 6-hydroxydopamine-behandelde muizen en norepinefrine deficiënte muizen 19, 23-25. Daarnaast vinden we de uitdagende bundel minder worden beïnvloed door het lichaamsgewicht in vergelijking met andere testen van de motorische prestaties en coördinatie (rotarod en pole-test). Dit is vooral voordelig bij het werken met de leeftijd mannelijke muizen die kan wegen tot 50 + gram. Vergelijkbaar met de lichtbundel, worden wijzigingen in de spontane activiteit betrouwbaar waargenomen in Parkin knockout, PQ311X, Thy1-asyn, Pitx3-afakie en LRRK2 muizen 14, 16-18, 26. De lijm verwijderen test is ook gevoelig voor genetische manipulatie, waaronder Parkin knockout, Parkin Q311X, Thy1-asyn, en DJ-1 knock-out mutaties bij muizen 14,16, 17, 22. In de unilaterale 6-hydroxydopamine-behandelde muizen de lijm verwijderen test wordt uitgevoerd op een manier vergelijkbaar met hoe het typisch wordt gedaan met ratten 1,2. De sticker is geplaatst op elke voorpoot gebruikeen pincet en de tijd om het label te verwijderen wordt opgenomen. We vonden dat de 6-hyrdoxydopamine behandelde muizen het etiket van de niet-aangedane ledemaat voorafgaand zal verwijderen om het verwijderen van het label op de aangedane ledemaat 19.
Deze test batterij is eenvoudig te implementeren in veroudering studies met chronische behandelingen, maar het is ook gemakkelijk te gebruiken in farmacologische studies. Zodra dieren zijn opgeleid en klaar voor het testen van een proefstation voor elke test kan worden opgezet. De dieren worden vervolgens uitgevoerd in dezelfde volgorde op elke test. Het geneesmiddel van interesse worden toegediend en wanneer de gewenste geneesmiddel piekconcentratie bereikt elke muis kan de balk worden getest en vervolgens verplaatst naar de cilinder voor drie minuten en vervolgens de lijm verwijderen proef. We vonden deze strategie goed te werken bij het testen van verschillende dopamine-agonisten bij muizen 18, 21. Zowel de balk en lijm verwijderen tests zijn vatbaar voor herhaalde testen, wordt echter spontane activiteit in de cilinder aangetast worden bij herhaalde testing wat resulteert in verminderde activiteit in de tijd 16. Afhankelijk van hoe robuust het tekort is in de muis kunt u nog steeds in staat zijn om de verschillen met herhaalde testen in de cilinder 16 te detecteren. In het algemeen wordt gewenning en verminderde activiteit waargenomen zodra de 2e blootstelling aan de cilinder echter, vinden we dat we voldoende activiteit niveaus kunnen krijgen wanneer we lopen de spontane activiteit-test onmiddellijk na beam traversal in farmacologische studies 18,21. Het aantal spontane activiteit testsessies om in een studie zal afhankelijk muizenstam (sommige zijn zeker actiever dan anderen) en behandelingsduur. In onze farmacologische studies in muizen op een gemengde C57BL / 6 X DBA achtergrond we gemeten activiteit tussen 2-4 keer en de testsessies werden gescheiden door een week 21.
De balk en cilinder tests post-testen analyse van videorecorded gedrag vereisen. Voor dit aspect van de analyseis bijzonder belangrijk beoordelaars die blind de experimentele omstandigheden. Wanneer we trainen nieuwe beoordelaars in het laboratorium hebben we de persoon score gedrag van eerder geanalyseerd door een deskundige beoordelaar van het lab videobanden. De criteria worden uitgelegd en getoond aan de nieuwe rater en de persoon begint de eerder geanalyseerde tapes scoren op zichzelf. De scores worden dan vergeleken met de expert 'ratings. De persoon is niet toegestaan om te beoordelen nieuwe gegevens tot ze binnen de nauwkeurigheid van de deskundige 95-98%. Alle gegevens zijn vervolgens willekeurig spot-gecontroleerd op juistheid door een deskundige beoordelaar.
De serie testen beschreven in deze studie is ontworpen om sensorimotorische functie in muizen te evalueren. Echter, wanneer het karakteriseren van een nieuw muismodel van de ziekte is het altijd belangrijk om een basis onderzoek van het dier te doen ook. Lichaamsgewicht en temperatuur moet gedurende testen geëvalueerd en alle abnormale gedrag opgemerkt, zoals het verwijderen van vibrissae of clasping van de achterpoten wanneer opgepikt door de staart. Basic neurologische evaluaties worden elders in detail beschreven 27-29.
The authors have nothing to disclose.
Dit werk wordt gefinancierd door NIH / NINDS NS07722-01 en de Familie van Gardner Centrum voor Ziekte van Parkinson en Movement Disorders.
Material Name | Company | Dimensions | Comments |
Challenging beam apparatus | Starks Plastics | Segment 1= 3.5 cm Segment 2= 2.5 cm Segment 3= 1.5 cm Segment 4= 0.5 cm |
Contact information: 11276 Sebring Dr. Forest Park ,OH 45240 USA Ph +1 (513) 541-4591 Fax +1 (513) 541-6773 |
Cylinder | Starks Plastics | 15.5 cm diameter 12.7 cm height |
Contact information: 11276 Sebring Dr. Forest Park ,OH 45240 USA Ph +1 (513) 541-4591 Fax +1 (513) 541-6773 |
Mesh Grid Wiring | Ace Hardware | 1 cm2 | |
Mouse Cages | Ancare | 19 x 29 x 12.7 cm | |
Glass | Ace Hardware | 19 cm2 | |
Mirror | Ace Hardware | 18 x 13 cm | |
Camcorder | Sony HDR-HC9 | ||
MiniDV Tapes | Sony DVC premium | 90 min long play | |
Labels | AveryColor Coding Labels | 6.35 mm diameter (1/4″ Round) |