Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

تحريض وتقييم خلل الحركة الناجم عن ليفودوبا في نموذج الفئران لمرض باركنسون

Published: October 14, 2021 doi: 10.3791/62970
Automatic Translation
1, 1, 1,2
1Department of Translational Neuroscience, College of Human Medicine, Michigan State University, 2Hauenstein Neuroscience Center, Mercy Health Saint Mary's

Summary

توضح هذه المقالة طرق تحفيز وتقييم خلل الحركة الناجم عن ليفودوبا في نموذج الفئران لمرض باركنسون. يقدم البروتوكول معلومات مفصلة بشأن شدة وتواتر مجموعة من السلوكيات خلل الحركة ، سواء خلل التوتر أو فرط الحركة ، مما يوفر أداة موثوقة لاختبار العلاجات التي تستهدف هذه الحاجة الطبية غير الملباة.

Abstract

لا يزال ليفودوبا (L-DOPA) هو العلاج القياسي الذهبي المستخدم لعلاج الأعراض الحركية لمرض باركنسون (PD). ومع ذلك ، فإن الحركات اللاإرادية غير المرغوب فيها المعروفة باسم خلل الحركة الناجم عن L-DOPA (LIDs) تتطور مع الاستخدام المطول لهذا السلائف الدوبامين. تشير التقديرات إلى أن حدوث LIDs يتصاعد إلى ما يقرب من 90٪ من الأفراد المصابين بمرض باركنسون في غضون 10-15 سنة من العلاج. يتطلب فهم آليات هذا المرض وتطوير علاجات جديدة وفعالة مضادة لخلل الحركة نمذجة متسقة ودقيقة للاختبار قبل السريري للتدخلات العلاجية. يتم عرض طريقة مفصلة للحث الموثوق به والتصنيف الشامل ل LIDs بعد الآفة النيجيرية التي يسببها 6-OHDA في نموذج الفئران من PD هنا. يوفر تقييم LID الذي يمكن الاعتماد عليه في الفئران أداة قوية يمكن استخدامها بسهولة عبر المختبرات لاختبار العلاجات الناشئة التي تركز على تقليل أو القضاء على هذا العبء المشترك الناجم عن العلاج للأفراد المصابين بمرض باركنسون.

Introduction

على الرغم من مرور أكثر من 50 عاما منذ أن تم تقديم ليفودوبا (L-DOPA) لأول مرة كعلاج للأفراد الذين يعانون من PD 1,2 ، إلا أنه لا يزال بشكل ملحوظ العلاج الأكثر فعالية للأعراض الحركية الباركنسونية. تنبع الأعراض الحركية السريرية المرتبطة ب PD من فقدان الخلايا العصبية الدوبامين (DA) في المادة السوداء (SN) pars compacta ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الدوبامين المتاح في المخطط. L-DOPA يعيد بشكل فعال مستويات DA المخططة ، مما يؤدي إلى فائدة حركية في وقت مبكر من المرض 3,4. في غير الوقت المناسب ، مع العلاج على المدى الطويل ، فإن معظم الأفراد الذين يعانون من مرض باركنسون سيصابون بخلل الحركة الناجم عن L-DOPA (LID) ، بما في ذلك الرقاص ، خلل التوتر العضلي ، و athetosis ، والتي غالبا ما تؤثر بشكل كبير على أنشطة الحياة اليومية 5,6,7.

في حين توجد العديد من النماذج السلوكية ل LID في القوارض ، فإن الاختلافات في النمذجة والتقييم السلوكي ل LIDs قد أثارت الشكوك حول إمكانية تكرار النتائج بين المختبرات وكذلك موثوقية هذه الأدوات التجريبية لأبحاث PD قبل السريرية. تم تطوير البروتوكول الحالي بالتعاون مع أخصائي اضطراب الحركة السريرية8 ، وهو طريقة مباشرة لتحريض LID وتصنيفه وهو مناسب للاستخدام في نموذج الفئران من PD باستخدام 6-hydroxydopamine (6-OHDA) الناجم عن آفة nigral أحادية الجانب 9,10. يتضمن مقياس تصنيف LID المقدم هنا تسجيل درجات لكل من شدة وتواتر السلوك خلل الحركة في مختلف أجزاء الجسم الفردية. كما يتم توفير المعلومات ذات الصلة فيما يتعلق بتحسين سير العمل للتجارب والرعاية والتعامل المناسبين مع الحيوانات المصابة بالشلل الرعاش وعسر الحركة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تم الحفاظ على الحيوانات المعروضة هنا والتعامل معها وفقا للمبادئ التوجيهية المؤسسية. تمت الموافقة على جميع الإجراءات الحيوانية من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية بجامعة ولاية ميشيغان (IACUC) وفقا للوائح الفيدرالية ولوائح الولاية.

1. تأكيد خال من المخدرات لحالة آفة 6-OHDA

  1. اختبار تعليق الذيل الوضعي11,12,13
    ملاحظة: تقييم حالة الآفة على الأقل 1 أسبوع بعد تحريض آفة 6-OHDA (انظر9،10،35 للحصول على تفاصيل حول الآفة) في الموضوعات التجريبية (على سبيل المثال ، ذكر أو أنثى ، البالغين Sprague Dawley أو فيشر 344 الفئران).
    1. الفئران على ارتفاع حوالي 6 سم فوق قفصها ، مع الاحتفاظ بها بقوة في قاعدة الذيل ، لمدة 5 ثوان تقريبا.
    2. سجل اتجاه التواء الجسم ك + لحيوان آفة بنجاح التواء على النقيض من الجانب الآفة و - لعدم وجود التواء أو التواء في كلا الاتجاهين.
    3. ملاحظة: هذه الاختبارات اختيارية ولكن يوصى بها. انظر14،15،16،17 للحصول على خيارات / اختلافات إضافية للاختبار الخالي من المخدرات.
  2. اختبار سحب ضبط الخطوة (مقتبس من16)
    ملاحظة: تقييم حالة الآفة على الأقل 1 أسبوع بعد تحريض آفة 6-OHDA من جانب واحد في الموضوعات التجريبية (على سبيل المثال ، ذكر أو أنثى ، أو فئران Sprague Dawley البالغة أو Fisher 344).
    1. امسك الفئران من قاعدة ذيله ، ورفع القدمين الخلفيتين عن السطح بمقدار 6 سم تقريبا ؛ اسحب للخلف عبر سطح مستو وأملس ولكن ليس زلقا ، ~ 75 سم ، أكثر من 5-10 ثوان.
    2. مراقبة وتسجيل عدد حركات ضبط التنصت / الخطوة لكل مقدمة على مدى ثلاثة اختبارات متكررة.
    3. سجل الموضوع على أنه + للآفة الأحادية الجانب الناجحة عندما يتم ملاحظة 0-2 صنابير forepaw على الجانب المؤذي ، جنبا إلى جنب مع التنصت السريع (~ 10 صنابير) من forepaw ipsilateral إلى الجانب الآفة (على سبيل المثال ، الحيوانات التي آفت من جانب واحد على الجانب الأيسر تظهر عجز التنصت (0-2 صنابير) مع forepaw الأيمن المقابل).
    4. على العكس من ذلك ، سجل نقرا معتدلا إلى سريعا (5-10 نقرات) من كلا المخالب الأمامية على النحو التالي - للإشارة إلى حالة الآفة غير المكتملة أو غير المعروفة.
      ملاحظة: يمكن للحيوان القلق أن يظهر التنصت السريع / تعديل الخطوة حتى لو كان قد أصيب بنجاح. إذا كان هناك اشتباه في ذلك ، فضع الفئران مرة أخرى في قفص المنزل وأعد اختبارها بعد ≥30 دقيقة.

