Introduction
Riechstörungen auf einer Vielzahl von neurodegenerativen Störungen, einschließlich Parkinson-Krankheit (PD), Alzheimer-Krankheit und Huntington-Krankheit 1 verbunden. In PD, Riechstörungen sind Defizite bei der Geruchsidentifikation, Detektion und Diskriminierung und werden in bis zu 70-95% der Patienten 2-5 gefunden. Diese Defizite können die Kardinal motorischen Symptome von Parkinson durch bis zu 4 Jahre vorausgehen, was darauf hinweist, dass Riechstörungen können die frühen Stadien der PD 6-10 signalisieren. Das frühe Auftreten von Riechdefizite PD hat zu einem großen Interesse an Riechstörungen und den zugrunde liegenden Mechanismen geführt. In präklinischen Studien an Nagern, könnte Riechstörungen ein sensibler Ergebnis Maßnahme, um das therapeutische Potenzial von neuen therapeutischen Strategien vorherzusagen.
Viele Tests wurden entwickelt und umfassend genutzt, um sensomotorischen Beeinträchtigungen in Nagetiermodellen der PD und TES charakterisierent das therapeutische Potenzial von neuartigen Behandlungen 11-15. Auch wenn olfaktorische Defizite sind in PD dokumentiert, Geruchs-Funktion wurde nicht routinemäßig in vielen Modellen gemessen. Diese Ansicht ändert sich aber mit der Entdeckung des genetischen Formen der PD und der Vorstellung, dass mehr akzeptiert PD ist eine systemische Erkrankung, die mehr als nur Sensomotorik. Derzeit gibt es zahlreiche Studien, in der genetischen Mausmodellen der PD und andere neurodegenerative Erkrankungen, die jetzt eine Analyse der Geruchssinn bei der Charakterisierung 16-24. Angesichts des wachsenden Interesses von Riechstörungen bei neurodegenerativen Erkrankungen, haben wir versucht, eine Batterie von Tests, die olfaktorischen verwendet werden können, um neue Modelle der Neurodegeneration sowie Testpotential krankheitsverändernden Therapien in präklinischen Studien charakterisieren zu montieren. Die in der vorliegenden Studie beschriebenen Tests wurden sowohl die Charakterisierung und präklinische Studien 18,25 eingesetzt.
Die Tests highlIn dieser Studie wurde gezeigt, ighted in Detektieren Riechstörungen in einem häufig verwendeten alpha-Synuclein-überexprimierenden Maus-Modell der Parkinson-Krankheit 18 empfindlich. Sie umfassen die Test begraben Pellet 26,27, eine angepasste Version des Blocks Test 23,24,28,29, und die Gewöhnung / Entwöhnung Test 30. Es ist wichtig zu beachten, dass es mehrere Anpassungen der in dieser Studie beschriebenen Tests, die empfindlich Maßnahmen Riech bei Mäusen, die, die in dieser Studie werden die Tests Unser Labor hat die meiste Erfahrung mit und routinemäßig.
Protocol
Alle Schritte des Protokolls folgen der Tierpflege und verwenden Richtlinien und Vorschriften durch die IACUC von der Universität von Cincinnati eingestellt.
1. Allgemeine Überlegungen
- Wenn möglich, testen Mäusen während ihrer aktiven Phase in der Dunkel-Zyklus. Typischerweise führen Tests unter schlechten Licht und mindestens 1 Stunde in den dunklen Zyklus. Allerdings, wenn Prüfung in der Dunkel-Zyklus nicht möglich ist, führen alle drei Tests während der Lichtzyklus. Beachten Sie, dass schnüffeln mal abnehmen kann, wenn die Mäuse während der Schlafzyklus getestet werden. HINWEIS: Während des Tests kann während der Schlafzyklus durchgeführt werden, können die Mäuse weniger Interesse an der vergrabenen Pellet, Blöcke, oder Duftpatrone zu zeigen.
- Um eine Wirkung von außen olfaktorischen Signale zu reduzieren, tragen einen Basis Paar Handschuhe zu allen Zeiten überall in jedem Test und legen Sie dann ein sauberes Paar Handschuhe über das Basenpaar für jede Maus und jedes Gericht. Als allgemeine Regel gilt, wenn Sie Zweifel haben, setzen auf eine saubere Reihe von Handschuhen. Haben eine Schachtel mit Handschuhen lesenily verfügbar, da sie häufig gewechselt werden. HINWEIS: Wir verwenden Handschuhe aus Nitril für alle Tier Handhabung.
