I Parkinsons sjukdom och rörelsestörningar i allmänhet känsliga och pålitliga beteendemässiga analyser är väsentliga för att testa nya potentiella läkemedel. Här beskriver vi en hanterbar batteri av sensomotoriska tester för möss som är känsliga för olika grader av skador på nigrostriatala systemet och användbart för prekliniska studier.
Känsliga och pålitliga beteendemässiga effektmått är viktig för utvärderingen av potentiella terapeutiska behandlingar i prekliniska studier för många neurodegenerativa sjukdomar. Vid Parkinsons sjukdom, testar sensorimotor känslig för varierande grad av nigrostriatal dysfunktion är grundläggande för att testa effekten av potentiella läkemedel. Pålitlig och ganska elegant sensomotoriska åtgärder finns för råttor, men många av dessa tester mäter sensorimotor asymmetri i råtta och är inte helt lämplig för de nyare genetiska musmodeller av PD. Vi har satt ihop ett batteri av sensomotoriska tester inspirerade av de känsliga test på råttor och anpassad för möss. Testbatteriet markeras i denna studie väljs för a) dess känslighet i en mängd olika musmodeller av PD, b) dess låga kostnad sin lätthet att genomföra i en studie, och c). Dessa tester har visat sig användbara vid karakterisering nya genetiska musmodeller av PD liksom i att testa krukaential sjukdomsmodifierande terapier.
Parkinsons sjukdom (PD) är en försvagande neurodegenerativ störning främst kännetecknas av progressiv förlust av dopaminerga neuroner i substantia nigra och utvecklingen av Lewykropp inneslutningar i centrala och perifera system. Patienterna lider av sensomotoriska funktionsnedsättningar, inklusive bradykinesi, tremor, rigiditet och postural instabilitet som förvärras över tid. Även sällsynta, familjära former av sjukdomen upptäckts under de senaste 15 åren har lett till identifiering av viktiga nya mål för potentiella sjukdomsmodifierande terapi. Mutationer i gener som kodar för alfa-synuklein, Parkin, DJ-1, LRRK2, och ATP13A2 bland annat markera utvecklingen av en ny "generation" av djurmodeller av PD, genetiska musmodeller.
Utmärkta non-droginducerade beteendemässiga åtgärder finns för studerats unilaterala 6-hydroxidopamin (6-OHDA) råtta modell av PD. Dessa inkluderar tester för lem-användning asymmetri, rörlighetinitiering, somatosensoriska försummelse, når förmågor, och mer nyligen ultraljud läten 1-6. Dessa tester är känsliga för olika grader av nigrostriatal dopamin neuron förlust och har använts i stor utsträckning för att utvärdera effekten av olika typer av potentiella läkemedel 7-11. Men med de genetiska musmodeller det inte finns en klar enighet om de bästa sensomotoriska testerna att använda eller hur många att använda. Detta är problematiskt när karakterisera en ny genetisk musmodell, i prekliniska studier, och när man försöker att göra jämförelser mellan modeller. Under det senaste decenniet har vi arbetat för att sätta ihop ett batteri av sensomotoriska tester för möss som liknar det som har använts framgångsrikt i råttor. De tester som beskrivs i den här artikeln har använts för att hjälpa karakterisera många genetiska musmodeller av PD och används för närvarande i prekliniska studier som testar nya potentiella läkemedel 12.
De vanligaste testerna använderd bedöma motoriken hos möss är aktiviteten i det öppna fältet och rotarodtestet samordning 13. Även om båda av dessa tester är automatiserade, relativt lätt att använda och ger information om sensomotoriska funktion, saknar de ofta den känslighet som krävs för att upptäcka subtila förändringar i nigrostriatal dopaminsystemet. Till exempel, visa Parkin brist möss med subtila förändringar i dopamin fungerar inte nedskrivningar på rotarod men gör displayen motoriska försämringar på ett utmanande balk prov 14. Dessutom möss behandlade med måttliga doser av neurotoxin 1-metyl-4-fenyl-1 ,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) inte visar nedskrivningar på rotarod men har betydande förändringar i gång-och nedskrivningar på ett inverterat grid testet 15. Därför kan studier som använder endast rotarod för fenotypisk bedömning missar mer subtila försämringar. En optimal strategi, enligt vår mening, till beteende karakterisering är ett som inkluderar en battery av test som är känsliga för olika aspekter av sensorisk och motorisk funktion, och subtila förändringar i basala ganglierna funktion 13-15. Här beskriver vi hur man kan mäta och analysera sensomotoriska funktion i möss med användning av en utmanande balk traversering testet, ett test av spontan aktivitet i cylindern, och ett svar på sensoriska stimuli test.