2. إعداد الكواشف والمستلزمات

  1. حدد L-3,4-dihydroxyphenylalanine methyl ester hydrochloride (levodopa أو L-DOPA) و benserazide hydrochloride ، وهو مثبط ديكاربوكسيلاز المحيطي (انظر جدول المواد) الجرعة ، وتردد التصنيف ، والجدول الزمني التجريبي المناسب للسؤال البحثي12,18,19,20 (الشكل 1).
    ملاحظة: يمكن طرح أسئلة استقصائية للبحث عن أي عدد من الأسئلة التي تتراوح بين السؤال عما إذا كان العلاج المحدد قد يقلل من LID الحالي أو يمنع تحريض LID. يمكنهم أيضا استكشاف ما إذا كانت الفعالية العلاجية تعتمد على جرعة ليفودوبا أو ما إذا كان تعبير LID و / أو الفعالية العلاجية يختلف اعتمادا على الجنس والأنواع وعمر الموضوع.

Figure 1
الشكل 1: مثال على الجدول الزمني للعلاج. مثال على الجدول الزمني لتصعيد جرعة L-DOPA من 12 أسبوعا في الطول الإجمالي ، مع 8 أسابيع من حقن L-DOPA تبدأ بعد 3 أسابيع من آفة 6-OHDA و 4 أسابيع بعد العلاج التجريبي. في هذا المثال ، يتم حقن L-DOPA تحت الجلد 5x في الأسبوع (من الاثنين إلى الجمعة) في نفس الوقت تقريبا كل يوم ، لمدة أسبوعين في كل جرعة L-DOPA الموصوفة (3 و 6 و 9 و 12 مجم / كجم). تتم تصنيفات LID السلوكية في الأيام 1 و 6 و 10 من كل مستوى جرعة L-DOPA. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. وزن الفئران أسبوعيا لحساب كمية الدواء المناسبة بناء على تغيرات الوزن المستمرة أثناء الدراسة.
    ملاحظة: بسبب زيادة النشاط في الفئران LID+ ، هناك احتمال لفقدان الوزن مع علاجات L-DOPA طويلة الأجل. إذا حدث فقدان الوزن ، فقم بتزويد الفئران بعلاجات كاملة من الناحية التغذوية ومستساغة للغاية (انظر جدول المواد) بعد حقن L-DOPA.
  2. احسب كمية L-DOPA و benserazide المطلوبة لكل تركيز أسبوعي ، ووزن الأليكوت المجفف بالتجميد لكل يوم من أيام الحقن ، وتخزينها في تركيبة لمدة 1-2 أسابيع عند -20 درجة مئوية في قوارير كهرمان زجاجية حتى يوم العلاج.
    ملاحظة: الجرعة المستهدفة هي 12 مغ/كغ أو 12 مغ L-DOPA/1000 غرام من وزن الجسم. ويرد في الملف التكميلي 1 مثال على حسابات تحديد كمية L-DOPA والمحلول الملحي اللازم لكل يوم من أيام الأسبوع باستخدام 12 مغ L-DOPA/kg من وزن الجسم عند حجم حقن قدره 1 سم مكعب/كغ من وزن الفئران.

3. إعداد الغرفة والقفص

  1. في اليوم الأول من علاج L-DOPA بعد 3-4 أسابيع من جراحة آفة 6-OHDA ، قم بنقل الفئران إلى مسكن واحد ، بما في ذلك التخصيب المعتمد من IACUC.
  2. الحفاظ على السكن الفردي طوال الدراسة لتجنب تدخل الأقران في التقييمات السلوكية.
  3. في أيام تصنيف LID ، ضع الأقفاص المنزلية على رف من الأسلاك الفولاذية ، يتم تشغيله بزاوية 45 درجة تقريبا للحصول على عرض مثالي للفئران (الشكل 2A). اقلب علامات التعريف (الشكل 2B) لأعلى وقم بإزالة زجاجات المياه ورفوف الطعام وجميع أنواع التخصيب في القفص (الشكل 2C) لتجنب التدخل في التقييمات السلوكية.

Figure 2
الشكل 2: مثال على القفص الذي تم إعداده لتصنيفات LID لتجارب الفئران واسعة النطاق. (أ) يمكن إعداد أقفاص متعددة لتصنيف LID باستخدام رفوف معدنية كبيرة تسمح بمشاهدة مثالية لكل. يجب أن تنتشر الأقفاص بزاوية 45 درجة مع بطاقات الهوية المقلوبة لأعلى (B) ، وإزالة الطعام وزجاجات المياه ومواد التعشيش وغيرها من مواد الإثراء للحد من الغموض البصري للفئران والانحرافات إلى الفئران أثناء فحص السلوكيات خلل الحركة (C). يجب أن تكون الرفوف المعدنية على بعد أمتار قليلة من أي جدار للسماح للمقيم بفحص الفئران في الجزء الأمامي أو الخلفي من القفص حسب الحاجة. من الضروري تسمية أجهزة التخصيب (على سبيل المثال ، منازل تراجع الفئران الحمراء C) ببطاقات هوية حيوانية فردية لاستبدالها في نفس القفص الذي أتت منه. هذا مهم بشكل خاص عند استخدام الحيوانات من مختلف الجنسين لعدم زيادة التوتر على الموضوعات التجريبية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