- Reinigung Testmaterialien und Käfige zwischen Probanden mit einem Desinfektionsmittel / Sterilisationsmittel ist auch ein wichtiger Schritt in diese Reihe von Tests, um das Potenzial für die Verbreitung von Krankheiten zu reduzieren sowie zu entfernen unerwünschte Geruchssinn.
2. Buried Pellet-Test
- Mindestens zwei Tage vor der Prüfung erfassen das Gewicht der einzelnen Maus und Nahrung zu 90% des Körpergewichts zu beschränken. Vor der Prüfung und bei der Lebensmittelbeschränkung, geben jedem Maus 1-2 Stücke der Pellets während des Tests verwendet werden (zB ein Stück von gesüßten Cerealien). Überspringen Sie diesen Schritt nicht, weil Mäuse sind neophobic mit Nahrung und können nicht für die Pellet während des Tests zu suchen, wenn sie vorher nicht gegessen der Pellets.
- Auf allen Testtagen, zu gewöhnen die Mäuse für 1 Stunde vor der Prüfung, indem sie ihre Käfig in den Testraum ohne Wasserflasche oder Feeder-bin. Haus sie in ihren eigenen Käfig mit nur einem Filter Deckel.
- Während Gewöhnung, eine saubere Maus Käfig ~ 3 cm hoch mit sauberen Betten mit dem bestimmte die Bettwäsche wird gleichmäßig über den Käfig verteilt. Stellen Sie einen Timer für 5 min.
- Nach 1 Stunde der Gewöhnung, begraben 1 gesüßt Getreide Pellet 0,5 cm unter dem Bettzeug, so dass es nicht sichtbar ist.
- Entnehmen Sie die Test Maus aus ihrem Käfig, legen Sie sie in der Mitte des Testkäfig, setzen Sie den Filter Deckel auf den Käfig und starten Sie den Timer.
- Stoppen Sie den Timer, wenn die Maus entdeckt das Pellet und beginnt zu essen. Beachten Sie die Zeit, um das Pellet begraben aufzudecken.
- Wenn die Maus nicht das Pellet in 5 min zu finden, beenden Sie den Versuch und beachten Sie eine Punktzahl von 300 Sekunden für die Maus. Bewegen Sie den Pellet an die Spitze der Einstreu, so dass die Maus hat Zugang zu ihr, und lassen Sie die Maus, um die Pellets zu essen.
- Nach der Studie, die Maus zurück in seinen Heimkäfig.
- Das Bettzeug aus dem Testkäfig entleeren und reinigen Sie die cAlter mit Tierraum Reinigungslösung.
- Wiederholen Sie die Schritte 2,4-2,9 für jede Maus und Handschuhe vor und nach jeder Maus ändern.
- Nachdem alle Mäuse getestet werden, geben ihnen nur genug zu essen, um sie bei 90% Körpergewicht zu halten.
- Führen Sie die Tests an den Tagen 2-5 auf die gleiche Weise als Test Tag 1 mit einer Ausnahme; begraben das Pellet in einem anderen Ort in den Käfig für jeden Versuch.
- Am Testtag 6, führen Sie die Oberfläche Pellet-Studie.
- Für die Oberflächen Pellet-Studie, nach dem gleichen Verfahren für die Prüfung Tag 1, aber statt zu begraben das Pellet unter dem Bettzeug legen Sie es auf der Bettwäsche. Notieren Sie sich die Zeit für die Maus zu finden und anfangen zu essen das Pellet.
3. Block Test
- Hausmäuse einzeln in saubere Käfige und legen 5 Blocks in den Käfig (mit der Bezeichnung AE), Handschuhwechsel vor der Einrichtung jeden Käfig.
- Führen Sie den Test 24 Stunden später. Bewegen Testmäuse auf den Testbereich, entfernen Sie die Wasserflasche und Feeder bin, und legen all 5 Blöcke aus dem Käfig zusammen mit einer Handvoll von Bettwäsche in einen Plastikbeutel mit Ausweis des Tieres bezeichnet. Legen Sie den verschlossenen Plastikbeutel auf der Oberseite der Maus zu Hause Käfig.
- Gewöhnen die Tiere in ihrem Heimkäfig ohne Wasserflasche, Feeder bin und Blöcke 1 Stunde vor der Prüfung.
- Handschuhe zwischen jedem Käfig so zu ändern, dass die Düfte nicht zwischen Tieren / Blöcke ausgetauscht.
- Richten Sie die Maus Käfige nebeneinander auf einem Tisch mit mindestens 10 cm zwischen den einzelnen Käfig. Positionieren Sie eine Videokamera, so dass die vor dem Käfig (nicht die lange Seite des Käfigs) in klare Sicht.