I den aktuella studien visar vi hur du utför och analyserar tre användbara tester av sensomotoriska funktion i möss. Dessa inkluderar den utmanande strålen, spontan aktivitet i cylindern, och svar på sensoriska stimuli (limborttagning). Dessa tester valdes av följande skäl 1) Vi och andra har funnit dem vara mycket känsliga för olika grader av nigrostriatala dopaminerga dysfunktion i genetiska musmodeller 14,16-18, 2) endast en kort utbildning krävs för balken och hantering för svaret på sensoriska stimuli tester och en gång utbildade analyserna kan utföras i ett test session, och 3) priset på den utrustning som behövs för att utföra testerna är ganska låg jämfört med att köpa mer automatiserad utrustning såsom rotarod och öppna fält kammare.
Den utmanande strålen Testet är inte bara användbar på att upptäcka motorprestanda och underskott samordning i genetiska musmodeller av PD men är också användbar in avtäcka försämringar i 1-metyl-4-fenyl-1 ,2,3,6-tetrahydropyridin-behandlade och 6-hydroxidopamin-behandlade möss och norepinefrin bristfälliga möss 19, 23-25. Dessutom finner vi det utmanande strålen vara mindre påverkade av kroppsvikt jämfört med andra tester av motorisk prestation och samordning (rotarod och pol test). Detta är särskilt fördelaktigt när man arbetar med åldrade hanmöss som kan väga upp till 50 + gram. Liknar balken, är förändringar i spontan aktivitet tillförlitligt observerats i Parkin knockout, PQ311X, Thy1-asyn, Pitx3-afaki och LRRK2 möss 14, 16-18, 26. Den adhesiva avlägsnande Testet är också känsligt för genetisk manipulation inklusive parkin knockout, parkin Q311X, Thy1-asyn, och DJ-1 mutationer knockout hos möss 14,16, 17, 22. I den unilaterala 6-hydroxidopamin-behandlad mus limmet borttagning utförs på ett sätt som liknar hur det görs vanligtvis med råttor 1,2. Den självhäftande etikett placeras på varje framtassarna hjälpen forcep och tiden för att ta bort etiketten registreras. Vi fann att 6-hyrdoxydopamine-behandlade möss kommer att ta bort etiketten från opåverkade lemmen innan du tar bort etiketten på den drabbade extremiteten 19.
Detta test batteri är lätt att implementera i åldrande studier med kroniska behandlingar men det är också lätt att använda i farmakologiska studier. När djuren är utbildade och redo för att testa en teststation för varje analys kan sättas upp. Djuren sedan köra i samma ordning på varje test. Drogen av intresse kan administreras och när det önskade läkemedlet toppkoncentrationen uppnås varje mus kan testas på balken och flyttade sedan till cylindern i tre minuter och sedan till limborttagning testet. Vi hittade denna strategi att fungera bra när man testar olika dopaminagonister hos möss 18, 21. Både balk och lim tester borttagning är mottagliga för upprepade tester är dock spontan aktivitet i cylindern påverkas av upprepad testing med minskad aktivitet över tiden 16. Beroende på hur robust underskottet är i musen kan du fortfarande ha möjlighet att upptäcka skillnader med upprepad testning i cylindern 16. I allmänhet är tillvänjning och minskad aktivitet observerades så snart 2nd exponering till cylindern men vi tycker att vi kan få tillräckligt med aktivitet när vi kör den spontana aktiviteten testet omedelbart efter beam traversering i farmakologiska studier 18,21. Antalet spontana sessioner aktivitet testar att ingå i en studie kommer att vara beroende av mus-stam (vissa är definitivt mer aktiva än andra) och behandlingstid. I våra farmakologiska studier i möss på en blandad C57BL / 6 X DBA bakgrund vi mätte aktiviteten mellan 2-4 gånger och sessioner testning var åtskilda av en vecka 21.
Balken och cylinder test kräver post-test analys av videorecorded beteenden. För denna aspekt av analysen detär särskilt viktigt att ha bedömare som är blinda för de experimentella förhållandena. När vi tränar nya bedömare i laboratoriet har vi beteendet personen poäng på videoband som tidigare analyserats av en expert rater från labbet. Kriterierna förklaras och visat att den nya rater och sedan personen börjar göra mål tidigare analyserade band på egen hand. Poängen jämförs sedan med expertens betyg. Den personen är inte tillåtet att värdera nya data tills de är inom 95-98% noggrannhet experten. Alla uppgifter är sedan slumpmässigt stickprov kontrolleras för noggrannhet av en sakkunnig bedömare.
Att dessa tester beskrivs i denna studie är utformad för att bedöma sensomotoriska funktion i möss. Men när kännetecknar en modell ny mus av sjukdom är det alltid viktigt att göra en grundläggande undersökning av djuret också. Kroppsvikt och temperatur skall övervakas under hela provning och några onormala beteenden bör noteras, liksom avlägsnandet av vibrissae eller clasping av bakben när de plockas upp i svansen. Grundläggande neurologiska bedömningar beskrivs på annat håll i detalj 27-29.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete finansieras av NIH / NINDS NS07722-01 och Gardner Family Center för Parkinsons sjukdom och rörelsestörningar.
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) |