4. حقن ليفودوبا وتصنيف خلل الحركة

  1. الحقن تحت الجلد من L-DOPA21,22
    1. قبل الحقن اليومي ل L-DOPA مباشرة ، أضف الحجم المناسب من محلول ملحي معقم إلى مزيج L-DOPA و benserazide المجفف بالتجميد مسبقا في قارورة العنبر ورجه جيدا لمدة 10 ثوان (الخطوة 2.3).
      ملاحظة: حجم الحقن المستهدف هو 1 مل / 1000 غرام من وزن الجسم (مع 12 ملغ L-DOPA لكل مل). يعتمد حجم الملحة المعقمة على عدد الحيوانات في كل دراسة.
    2. املأ المحاقن الفردية (على سبيل المثال ، 1.0 أو 0.5 مل بإبرة 26 جم) بالحجم المطلوب لكل (1 مل / كجم من وزن الفئران) وقم بتسمية كل حقنة بهوية حيوانية فردية.
      ملاحظة: حافظ على حماية المحاقن المملوءة من الضوء في أكياس معقمة حتى وقت الحقن. L-DOPA يتأكسد بسرعة في وجود الأكسجين والضوء في بيئة مائية23،24،25،26.
    3. أحضر القفص الأول إلى مقعد الحقن.
    4. قم بإزالة الفئران من قفصها ووضعها على سطح الحقن.
    5. كبح جماح الرأس والكتفين بلطف على السطح الذي يستريح عليه الفئران براحة اليد غير المهيمنة.
    6. بلطف ، قم بقص الجلد على الظهر فوق لوح الكتف بالإبهام والسبابة لليد غير المهيمنة ، وحقن حجم L-DOPA باليد المهيمنة في المساحة تحت الجلد بين / أسفل الأصابع ، مع الحفاظ على الإبرة موازية للجسم قدر الإمكان لتجنب الحقن العضلي.
      ملاحظة: لا يتم تخدير الفئران قبل الحقن.
    7. تخلص من كل حقنة فردية مستخدمة في حاوية حادة.
    8. استبدل الفئران في قفصها الفردي وأضف علاجا كاملا من الناحية التغذوية باستثناء أيام تصنيف LID لتجنب التدخل في التقييمات السلوكية حتى بعد اكتمال التقييمات.
    9. اضبط المؤقت لمدة 1-2 دقيقة اعتمادا على وقت التقييم المطلوب وعدد الفئران في الدراسة في أيام التقييم. استرجع القفص التالي وحقن الفئران التالية عندما يشير المؤقت.
    10. كرر هذا ، حقن فأر واحد كل 1-2 دقيقة ، حتى يتم حقن جميع الفئران.
  2. تصنيف خلل الحركة الناجم عن ليفودوبا بعد الحقن
    1. قم بتقييم شدة (الجدول 1) والتردد (الجدول 2) لحركات خلل الحركة المضطربة وفرط الحركة في العدد المطلوب من النقاط الزمنية ، والتي يجب أن تشمل البداية الأولية لسلوك LID ، وسلوك الذروة ، ومرحلة الانخفاض (انظر الملف التكميلي 2 للحصول على مثال على ورقة سجل تصنيف LID).
    2. بالنسبة للذكور والإناث البالغين Sprague Dawley أو Fisher 344 الفئران ، وحجم عينة N = 40 الفئران ، تبدأ تصنيفات خلل الحركة بعد 20 دقيقة من أول حقن L-DOPA ، ثم على فترات 50 دقيقة حتى 220 أو 270 دقيقة بعد الحقن ، اعتمادا على الوقت الذي توقفت فيه سلوكيات LID في 90٪ -100٪ من الفئران.
    3. إذا كنت تستخدم فواصل تقييم مدتها 1 دقيقة، فقم بتعيين مؤقت لمدة 1 دقيقة. قيم الفئران الأولى لمدة دقيقة واحدة. انتقل إلى الفئران التالية وقيمها لمدة 1 دقيقة. استمر من خلال جميع الفئران ، مع تصنيف لمدة 1 دقيقة على فترات زمنية.
    4. ضع جهاز توقيت بجوار القفص بشكل واضح بحيث يمكن ملاحظة شدة سلوك LID (الجدول 1) أثناء تقدير تكرار أي سلوك معين (الجدول 2) خلال فترة التصنيف.
    5. بعد الانتهاء من التقييمات لأول نقطة زمنية ، ابدأ مرة أخرى مع الفئران الأولى في النقطة الزمنية التالية (على سبيل المثال ؛ 70 دقيقة بعد الحقن) واستمر في الفاصل الزمني المطلوب (على سبيل المثال ، كل 50 دقيقة) حتى يتم الانتهاء من جميع النقاط الزمنية.
      ملاحظة: نظرا لتداخل مهام حقن L-DOPA وتصنيف LID ، هناك حاجة إلى شخصين في أيام التصنيف ، أحدهما للحقن والآخر للتصنيفات السلوكية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يمكن أن تظهر LIDs في الفئران الباركنسون كمجموعة من الحركات اللاإرادية غير الطبيعية (AIMs) ، بما في ذلك السلوكيات المضطربة وفرط الحركة والنمطية. يتم عرض معايير تصنيف LID لمثل هذه السلوكيات هنا لتشمل كل من الشدة (الجدول 1) والتردد (الجدول 2). يوفر هذا درجة خطورة LID إجمالية لكل فأر تعكس كل من الجودة (الكثافة) وكمية الوقت الذي يقضيه في الانخراط (التردد) في هذه السلوكيات في كل نقطة زمنية للتصنيف. يتم حساب درجة شدة LID النهائية عن طريق ضرب درجة الشدة في درجة التكرار لكل مكون سلوكي. يتم توفير معايير تسجيل النقاط للسمات الفردية لسلوكيات LID هنا كأوصاف مكتوبة (الجدول 1-2) ، ويتم عرض الأمثلة كصور ثابتة مع تقارير مفصلة (الشكل 3) وكمقاطع فيديو (مقاطع فيديو متحركة 1-4). يتم توفير معلومات وصفية إضافية حول الحركات الفردية والتسجيل في أساطير الشكل.

يمكن ملاحظة تقييم شامل لتأثير أي علاج على تحسين سلوكيات LID بمرور الوقت باستخدام نهج تصعيد جرعة L-DOPA ، 12 أسبوعا في الطول الإجمالي ، مع 8 أسابيع من حقن L-DOPA بعد آفة 6-OHDA (الشكل 1). في هذا السيناريو ، يتم إعطاء L-DOPA 5x في الأسبوع (من الاثنين إلى الجمعة) لمدة 2 أسابيع في كل جرعة L-DOPA الموصوفة. توفر التصنيفات السلوكية التي تحدث في الأيام 1 و 6 و 10 من كل جرعة L-DOPA نهجا قويا لتقييم فعالية العلاج (الشكل 1). ومع ذلك ، قد يجد الباحثون أن الجداول الزمنية المتغيرة ومخططات الجرعات تجيب بشكل أفضل على أسئلتهم التجريبية. في الواقع ، يمكن أن تختلف جرعة L-DOPA و benserazide ، مثبط decarboxylase المحيطي ، اعتمادا على تجربة الباحث مع الجرعات و / أو الفرضيات التي سيتم اختبارها. وتجدر الإشارة إلى أن الجرعات الأكثر شيوعا من البنسيرازيد تتراوح بين 10-15 مغ/كغ، وهو ما يدعمه تقرير "تياراني - بينظير وآخرون" (2012)20 الذي يبين أن الآثار السلوكية المثلى ل L-DOPA توجد مع 10 مغ/كغ من البنسيرازيد، مع عدم وجود فائدة إضافية عند 15 مغ/كغ.

هناك طرق متعددة لتقديم وتحليل بيانات LID عند تحديد ما إذا كان علاج معين له تأثير ذي مغزى في تحسين هذا السلوك الشاذ. ويقدم الشكل 4 ألف مثالا على البيانات المقدمة على أنها جرعة الذروة LID على كامل الخط الزمني التجريبي. يمكن تعريف جرعة الذروة LID على أنها النقطة الزمنية التي يكون فيها متوسط درجة LID للمجموعة هو الأكبر. بدلا من ذلك ، يمكن للمرء الإبلاغ عن "الذروة المطلقة" ، وهي الحد الأقصى لذروة LID للحيوان بغض النظر عن وقت حدوثه خلال فترة التصنيف. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن فحص بيانات تصنيف LID خلال كل دورة زمنية يومية للتصنيف وتقديمها إما كبيانات مجموعة تجريبية و / أو رسمها لإظهار شدة LID لكل موضوع فردي في كل نقطة زمنية (الشكل 4B)19. يسمح هذا النهج الأخير بتقييم ما إذا كانت بعض العلاجات يمكن أن تقلل ، على سبيل المثال ، من إجمالي مقدار الوقت الذي يعرض فيه الشخص LID ، ولكن ليس بالضرورة أن يؤثر على شدة جرعة الذروة. أخيرا ، يمكن للمرء تحديد إجمالي درجات شدة LID على مدار جلسة التقييم بأكملها. بالنسبة لموضوع معين ، يتم جمع درجة شدة LID لكل نقطة زمنية لإنتاج درجة إجمالية لفترة التقييم هذه. يحاكي هذا النهج المساحة تحت تقديرات المنحنى ، والتي يمكن حسابها أيضا.

من الضروري أن نقدر أن بيانات تسجيل LID/AIMs، التي تم إنشاؤها باستخدام مقاييس التصنيف لتعيين قيم لشدة خلل الحركة و/أو مدته (الجدولان 1 و2)، هي بيانات ترتيبية. وبالتالي فإن الاختبارات الإحصائية الأكثر ملاءمة هي غير بارامترية. في حين لا يوجد اختبار غير بارامتري مكافئ مباشر للتحليل ثنائي الاتجاه للتباين ، يمكن تحليل بيانات LID باستخدام بدائل غير بارامترية ل ANOVA أحادية الاتجاه. على وجه التحديد ، يتم استخدام اختبار Kruskal-Wallis لإجراء مقارنات بين الموضوعات لمجموعتين مستقلتين أو أكثر. اختبار فريدمان هو بديل غير بارامتري ل ANOVA أحادي الاتجاه مع مقاييس متكررة تستخدم للمقارنات داخل الموضوعات. يتم استخدام كلاهما مع اختبارات ما بعد التخصيص (أي Dunn أو Dunn-Bonferroni) بعد اختبار Kruskal-Wallis أو Friedman الكبير. لفحص ما إذا كانت هناك اختلافات ذات مغزى بين مجموعتين مستقلتين ، يعتبر اختبار Mann-Whitney U المكافئ غير البارامتري لاختبار t المستقل28,29.