- Stellen Sie den Timer für 30 Sekunden und beschriften Sie eine Karte mit den wichtigen Experiment (Datum, Maus ID, Versuch, etc.). Videoband das Label für 2-3 Sekunden.
- Entfernen Sie Blöcke AD aus dem Plastikbeutel mit Identifikation, die Maus und legen Sie sie in der Mitte des Käfigs, so dass sie deutlich auf der Videokamera sichtbar. Vergewissern Sie sich, ~ 1 cm of Raum zwischen jedem der Blöcke. Setzen Sie den Filter nach oben zurück auf den Käfig. Starten Sie den Timer und Video für 30 Sekunden.
- Nach 30 sec, stoppen Sie die Aufnahme, und entfernen Sie die Blöcke aus dem Käfig und legt sie zurück in den Plastikbeutel.
- Handschuhe wechseln und fahren Sie dann mit der nächsten Maus, Wiederholung des gleichen Verfahrens für den ersten Versuch verwendet. Tun Sie dies für insgesamt 6 Studien für jede Maus dafür, dass es eine inter-Testintervall von ~ 5 min.
- Am 7. Versuch, den gleichen Vorgang für die Versuche 1-6, außer zu bringen, anstatt Block D von der Maus den eigenen Käfig hinzufügen Block E von einer anderen Maus Käfig, so dass die Maus auf die Blöcke A, B, und C aus seiner ausgesetzt eigenen Käfig und Block E von einer anderen Maus Käfig. Hinweis im Labor Buch, dessen Block E jede Maus an und stell wo Block E ist in jeder Maus Käfig (zB ABCE oder AEBC) platziert ausgesetzt. Nehmen Block E von einer Maus des gleichen Geschlechts, aber nicht von einem ursprünglichen cagemate. Videotape für 30 sek.
- Nach den 7 Studien zurück Tieren zu einem neuen sauberen Käfig mit ihren ursprünglichen Käfiggefährten. Sauber Blöcke im Test mit einem milden Reinigungsmittel und Wasser verwendet und an der Luft trocknen für den Einsatz in späteren Tests.
4. Gewöhnung / Entwöhnung
- Führen Sie die Gewöhnung / Entwöhnung Test in einer ähnlichen Weise wie die Block-Test aber statt mit Blöcken, die den Geruch einer Maus haben, verwenden Gewebekassetten halten Baumwolle mit verschiedenen Paaren von Extrakten duftend.
- Führen Sie die Schritte 3.1-3.4 mit einem einzigen, fusselfreien Tuch Kartusche statt der Blöcke.
- Gewöhnen Mäuse in den Testraum.
- Die duftenden Gewebekassetten herzustellen, in einem separaten Raum. Setzen Sie einen kleinen Wattebausch in einen sauberen Patrone und fügen Sie dann 5 ul-Extrakt (zB Mandelextrakt) in die Baumwolle. Lassen Sie die Patrone oben über der Baumwolle und in einer eigenen Box oder Tasche mit dem Duft markiert.
- Machen Sie dasselbe Verfahren foder eine zweite Duft (zB Anis-Extrakt). Handschuhe zwischen Umgang mit verschiedenen Düften ändern. Sicherstellen, dass der Wattebausch ist vollständig in das Gewebe Kartusche eingeschlossen. HINWEIS: Exposed Fasern aus dem Wattebausch kann dazu führen, das Tier, das Interesse an der Wattebausch zum Nisten Zwecke statt der Duft selbst haben.
- Dann folgen Sie den Schritten von 3,6 bis 3,10 mit einem duftenden Gewebekassette für die ersten sechs Studien, die zweite Duftpatrone Gewebe für die siebte Studie.
5. Analyse der Videobänder
- Für den Block und Gewöhnung / Entwöhnung Tests haben eine Rater blind für experimentelle Bedingung messen die Zeit damit verbracht, schnüffeln jeden Block, mit Sniffing definiert als Nasen Kontakt mit diesem Block. Falls gewünscht, messen andere Verhaltensweisen wie Zeit, um die neuen Block (E) während des Test 7 und die Gesamtaktivität (die Anzahl der Bewegungen entlang der Länge und Breite des Heimkäfig) während jedes Test nähern. Ergebnis der aufgewendeten Zeit ein Schnüffelnd Zeit, sich von dem Videoband mit einer Stoppuhr zu nähern.
- Ebenso für die Gewöhnung / Entwöhnung Test, haben ein Rater blind für experimentelle Bedingung messen die Zeit damit verbracht, schnupperte in die Patrone, die Zeit, die Patrone, und der Bewegungsaktivität zu nähern.
6. Statistik
- Analysieren Sie den Test mit Pellet begraben Nichtparametrische Statistik, da die Latenzzeit des Pellets dazu tendieren, Heterogenität der Varianz zeigen, zu finden. Mitteln die Latenz um das Pellet in 3-5 Tagen zu lokalisieren und dann vergleichen Sie zwischen Gruppen von Mäusen mit Hilfe eines Mann-Whitney-U-Test. Ähnlich zur Oberflächen Pellet Teil des Tests analysieren Latenz, um das Pellet zu finden unter Verwendung eines Mann-Whitney-U-Test, um Genotypen zu vergleichen.
- Für den Block Test, Analyse der Daten von Test 7 (Einführung der neuen duftenden Block). Typischerweise beschäftigen nichtparametrische Analysen, um Heterogenität der Varianz erklären. Um Unterschiede in der Zeit analysieren verbrachte schnüffeln the Roman Block als auch Zeit, um die Blöcke für verschiedene Versuchsgruppen nähern, verwenden Sie den Mann-Whitney-U-Test. Verwenden Sie den Wilcoxon-Test zu Zeit verbrachte Sniffing den Roman Block zu Zeit verbrachte schnüffeln die bekannten Blöcke zu vergleichen.
- Für die Gewöhnung / Dishabituation Test analysiert Verhalten para auf Versuchen 1, 6 und 7, ähnlich zu früheren Studien 20. Wenn Mäuse zeigen wenig bis kein Schnüffeln, verwenden Sie nicht-parametrische Analysen.
Representative Results
Die vergrabenen Pellet Block und Gewöhnung / Dishabituation Tests sind sehr vorteilhaft Auswertungen des Geruchssinns bei Mäusen. Unter Verwendung dieser Tests haben wir signifikante Veränderungen in den Geruchssinn in mehreren genetischen Mausmodellen der Parkinson-Krankheit, einschließlich alpha-Synuclein-überexprimierenden (Thy1-ASYN) 18 und ATP13A2 Knockout-Mäusen gefunden. Beide Thy1-ASYN und ATP13A2 Knockout-Mäuse länger dauern, bis das Pellet begraben als die Kontrollen 18 zu finden. Abbildungen 1-3 zeigen Daten aus Wildtyp-und Knockout-Mäusen ATP13A2 gesammelt. In der vergrabenen Pellet-Test, ATP13A2 Knockout-Mäuse zeigen eine erhöhte Latenzzeit, um die vergrabene Pellet Vergleich zum Wildtyp Kontrollmäusen (Abbildung 1) zu finden. Im Block Test sowohl Wildtyp-und Knockout-Mäusen ATP13A2 schnüffeln den Roman Block von einer anderen Maus Käfig verglichen, um Blöcke von zu Hause Käfig (Abbildung 2). In der Gewöhnung / Entwöhnung Testwildtyp-Mäusen zeigen, Gewöhnung an einen Geruch und dann erhöht, wenn ein Roman schnüffelt Geruch wird eingeführt (Abbildung 3).
Abbildung 1. Buried Pellet-Test. Latenz, um das Pellet in Wildtyp-(n = 10) und ATP13A2 KO (n = 14) bei 20-27 m Alter zu finden. * P <0,05, Mann-Whitney-U
Abbildung 2. Blockprüfung Zeit belauscht das neue Block (E) in der Blocktest in Wildtyp-(n = 10) und ATP13A2 KO (n = 12) weiblichen Mäusen bei 20 -. 27m alt. ΔΔ eine p <0,01 im Vergleich zu den Blöcken A, B und C aus dem gleichen Genotyp. Mann-Whitney U
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Abbildung 3. Die Gewöhnung / Entwöhnung Test. Mittlere Zeit sniffing eine Duftpatrone in Wildtyp-Mäusen (Alter 9 m, n = 7) auf 6 Versuche und die Einführung einer Patrone mit einem neuen Duft auf Probe 7.