Figure 3
الشكل 3: صور إطار التجميد التي تظهر أمثلة على تسجيل كثافة LID في الفئران الباركنسونية. (أ) صورة تمثيلية لفأر باركنسون غير مصاب بخلل الحركة يعرض وضعية باركنسون منحنية في كثير من الأحيان في غياب خلل التوتر العضلي أو فرط الحركة. (ب) الفئران الباركنسون مع شدة LID خفيفة بشكل عام ، مما يشير إلى خلل التوتر العضلي في الطرف الأيمن الأيمن الخفيف إلى المعتدل ونقص خلل التوتر العضلي في الرقبة أو الجذع أو الطرف الخلفي ؛ في الفيديو المصاحب (فيديو الرسوم المتحركة 1) ، يمكن رؤية خلل الحركة الأمامي الأيمن صغير السعة (RFPD) والحركات الفموية اللسانية. (ج) الفئران الباركنسون مع خلل التوتر العضلي المعتدل في الرقبة والجذع (النص الغامق يتوافق مع الأسهم الاتجاهية التي تشير إلى الجذع الملتوي بزاوية 90 درجة). (د) الفئران الباركنسونية التي تعاني من خلل الحركة مع الرقبة الخفيفة وخلل التوتر العضلي المعتدل في الجذع ، وخلل التوتر العضلي في الطرف الأمامي الأيمن المعتدل إلى الشديد ؛ في الفيديو المصاحب (فيديو الرسوم المتحركة 3) ، يمكن ملاحظة RFPD ذات السعة المختلطة. (ه) الفئران الباركنسون ذات الرقبة المتوسطة إلى الشديدة وخلل التوتر العضلي الشديد في الجذع ، والطرف الخلفي الأيمن الشديد ، وخلل التوتر العضلي الأيمن المعتدل (يتوافق النص الغامق مع الأسهم الاتجاهية التي تشير إلى أن الجذع ملتوي ~ 180 درجة ؛ وهذا ملحوظ بشكل خاص في المثال رقم 2). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: مثال بيانات LID امتثل لأكثر من 8 أسابيع من تصنيفات LID مع جرعة L-DOPA المتصاعدة. (أ) ذروة جرعة LID شدة (80 دقيقة بعد L-DOPA) عبر الوقت والجرعات. (ب) دورة الوقت اليومي (20-170 دقيقة بعد L-DOPA). لكل جرعة ويوم ، تعكس الرسوم البيانية العليا متوسط ± SEM ؛ تعرض الرسوم البيانية السفلية استجابات الموضوعات الفردية بمرور الوقت. تم حساب الإحصاءات باستخدام Kruskal-Wallis مع اختبارات المقارنة المتعددة ل Dunn (للاختبارات بين الأشخاص) واختبارات Friedman مع اختبارات المقارنة المتعددة ل Dunn (للاختبارات داخل الموضوعات). الاختصارات: التحكم (Ctr) (n = 7) ؛ العلاج (Tx) (n = 10). تمت إعادة طباعة هذا الشكل وتكييفه بإذن من المرجع19. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

نقاط وصف
خلل التوتر العضلي في الرقبة 0 اي
1 إزاحة خفيفة للرأس ، عقدت لفترة ملحوظة (>10-20 ثانية) ؛ قد يكون متطرفا من الطبيعي
1.5 مزيج من خلل التوتر العضلي الخفيف والمعتدل
2 رأس مع إزاحة أكثر وضوحا (حوالي 90 درجة زاوية إلى الجسم) ؛ يبقى الرأس مسحوبا في اتجاه الحركة خلل التوتر
2.5 مزيج من خلل التوتر العضلي المعتدل والشديد
3 التواء شديد مستمر لعضلات الرقبة (زاوية >100 درجة بين الرأس والكتفين)
خلل التوتر العضلي الجذعي 0 اي
1 خلل التوتر العضلي الخفيف / التواء الجذع. فرق 45 درجة بين الجذع العلوي والسفلي ؛ عقد لفترة زمنية ملموسة (≥10-20 ثانية) وليس التنبؤ بالتناوب
1.5 مزيج من خلل التوتر العضلي الخفيف والمعتدل
2 خلل التوتر العضلي المعتدل / التواء الجذع. فرق 90 درجة بين الجذع العلوي والسفلي
2.5 مزيج من خلل التوتر العضلي المعتدل والشديد
3 خلل التوتر العضلي الشديد المستمر / الالتواء ، والمواقف الشبيهة ب "المفتاح" (تقترب من 180 درجة ؛ الرأس والقدمين في اتجاهين متعاكسين) ، غير قادر على التجول وقد يدخل في دوران لفة برميل
خلل التوتر العضلي الأمامي 0 اي
1 خفيف. وضع غير طبيعي للمعصم أو الأرقام ؛ إما قبضة مشدودة أو ساعد صلب ولكن ليس كلاهما عادة في وقت واحد
1.5 مزيج من خلل التوتر العضلي الخفيف والمعتدل
2 معتدل. قبضة مشدودة وطرف أمامي صلب مع عدم وجود ثبات لأسفل في وضع مفرط التمدد
2.5 مزيج من خلل التوتر العضلي المعتدل والشديد
3 شديد. قبضة مشدودة وساعد صلب مع فرط التمدد لأسفل
خلل التوتر العضلي 0 اي
1 عقد الطرف الخلفي بشكل معتدل في وضع غير طبيعي. الانثناء أو التمديد.
1.5 مزيج من خلل التوتر العضلي الخفيف والمعتدل
2 تمديد جامد معتدل أو ثني الأطراف الخلفية ؛ ث / س اللعب من الأرقام
2.5 مزيج من خلل التوتر العضلي المعتدل والشديد
3 وضعية صلبة شديدة من الأطراف مع فرط تمدد غير طبيعي +/- لعب الأرقام
خلل الحركة في الجبهة اليمنى (RFPD) 0 غائب
1 حركات سعة صغيرة ، أو تكرار بسيط من جانب إلى آخر ، أو مسح لأعلى ولأسفل في منطقة الوجه أو الفم ؛ أو النقر على جدار القفص أو القمامة
1.5 مزيج من حركات السعة الصغيرة والكبيرة ؛ الأكثر شيوعا
2 سعة كبيرة متكررة لأعلى ولأسفل حركات تنطوي على تمديد شديد للطرف الأمامي الأيمن ، تسحب لأسفل وعكس الرقبة
أورولينجوال 0 اي
1 في المقام الأول الفم المغلق فارغ (بلا هدف) مضغ ، طحن الأسنان
1.5 مضغ فارغ ، قد يكون هناك بعض نتوء اللسان ، عض متكرر في القمامة
2 بروز اللسان المتكرر البارز مع مضغ الفم المفتوح البارز
تمايل الرأس / الهزة 0 اي
1 الحاضر (التمايل المتكرر والإيقاعي للرأس (حوالي 4 هرتز))
المضغ المستمر للقمامة (CCL) 0 اي
1 الحاضر (المضغ المستمر للقمامة ؛ الهدف الموجه العض الهوسي أو مضغ القمامة ، التقاط القمامة بشكل متكرر ، مضغها ، إسقاطها ، التقاطها ، مضغها ، إسقاط القمامة)

الجدول 1: معايير تصنيف LID لشدة السلوكيات خلل التوتر أو فرط الحركة في الفئران باركنسون. توفر معايير التصنيف هذه مجموعة من مقاييس الشدة المتعلقة بجودة / شدة المواقف و / أو الحركات اللاإرادية غير الطبيعية للفئران. تصنف السمات المحددة الموصوفة للمواقف والسلوكيات بشكل عام على أنها خفيفة أو معتدلة أو شديدة ، مع توفير واصفات محددة هنا. يتم تحديد درجة الخطورة النهائية كناتج الشدة × التردد (الجدول 2).

نقاط وصف
0 غائب
1 متقطعة، < 50٪ من فترة المراقبة
2 متقطعة، ≥ 50٪ من فترة المراقبة
3 مستمر طوال فترة المراقبة بأكملها ولا ينقطع عن طريق النقر على القفص

الجدول 2: معايير تصنيف LID لتكرار السلوكيات خلل التوتر أو فرط الحركة. توفر هذه المعايير مقياسا كميا للمعدل الذي يحدث به أي سلوك معين أو يتكرر خلال فترة الملاحظة. هذا مهم في تقييم الشدة الإجمالية ، بالنظر إلى أن السلوك النادر يبرر درجة أقل حدة من السلوك المستمر. يتم تحديد درجة الخطورة النهائية كناتج الشدة (الجدول 1) × التردد.

فيديو متحرك 1: LID معتدل مع RFPD سعة صغيرة ومضغ مقدمة اليسار. الفئران باركنسون خلل الحركة مع عدم وجود خلل التوتر العضلي في الرقبة أو الجذع ، ولكن خلل التوتر العضلي الأيمن المعتدل ، لاحظ RFPD سعة صغيرة كحركة وميض متكررة سريعة من forepaw الأيمن. يعرض هذا الفأر أيضا سلوكا فمويا لغويا ينطوي على مضغ فارغ موجه إلى المخلب الأيسر. L-DOPA الجرعة: 12 مغ/كغ; تسجيل الفيديو ~ 70 دقيقة بعد الحقن. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الفيديو.

فيديو الرسوم المتحركة 2: خلل التوتر العضلي المعتدل في الجذع والرقبة. الفئران باركنسون خلل الحركة مع خلل التوتر العضلي المعتدل في الجذع والرقبة الذي يجسده الفرق 90 درجة في موضع الأطراف الأمامية والخلفية (انظر الرسم البياني في الشكل 2C). يعرض هذا الفئران أيضا استنشاقا نمطيا بارزا وعضا فارغا في بعض الأحيان على القمامة. L-DOPA الجرعة: 12 مغ/كغ; تسجيل الفيديو ~ 70 دقيقة بعد الحقن. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الفيديو.

فيديو متحرك 3: خلل التوتر العضلي الأيمن المعتدل إلى الشديد مع RFPD بسعة مختلطة. الفئران باركنسون خلل الحركة مع الرقبة الخفيفة وخلل التوتر العضلي الجذع المعتدل ، خلل التوتر العضلي الأيمن المعتدل إلى الشديد ، RFPD السعة المختلطة ينظر إليها على أنها حركات مسح أصغر بالقرب من الفم مختلطة مع سعة أكبر إلى أسفل سحب من الجبهة اليمنى. هذا الفئران لديه أيضا سلوك دوراني متكرر يمكن تحديده كميا بالإضافة إلى ملفات تعريف LID. L-DOPA الجرعة: 12 مغ/كغ; تسجيل الفيديو ~ 70 دقيقة بعد الحقن. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الفيديو.

فيديو متحرك 4: رأس بوب وحركات فموية لسانية مع نتوءات اللسان. الفئران باركنسون خلل الحركة مع خلل التوتر العضلي الحاد في الجذع و forepaw (خلل التوتر العضلي الخلفي غير مرئي) ، خلل التوتر العضلي في الرقبة المعتدل إلى الشديد ، وبوب الرأس المستمر مع نتوءات اللسان المستمرة. يشبه بوب الرأس الهزة 4 هرتز التي شوهدت في PD. ومع ذلك ، في الفئران ، لوحظ فقط في الفئران باركنسون خلل الحركة بعد إدارة L-DOPA. يحتوي هذا الفأر أيضا على RFPD بسعة مختلطة ، ينظر إليها على أنها حركات سعة أكثر أهمية في وقت مبكر من الفيديو وحركات صغيرة تشبه المسح بالقرب من الوجه ، وهي سمة من سمات RFPD ذات السعة الصغيرة التي شوهدت لاحقا. لوحظت حركة طفيفة على الطرف الأمامي المضطرب بشدة / الممتد في وقت مبكر من الفيديو. ومع ذلك ، يرتبط هذا بنشاط هزة الرأس والرقبة ولن يتم تصنيفه على أنه RFPD صغير السعة. عندما ينقر المراقب بقوة على القفص ، فإن سلوكيات LID هذه غير قابلة للانقطاع ، مما يشير إلى أن هذا هو LID شديد لا يمكن التغلب عليه بالدهشة. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الفيديو.

الملف التكميلي 1: مثال لحساب مبلغ L-DOPA. مثال على الحسابات لتحديد كمية L-DOPA والمحلول الملحي اللازم لكل يوم من أيام الأسبوع باستخدام 12 ملغ L-DOPA / كجم من وزن الجسم عند حجم حقن يبلغ 1 سم مكعب / كجم من وزن الفئران. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

الملف التكميلي 2: مثال على ورقة سجل تصنيف LID. يمكن استخدام هذه الورقة أو تكييفها لتسجيل كثافة LID ودرجات التكرار أثناء جلسات التقييم. يتم تحديد درجة الشدة النهائية كناتج الشدة (الجدول 1) × التردد (الجدول 2). يمكن أيضا استخدام مقاييس التصنيف هذه لتحديد LID كميا في الفئران30. يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تظهر هنا تفاصيل عن الحث القابل للتكرار وتصنيف LIDs في نموذج الفئران الباركنسونية بعد آفة 6-OHDA أحادية الجانب لنظام DA nigrostriatal. في حين كان يعتقد ذات مرة أن القوارض لم تطور LID وأن عدم التماثل الدوراني قد يكون تناظريا ل LID في الفئران31 ، فقد تم تمييز نماذج الفئران والفئران على مدى العقدين الماضيين وهي أداة مقبولة جيدا لأبحاث LID 15,32,33,34. البروتوكول المعروض هنا مفيد بشكل خاص للتصاميم التجريبية واسعة النطاق18,19. يوفر تفاصيل لتصنيف شدة وتواتر مجموعة من السلوكيات خلل الحركة ، سواء خلل التوتر أو فرط الحركة. ومن الجدير بالذكر أن الصور ومقاطع الفيديو مع الملاحظات التفصيلية المقابلة وتسجيل سلوكيات LID الخلل وفرط الحركة ستساعد في تقييم المجرب بعد إدارة L-DOPA. على الرغم من عدم تقديم مثال على كل هدف ممكن ، إلا أنه يتم تقديم مجموعة من السلوكيات التي تتراوح من خفيفة إلى معتدلة إلى شديدة كإطار لتقييم LID. تم توثيق هذا البروتوكول للمساعدة في تقييم العلاجات المختلفة في الفئران الباركنسونية19،35،36،37. إنه يزيد من مقاييس تصنيف القوارض المنشورة الأخرى التي تركز بشكل أساسي على مدة سلوكيات LID الموصوفة 33،38،39. علاوة على ذلك ، يسعى الإجراء المحدد إلى مواءمة طرق التسجيل في نموذج PD للفئران مع الممارسات الحالية التي تقيم LIDs في الرئيسيات غير البشرية (NHPs) ، نموذج PD القياسي40,41.