Discussion
Jede der in dieser Studie beschriebenen Tests messen verschiedene Aspekte der Riech in Mäusen. Die vergrabene Pellet-Test misst die Lebensmittel Motivation Aspekt des Geruchssinns, die Prüfung der Fähigkeit von Hunger (Lebensmittel beschränkt ist, nicht Nahrung entzogen) Mäusen, um eine schmackhafte Stück gesüßt Getreide unter Betten begraben zu erkennen. Der Block Test misst mehr der soziale Aspekt der Riechfunktion, die Prüfung der Fähigkeit von Mäusen, zwischen ihren eigenen Duft und die eines Artgenossen zu unterscheiden. Die Gewöhnung / Entwöhnung Test bewertet die Fähigkeit der Maus, zwischen bekannten und neuartigen, harmlosen Düften zu unterscheiden. Mit mehreren Tests ist wichtig, bei der Charakterisierung eines neuen Modells, weil Anomalien in der Lebensmittel Motivation oder Angst könnte in mutierten Mäusen beobachtet im Vergleich zu Kontrollen Unterschiede beitragen. Zum Beispiel, wenn nur der Block Test durchgeführt und verringerte Schnüffeln des Blocks, der den Geruch eines anderen Maus beobachtet wurde, ist es unklar, ob eine Olfactcher Defizit oder eine verbesserte Reaktion auf die Angst vor Artgenossen, die auf die Vermeidung von diesem Block führen kann. Wenn mehrere Tests durchgeführt und Defizite in allen Tests beobachtet, es unterstützt nachdrücklich eine Interpretation der Geruchsminderung. Allerdings, wenn Unterschiede in nur einem Test, nicht aber die anderen beobachtet, dann kann es zu einer Geruchsminderung subtiler sein, aber es ist unerlässlich, um auszuschließen, andere Erklärungen (dh, erweiterte Angst oder reduzierte Nahrungs Motivation). Weitere wichtige Faktoren im Auge zu behalten, wenn die Prüfung Riechfunktion Mäuse gehören die Hintergrundstamm und Geschlecht der Mäuse. Unterschiedlichen genetischen Hintergrund Stämme (dh C57BL / 6, DBA, etc.) können tief greifende Auswirkungen auf das Verhalten der Maus daher, empfiehlt es sich, jedes Protokoll in Wildtyp-Mäusen aus dem gleichen Hintergrund vor der Durchführung des gesamten Experiments anzupassen. Es wird auch empfohlen, dass männliche und weibliche Mäuse getrennt voneinander getestet, da das männliche olfaktorischen Systems hoch istly empfindlich auf Frauen in Östrus und olfaktorische Erkennung einer Frau in Östrus konnte mit der Leistung in allen drei Tests stören.
Einige Schritte sind absolut entscheidend, wenn bei der Prüfung Geruchssinn bei Mäusen zu folgen. Es ist wichtig, bewusst die Gerüche der Experimentator an die Tiere einzuführen ist. Tragen von Handschuhen für die Verfahren ist wesentlich und häufigen Wechseln der Handschuhe zwischen Tieren erforderlich ist. Es ist immer eine gute Übung für den Experimentator nicht nach Köln oder Parfüm auf den Geruchssinn Testtage tragen. Obwohl einige Teile des Verfahrens unflexibel sind, gibt es andere Teile, die modifiziert und angepaßt werden kann, ohne die Gültigkeit oder die Empfindlichkeit des Tests. Zum Beispiel kann die Anzahl der Gewöhnungsversuche erhöht oder verringert werden, je nach Stamm von Mäusen getestet und wie schnell sie auf die Stimuli zu gewöhnen. Die Haupteinschränkung dieser Tests ist, dass sie alle durch eine Form der Motivation angetrieben, dass es Nahrungsmittel oder sozialen, dasses schwierig, völlig aus, Anomalien in der Motivation als Erklärung, wenn eine veränderte Reaktion beobachtet. Dies kann durch Analysieren von zusätzlichen Parametern, wie Aktivität während des Testens und der Zeit auf Reize Ansatz minimiert werden.
Einmal gemeistert, können die Tests leicht bei der Prüfung des Phänotyps der neuen Mausmodellen von neurodegenerativen Erkrankungen eingesetzt werden. Darüber hinaus können die Tests, die die höchste Macht haben in präklinischen Studien testet potentielle Therapeutika enthalten sein (für ein Beispiel siehe ref. 25).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cap'n Crunch | Quaker Oats | 30000065310 | |
| Wooden Blocks | Lara's Crafts | 10144 | |
| Almond Flavor Extract | Kroger | 011110664716 | |
| Anise Flavor Extract | Kroger | 011110615619 | |
| Banana Flavor Extract | Kroger | 011110669919 | |
| Coconut Flavor Extract | Kroger | 011110669889 | |
| Lemon Flavor Extract | Kroger | 011110669957 | |
| Orange Flavor Extract | Kroger | 0011110669964 | |
| Tissue Cartridges | Sigma-Aldrich | Z672122-500EA | Manufactured by Simport no: M490-2 |
| Cotton Balls | Kroger | 11110793119 | |
| Mouse Cages | Ancare | 19 x 29 x 12.7 cm | |
| Camcorder | Sony | HDR-HC9 | |
| MiniDV Tapes | Sony DVC premium | 27242523432 | 60 minute long play |
References
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