توجد عادة في أدبيات القوارض الباركنسون مقاييس تصنيف LID ، أو AIM التي تنطوي حصريا على فحص حدوث أو تواتر خلل الحركة في الأطراف (1) (على سبيل المثال ، الهزات الإيقاعية للطرف الأمامي المقابل للآفة33 ، أو الحركة السريعة وغير الهادفة للطرف الأمامي الذي يسيطر عليه نصف الكرة الآفة39) ؛ (2) خلل الحركة المحوري (على سبيل المثال ، التواء العضلات المحورية التي تؤثر على الرقبة والجذع والذيل33 ، أو التواء خلل التوتر في الرقبة والجذع المقابل لنصف الكرة39 الآف) ؛ و (3) خلل الحركة الفموي اللساني (على سبيل المثال ، الحركات المضغية للفم الفارغ مع نتوءات اللسان33 ، أو المضغ المتكرر أو نتوءات اللسان عندما يكون فم الفئران فارغا وليس على اتصال بأي كائن39). يتم إعطاء هذه الفئات السلوكية الثلاث درجة شدة بناء على تواترها خلال فترة الملاحظة. ثم يتم دمج درجة الخطورة التي تمثل مقدار الوقت الذي يقضيه الحيوان في إظهار هذه السلوكيات ، في كثير من الأحيان دون توصيف لجودة السلوك ، في درجة ALO النهائية (المحورية والأطراف والفموية اللسانية).

في المقابل ، يوفر البروتوكول الحالي مقياسا أكثر تفصيلا لا يسمح فقط بتقييم AIMs العالمي ، ولكنه يتيح أيضا فحص AIMs في أجزاء الجسم المستقلة (أي الرقبة والجذع والطرف الأمامي والطرف الخلفي والفم) ، وشدة / جودة AIM التي يتم تقييمها ، والتمييز بين خلل التوتر العضلي والسلوكيات الحركية المفرطة ، وكما هو الحال مع المقاييس الأخرى ، يتضمن تواتر حدوث أي AIM معين. الهدف العام هو السماح بإجراء تقييم شامل لسلوك LID المعبر عنه في كل موضوع. على سبيل المثال ، بالنسبة للقراءة السلوكية المفردة لخلل التوتر العضلي في الجذع ، فإن الفئران التي تظهر خلل التوتر العضلي الخفيف في الجذع (أي الفرق 45 درجة بين الجذع العلوي والسفلي ، وليس التنبؤ بسلوك الدوران) لفترة مراقبة كاملة تختلف اختلافا كبيرا عن الفئران التي تظهر خلل التوتر العضلي الحاد في الجذع (أي خلل التوتر العضلي الشديد المستمر / الالتواء ، والموقف الشبيه بالمفتاحية ، ويقترب من 180 درجة ؛ الرأس والقدمين في اتجاهين متعاكسين ، غير قادر على التنقل) للملاحظة بأكملها. علاوة على ذلك ، بالنظر إلى التمثيل الطبوغرافي لجسم الفئران في المخطط ، فإن التمييز بين السمات الفردية ل LIDs يمكن أن يكون مفيدا36.

عنصر آخر من هذا البروتوكول للنظر فيه بعناية هو التصميم التجريبي لتصعيد جرعات L-DOPA على مدار دورة زمنية طويلة (على سبيل المثال ، 8 أسابيع) (الشكل 1). دراسة تستخدم جرعات منخفضة فقط من L-DOPA (على سبيل المثال ، 3-6 ملغ / كغ) و / أو إعطاء الجرعة المفضلة لفترة قصيرة (على سبيل المثال ، 2-4 أسابيع) قد تظهر أدلة على تحسين LID مع التدخل العلاجي في الفئران باركنسون ؛ ومع ذلك ، فإن أهمية هذه الدراسات للأفراد المصابين بمرض باركنسون ، حيث غالبا ما تكون الإدارة المزمنة وتصعيد الجرعة ضرورية ، أمر مشكوك فيه. ويمكن اقتراح مثل هذه البروتوكولات العلاجية المتباينة بين التحقيقات قبل السريرية والسريرية لتكمن وراء الافتقار إلى الفعالية التي شوهدت في التجارب السريرية التي أجريت على الأدوية التي أظهرت نتائج واعدة في دراسات القوارض قبل السريرية.

في حين أن البروتوكول المعروض هنا يوفر تعليمات حول نهج شامل لتصنيف LID في الفئران الباركنسونية وقد تم إنشاء نموذج الفئران من LID كنموذج موثوق به من LID السريري 3,15,38,42,43 ، هناك قيود متأصلة على أي نموذج. النماذج الحيوانية هي أدوات مفيدة في محاكاة سمات معينة للأمراض البشرية وإجراء تنبؤات حول ، على سبيل المثال ، التأثير الذي قد يحدثه التدخل العلاجي على مجموعة من ميزات المرض. إحدى ميزات نماذج LID قبل السريرية التي تناقش عادة كقيد محتمل هي أن الفئران تتطلب استنفاد DA كبير للتعبير عن LID. بالإضافة إلى ذلك ، غالبا ما يشار إلى أن LID يتطور بسرعة أكبر في نماذج القوارض و NHP مقارنة بالمرضى ، وبالتالي فإن خصائص النموذج هذه لا تعكس LID السريري. ومع ذلك ، غالبا ما يتم التقليل من تقدير أنه بغض النظر عن الأنواع (أي الرئيسيات البشرية أو غير البشرية أو القوارض) ، فإن الفقدان شبه الكامل لتعصيب DA المخططة مطلوب بشكل عام حتى يظهر LID. بمجرد إعطاء L-DOPA للأشخاص الذين يعانون من استنفاد DA الشرطي الشديد ، يتم تحفيز LID 1,19,38,44,45,46. الميزة الثانية التي عززت الشكوك تجاه نماذج القوارض من LID تأتي من التوقع بأن العلامات العصبية ل LID يجب أن تشبه المظاهر الفيزيائية ل LID التي شوهدت في الرئيسيات (أي البشرية وغير البشرية). في الواقع ، يختلف ظهور الحركات غير الطبيعية المصنفة على أنها LIDs في الفئران في الميزات عن تلك التي شوهدت في الرئيسيات (على سبيل المثال ، رقص الرقصات في الرئيسيات مقابل الصورة النمطية / فرط الحركة في القوارض). في حين أنه من خارج هذه المقالة معالجة هذا الموضوع بشكل شامل ، باختصار ، فإن مثل هذه الاختلافات في العلامات بين الأنواع تستند إلى حقيقة أن البشر معتادون على القدمين ، وغير الرئيسيات متكررة ذات قدمين ، والقوارض رباعية الأضلاع43,46. وبالتالي ، فإن الأنواع المختلفة لها ذخيرة محددة من السلوكيات التي تتجلى في هياكل عظمية ومفصلية وعضلية محددة ويتم تعديلها بواسطة أنظمة عصبية خاصة بالأنواع43. وبناء على ذلك، ينبغي أن تستند النمذجة الحيوانية للأعراض الشبيهة بالإنسان في المقام الأول إلى توقع التشابه الوظيفي بدلا من الهوية المادية43. إن تفسير النتائج المستخلصة من النماذج الحيوانية مع توخي الحذر الواجب كان وسيظل يقدم تنبؤات قيمة لعلاج الأمراض.

في حين أن هناك حاليا دواء واحد معتمد من إدارة الأغذية والعقاقير لعلاج LID في PD ، أمانتادين ، والتدخل الجراحي ل DBS يمكن أن يحسن LID ، فإن الفعالية والتحمل ليسا مثاليين ، ولن يكون جميع المرضى مؤهلين لجراحة DBS. كما استعرض ببلاغة من قبل سينسي وزملاؤه47 ، هناك فكرة أعرب عنها البعض بأن الأفراد المصابين ب PD يفضلون أن يكونوا ON (أي يعانون من الفائدة الحركية ل L-DOPA) مع خلل الحركة بدلا من OFF. كما يقول هؤلاء المؤلفون بشكل مؤثر: "الحقيقة الأعمق هي أن المرضى يفضلون كثيرا أن يكونوا على قيد الحياة دون خلل الحركة. وبوصفنا باحثين وأطباء، ينبغي لنا أن نطمح إلى جعل هذا الهدف حقيقة واقعة. وتحقيقا لهذه الغاية ، يجب تشجيع الأبحاث الانتقالية حول LID ومتابعتها باستمرار. " في السعي لتحقيق هذا الهدف ، نقدم طريقتنا في تحريض وتصنيف LID. تم تصميم مقياس التصنيف الخاص بنا للجمع بين مجموعة من مقاييس الكثافة المتعلقة بجودة / شدة AIMs ويشير إلى مقدار الوقت الذي يتم فيه عرض مجموعة متنوعة من سمات خلل الحركة. القصد من هذا النموذج هو السماح بتحديد قيمة رقمية تعكس بدقة شدة LID مع مراعاة كل من الشدة والتردد. علاوة على ذلك ، تشير هذه القيمة إلى شدة LID ليس فقط بشكل منهجي ولكن في إشارة إلى أجزاء معينة من الجسم. من خلال هذا النموذج، نهدف إلى ضمان إمكانية اختبار العلاجات التجريبية بدقة لقدرتها على تعديل خلل الحركة الناجم عن ليفودوبا.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ولم يعلن عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgments

نريد أن نعترف بنضالات جميع المصابين بمرض باركنسون والقوة والمرونة التي يظهرونها كل يوم ، وخاصة الأب المحبوب ل KSC ، مارك ستيس. تم دعم العمل الممثل هنا من قبل المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (NS090107 ، NS110398) وبرنامج المنح البحثية الدولية لمؤسسة مرض باركنسون ، وهو الآن مؤسسة باركنسون. ونود أيضا أن نعرب عن تقديرنا لمولي فاندرفيرب على مساعدتها التحريرية الممتازة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
 100 Minutes Digital Timer Staples 1111764
 Compass CX Compact Scale Ohaus 30428202
5-(2-aminoethyl)-1,2,4-benzenetriol, monohydrobromide Cayman Chemicals 25330 6-OHDA is a catecholaminergic neurotoxin that is used to induce dopaminergic lesions and parkinsonian symptoms in rodents.
Allentown cages Allentown, LLC Rat900 Allentown cages provide the ability to view the rats from all sides.
BD Allergist Trays with Permanently Attached Needle BD BD 305540 For subcutaneous L-DOPA injections
Benserazide hydrochloride Sigma-Aldrich B7283 Benserazide is a peripheral decarboxylase inhibitor used with L-DOPA to to induce dyskinesia in rodent models of PD.
Glass amber scintillation vials Thermo Scientific B7921 Used for storage of L-DOPA/benserazide at -20 °C until mixed with sterile saline.
L-3,4-Dihydroxyphenylalanine methyl ester hydrochloride Sigma-Aldrich D1507 L-3,4-Dihydroxyphenylalanine methyl ester is a precursor to L-DOPA that crosses the blood-brain barrierand use to treat parkinsonian symptoms in rodents.
Paper Mate Sharpwriter Mechanical Pencils Staples 107250
Rodent nutritionally complete enrichment treats Bio-Serv F05478
Round Ice Bucket with Lid, 2.5 L Corning 432129
Standard Plastic Clipboard Staples 1227770
Steel wired 6' long movable shelving units Uline H9488 Width/Height can be adjusted to need/number of rats per experiment
Sterile Saline 0.9% Covidien/Argyle 1020 For mixing with L-DOPA/benserazide prior to subcutaneous injections.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cotzias, G. C., Papavasiliou, P. S., Gellene, R. L-dopa in parkinson's syndrome. New England Journal of Medicine. 281, 272 (1969).
  2. Yahr, M. D., Duvoisin, R. C., Schear, M. J., Barrett, R. E., Hoehn, M. M. Treatment of parkinsonism with levodopa. Archives of Neurology. 21 (4), 343-354 (1969).
  3. Bastide, M. F., et al. Pathophysiology of L-dopa-induced motor and non-motor complications in Parkinson's disease. Progress in Neurobiology. 132, 96-168 (2015).
  4. Sellnow, R. C., et al. Regulation of dopamine neurotransmission from serotonergic neurons by ectopic expression of the dopamine D2 autoreceptor blocks levodopa-induced dyskinesia. Acta Neuropathologica Communications. 7 (1), 8 (2019).
  5. Bastide, M. F., Bezard, E. L-dopa induced dyskinesia in Parkinson's disease]. Bulletin de l'Académie Nationale de Médecine. 199 (2-3), 201-212 (2015).
  6. Hauser, R. A., et al. ADS-5102 (Amantadine) extended-release capsules for levodopa-induced dyskinesia in Parkinson's Disease (EASE LID 2 study): Interim results of an open-label safety study. Journal of Parkinson's Disease. 7 (3), 511-522 (2017).
  7. Huot, P., Johnston, T. H., Koprich, J. B., Fox, S. H., Brotchie, J. M. The pharmacology of L-DOPA-induced dyskinesia in Parkinson's disease. Pharmacological Reviews. 65 (1), 171-222 (2013).
  8. Steece-Collier, K., et al. Embryonic mesencephalic grafts increase levodopa-induced forelimb hyperkinesia in parkinsonian rats. Movement Disorders. 18 (12), 1442-1454 (2003).
  9. Thiele, S. L., Warre, R., Nash, J. E. Development of a unilaterally-lesioned 6-OHDA mouse model of Parkinson's disease. Journal of Visualized Experiments. (60), e3234 (2012).
  10. Simola, N., Morelli, M., Carta, A. R. The 6-hydroxydopamine model of Parkinson's disease. Neurotoxicity Research. 11 (3-4), 151-167 (2007).
  11. Borlongan, C. V., Hida, H., Nishino, H. Early assessment of motor dysfunctions aids in successful occlusion of the middle cerebral artery. Neuroreport. 9 (16), 3615-3621 (1998).
  12. Fleming, S. M. Behavioral outcome measures for the assessment of sensorimotor function in animal models of movement disorders. International Review of Neurobiology. 89, 57-65 (2009).
  13. Borlongan, C. V., Sanberg, P. R. Elevated body swing test: a new behavioral parameter for rats with 6-hydroxydopamine-induced hemiparkinsonism. Journal of Neuroscience. 15 (7), Pt 2 5372-5378 (1995).
  14. Chang, J. W., Wachtel, S. R., Young, D., Kang, U. J. Biochemical and anatomical characterization of forepaw adjusting steps in rat models of Parkinson's disease: studies on medial forebrain bundle and striatal lesions. Neuroscience. 88 (2), 617-628 (1999).
  15. Lundblad, M., et al. Pharmacological validation of behavioural measures of akinesia and dyskinesia in a rat model of Parkinson's disease. European Journal of Neuroscience. 15 (1), 120-132 (2002).
  16. Olsson, M., Nikkhah, G., Bentlage, C., Bjorklund, A. Forelimb akinesia in the rat Parkinson model: differential effects of dopamine agonists and nigral transplants as assessed by a new stepping test. Journal of Neuroscience. 15 (5), Pt 2 3863-3875 (1995).
  17. Monville, C., Torres, E. M., Dunnett, S. B. Comparison of incremental and accelerating protocols of the rotarod test for the assessment of motor deficits in the 6-OHDA model. Journal of Neuroscience Methods. 158 (2), 219-223 (2006).
  18. Steece-Collier, K., et al. Striatal Nurr1, but not FosB expression links a levodopa-induced dyskinesia phenotype to genotype in Fisher 344 vs. Lewis hemiparkinsonian rats. Experimental Neurology. 330, 113327 (2020).
  19. Steece-Collier, K., et al. Genetic silencing of striatal CaV1.3 prevents and ameliorates levodopa dyskinesia. Movement Disorders. 34 (5), 697-707 (2019).
  20. Tayarani-Binazir, K. A., Jackson, M. J., Strang, I., Jairaj, M., Rose, S., Jenner, P. Benserazide dosing regimen affects the response to L-3,4-dihydroxyphenylalanine in the 6-hydroxydopamine-lesioned rat. Behavioral Pharmacology. 23 (2), 126-133 (2012).
  21. Lindgren, H. S., Rylander, D., Ohlin, K. E., Lundblad, M., Cenci, M. A. The "motor complication syndrome" in rats with 6-OHDA lesions treated chronically with L-DOPA: relation to dose and route of administration. Behavioural Brain Research. 177 (1), 150-159 (2007).
  22. Suckow, M. A., Stevens, K. A., Wilson, R. P. American College of Laboratory Animal Medicine series xvii. , Academic Press/Elsevier. London; Waltham, MA. 1268 (2012).
  23. Zhou, Y. Z., Alany, R. G., Chuang, V., Wen, J. Studies of the Rate Constant of l-DOPA Oxidation and Decarboxylation by HPLC. Chromatographia. 75, 597-606 (2012).
  24. Stroomer, A. E., Overmars, H., Abeling, N. G., van Gennip, A. H. Simultaneous determination of acidic 3,4-dihydroxyphenylalanine metabolites and 5-hydroxyindole-3-acetic acid in urine by high-performance liquid chromatography. Clinical Chemistry. 36 (10), 1834-1837 (1990).
  25. PubChem Compound Summary for CID 6047, Levodopa. , Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Levodopa (2021).
  26. Merck. The Merck Index 13th edn. , Entry# 5485 (2021).
  27. Ortner, N. J., et al. Lower affinity of isradipine for L-Type Ca(2+) channels during substantia nigra dopamine neuron-like activity: Implications for neuroprotection in Parkinson's Disease. Journal of Neuroscience. 37 (228), 6761-6777 (2017).
  28. Hazra, A., Gogtay, N. Biostatistics series module 3: Comparing groups: Numerical variables. Indian Journal of Dermatology. 61 (3), 251-260 (2016).
  29. Mishra, P., Pandey, C. M., Singh, U., Keshri, A., Sabaretnam, M. Selection of appropriate statistical methods for data analysis. Annals of Cardiac Anaesthesia. 22 (3), 297-301 (2019).
  30. Divito, C. B., et al. Loss of VGLUT3 produces circadian-dependent hyperdopaminergia and ameliorates motor dysfunction and l-Dopa-Mediated dyskinesias in a model of Parkinson's Disease. Journal of Neuroscience. 35 (45), 14983-14999 (2015).
  31. Henry, B., Crossman, A. R., Brotchie, J. M. Characterization of enhanced behavioral responses to L-DOPA following repeated administration in the 6-hydroxydopamine-lesioned rat model of Parkinson's disease. Experimental Neurology. 151 (2), 334-342 (1998).
  32. Andersson, M., Hilbertson, A., Cenci, M. A. Striatal fosB expression is causally linked with l-DOPA-induced abnormal involuntary movements and the associated upregulation of striatal prodynorphin mRNA in a rat model of Parkinson's disease. Neurobiology of Disease. 6 (6), 461-474 (1999).
  33. Cenci, M. A., Lee, C. S., Bjorklund, A. L-DOPA-induced dyskinesia in the rat is associated with striatal overexpression of prodynorphin- and glutamic acid decarboxylase mRNA. European Journal of Neuroscience. 10 (8), 2694-2706 (1998).
  34. Dekundy, A., Lundblad, M., Danysz, W., Cenci, M. A. Modulation of L-DOPA-induced abnormal involuntary movements by clinically tested compounds: further validation of the rat dyskinesia model. Behavioural Brain Research. 179 (1), 76-89 (2007).
  35. Collier, T. J., et al. Interrogating the aged striatum: robust survival of grafted dopamine neurons in aging rats produces inferior behavioral recovery and evidence of impaired integration. Neurobiology of Disease. 77, 191-203 (2015).
  36. Maries, E., et al. Focal not widespread grafts induce novel dyskinetic behavior in parkinsonian rats. Neurobiology of Disease. 21 (1), 165-180 (2006).
  37. Mercado, N. M., et al. The BDNF Val66Met polymorphism (rs6265) enhances dopamine neuron graft efficacy and side-effect liability in rs6265 knock-in rats. Neurobiology of Disease. 148, 105175 (2021).
  38. Cenci, M. A., Crossman, A. R. Animal models of l-dopa-induced dyskinesia in Parkinson's disease. Movement Disorders. 33 (6), 889-899 (2018).
  39. Lindenbach, D. Behavioral and cellular modulation of L-DOPA-induced dyskinesia by beta-adrenoceptor blockade in the 6-hydroxydopamine-lesioned rat. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 337 (3), 755-765 (2011).
  40. Petzinger, G. M. Reliability and validity of a new global dyskinesia rating scale in the MPTP-lesioned non-human primate. Movement Disorders. 16 (2), 202-207 (2001).
  41. Fox, S. H., Johnston, T. H., Li, Q., Brotchie, J., Bezard, E. A critique of available scales and presentation of the Non-Human Primate Dyskinesia Rating Scale. Movement Disorders. 27 (11), 1373-1378 (2012).
  42. Cenci, M. A., Ohlin, K. E. Rodent models of treatment-induced motor complications in Parkinson's disease. Parkinsonism & Related Disorders. 15, Suppl 4 13-17 (2009).
  43. Cenci, M. A., Whishaw, I. Q., Schallert, T. Animal models of neurological deficits: how relevant is the rat. Nature Reviews: Neuroscience. 3 (7), 574-579 (2002).
  44. Zhang, Y., et al. Aberrant restoration of spines and their synapses in L-DOPA-induced dyskinesia: involvement of corticostriatal but not thalamostriatal synapses. Journal of Neuroscience. 33 (28), 11655-11667 (2013).
  45. Konradi, C., et al. Transcriptome analysis in a rat model of L-DOPA-induced dyskinesia. Neurobiology of Disease. 17 (2), 219-236 (2004).
  46. Morin, N., Jourdain, V. A., Di Paolo, T. Modeling dyskinesia in animal models of Parkinson disease. Experimental Neurology. 256, 105-116 (2014).
  47. Cenci, M. A., Riggare, S., Pahwa, R., Eidelberg, D., Hauser, R. A. Dyskinesia matters. Movement Disorders. 35 (3), 392-396 (2020).

Tags

علم الأعصاب ، العدد 176 ، القيمة الفارغة ، العدد
تحريض وتقييم خلل الحركة الناجم عن ليفودوبا في نموذج الفئران لمرض باركنسون
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Caulfield, M. E., Stancati, J. A.,… More

Caulfield, M. E., Stancati, J. A., Steece-Collier, K. Induction and Assessment of Levodopa-induced Dyskinesias in a Rat Model of Parkinson's Disease. J. Vis. Exp. (176), e62970, doi:10.3791/62970 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter