Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

אינדוקציה והערכה של דיסקינזיות הנגרמות על ידי לבודופה במודל חולדות של מחלת פרקינסון

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

מאמר זה מתאר שיטות להשרה ולהערכה של דיסקינזיות הנגרמות על ידי לבודופה במודל חולדה של מחלת פרקינסון. הפרוטוקול מציע מידע מפורט לגבי העוצמה והתדירות של מגוון התנהגויות דיסקינטיות, הן דיסטוניות והן היפרקינטיות, ומספק כלי אמין לבדיקת טיפולים המכוונים לצורך רפואי זה שטרם קיבל מענה.

Abstract

לבודופה (L-DOPA) נותרה הטיפול הסטנדרטי המשמש לטיפול בתסמינים מוטוריים של מחלת פרקינסון (PD). עם זאת, תנועות לא רצוניות לא רצויות הידועות בשם דיסקינזיות הנגרמות על ידי L-DOPA (LIDs) מתפתחות עם שימוש ממושך במבשר דופמין זה. ההערכה היא כי שכיחות ה-LIDs עולה לכ-90% מהאנשים עם מחלת פרקינסון תוך 10-15 שנות טיפול. הבנת המנגנונים של מחלה זו ופיתוח טיפולים אנטי-דיסקינזיים חדשניים ויעילים כאחד דורשת מודלים עקביים ומדויקים לבדיקה פרה-קלינית של התערבויות טיפוליות. שיטה מפורטת לאינדוקציה אמינה ודירוג מקיף של LIDs בעקבות נגעים ניגרליים הנגרמים על ידי 6-OHDA במודל חולדה של מחלת פרקינסון מוצגת כאן. הערכת LID מהימנה בחולדות מספקת כלי רב עוצמה שניתן להשתמש בו בקלות במעבדות שונות כדי לבחון טיפולים מתפתחים המתמקדים בהפחתת או ביטול הנטל הנפוץ הזה המושרה על ידי טיפול עבור אנשים עם מחלת פרקינסון.

Introduction

למרות שעברו יותר מ -50 שנה מאז שלבודופה (L-DOPA) הוצגה לראשונה כטיפול באנשים עם פרקינסון 1,2, היא נותרה באופן מדהים הטיפול היעיל ביותר לתסמינים מוטוריים של פרקינסון. הסימפטומים המוטוריים הקליניים הקשורים לפרקינסון נובעים מאובדן של נוירוני דופמין (DA) ב- substantia nigra (SN) pars compacta, וכתוצאה מכך הירידה הדרמטית בדופמין הזמין בסטריאטום. L-DOPA משחזר ביעילות את רמות ה-DA של הסטריאטים, וכתוצאה מכך התועלת המוטורית בשלב מוקדם של המחלה 3,4. באופן לא מתאים, עם טיפול ארוך טווח, רוב האנשים עם מחלת פרקינסון יפתחו דיסקינזיות המושרות על ידי L-DOPA (LID), כולל כוריאה, דיסטוניה ואטתוזיס, שלעתים קרובות משפיעות באופן משמעותי על פעילויות של חיי היומיום 5,6,7.

בעוד שקיימים מספר מודלים התנהגותיים של LID במכרסמים, הבדלים במודלים ובהערכה התנהגותית של LIDs הטילו ספק ביכולת השכפול של התוצאות בין מעבדות, כמו גם באמינותם של כלים ניסיוניים אלה למחקרי PD פרה-קליניים. הפרוטוקול הנוכחי, שפותח בשיתוף עם מומחה להפרעות תנועה קליניות8, הוא שיטה פשוטה לאינדוקציה ודירוג של LID והוא מתאים לשימוש במודל חולדות של מחלת פרקינסון המשתמשת ב-6-הידרוקסידופאמין (6-OHDA) המושרה על ידי נגע ניגרלי חד-צדדי 9,10. סולם דירוג LID המסופק כאן כולל ניקוד הן עבור העוצמה והן עבור התדירות של התנהגות דיסקינטית בחלקי גוף בודדים שונים. כמו כן, ניתן מידע רלוונטי לגבי אופטימיזציה של תהליכי עבודה של ניסויים וטיפול נאותים בבעלי חיים פרקינסון ודיסקינטיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

בעלי החיים שהוצגו כאן נשמרו וטופלו בהתאם להנחיות המוסדיות. כל ההליכים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת מישיגן (IACUC) בהתאם לתקנות הפדרליות והמדינתיות.

1. אישור ללא תרופות על מצב הנגע 6-OHDA

  1. מבחן לתליית זנב יציב 11,12,13
    הערה: הערך את מצב הנגע לפחות שבוע לאחר אינדוקציה של נגע 6-OHDA (ראה 9,10,35 לפרטים על הנגע) בנבדקים ניסיוניים (למשל, זכר או נקבה, ספראג דאולי בוגר או פישר 344 חולדות).
    1. תלו את החולדה כ-6 ס"מ מעל הכלוב שלה, כשהיא אוחזת בחוזקה בבסיס הזנב, במשך כ-5 שניות.
    2. רשום את כיוון ההתפתלות של הגוף כ+ עבור בעל חיים שנגע בהצלחה מתפתל בניגוד לצד הנגע ו - מחוסר פיתול או פיתול לשני הכיוונים.
    3. הערה: בדיקות אלה הן אופציונליות אך מומלצות. ראה 14,15,16,17 לאפשרויות/וריאציות נוספות של בדיקה ללא סמים.
  2. בדיקת גרירה להתאמת שלבים (מותאמתמ-16)
    הערה: הערך את מצב הנגע לפחות שבוע אחד לאחר אינדוקציה חד-צדדית של נגע 6-OHDA בנבדקים ניסיוניים (למשל, זכר או נקבה, ספראג דאולי בוגר או פישר 344 חולדות).
    1. החזיקו את החולדה על בסיס הזנב שלה, והרימו את הרגליים האחוריות מעל פני השטח בכ-6 ס"מ; גרור אחורה על פני משטח שטוח, חלק אך לא חלקלק, ~ 75 ס"מ, מעל 5-10 שניות.
    2. שימו לב ותעדו את מספר תנועות ההקשה/התאמת הצעדים של כל אחת מהן במשך שלוש בדיקות חוזרות ונשנות.
    3. דרג את הנבדק כ+ עבור נגע חד-צדדי מוצלח כאשר נצפו 0-2 ברזים קדמיים נגדיים לצד הנגע, יחד עם הקשה מהירה (כ-10 ברזים) מה-ipsilateral הקדמי לצד הנגע (לדוגמה, בעלי חיים הנגעים באופן חד צדדי בצד שמאל מראים גירעון הקשה (0-2 ברזים) עם הפנס הימני הקונטרה-צדדי).
    4. לעומת זאת, ציון הקשה בינוני עד מהיר (5-10 הקשות) משני המבשרים כמו - כדי להצביע על מצב נגע לא שלם או לא ידוע.
      הערה: בעל חיים חרד יכול להראות הקשה מהירה / התאמת צעדים גם אם נגע בהצלחה. אם יש חשד לכך, הניחו את החולדה בחזרה בכלוב הביתי שלהם ובדקו שוב ≥30 דקות מאוחר יותר.

2. הכנת ריאגנטים ואספקה

  1. קביעת L-3,4-דיהידרוקסיפנילאלנין מתיל אסטר הידרוכלוריד (לבודופה או L-DOPA) ובנסרזיד הידרוכלוריד, מינון מעכב דקרבוקסילאז היקפי (ראו טבלת חומרים), תדירות דירוג וציר זמן ניסיוני המתאים לשאלה הניסיונית 12,18,19,20 (איור 1).
    הערה: ניתן להציג שאלות ניסיוניות כדי לחפש כל מספר של שאלות, החל מלשאול אם טיפול מסוים עשוי להפחית את ה- LID הקיים או למנוע אינדוקציה של LID. הם יכולים גם לחקור אם היעילות הטיפולית תלויה במינון של לבודופה או האם ביטוי LID ו /או יעילות טיפולית משתנים בהתאם למין, למין ולגיל של הנושא.

Figure 1
איור 1: דוגמה לציר הזמן של הטיפול. ציר זמן לדוגמה של הסלמת מינון L-DOPA של 12 שבועות באורך כולל, עם 8 שבועות של זריקות L-DOPA המתחילות 3 שבועות לאחר נגע 6-OHDA ו-4 שבועות לאחר טיפול ניסיוני. בדוגמה זו, L-DOPA מוזרק באופן תת עורי 5x בשבוע (שני עד שישי) בערך באותה שעה בכל יום, במשך שבועיים בכל מינון L-DOPA שנקבע (3, 6, 9 ו-12 מ"ג/ק"ג). דירוגי LID התנהגותיים מתקיימים בימים 1, 6 ו-10 של כל רמת מינון L-DOPA. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

  1. שקלו חולדות מדי שבוע כדי לחשב את כמות התרופות המתאימה על סמך השינויים המתמשכים במשקל במהלך המחקר.
    הערה: בשל פעילות מוגברת בחולדות LID+, קיים פוטנציאל לירידה במשקל עם טיפולי L-DOPA ארוכי טווח. אם מתרחשת ירידה במשקל, ספקו לחולדות פינוקים מלאים מבחינה תזונתית וטעימים מאוד (ראו טבלת חומרים) לאחר זריקות L-DOPA.
  2. חשב את כמות ה- L-DOPA וה- benserazide הנדרשת עבור כל ריכוז שבועי, שקילת אליקוטים ליופיליים לכל יום של הזרקה, ואחסון בשילוב למשך 1-2 שבועות בטמפרטורה של -20 מעלות צלזיוס בבקבוקוני ענבר זכוכית עד ליום הטיפול.
    הערה: מינון היעד הוא 12 מ"ג/ק"ג או 12 מ"ג L-DOPA/1000 גרם משקל גוף. דוגמה לחישובים לקביעת כמות ה-L-DOPA והמלח הדרושים לכל יום בשבוע באמצעות משקל גוף של 12 מ"ג L-DOPA/kg בנפח הזרקה של 1 סמ"ק/ק"ג של משקל חולדה ניתנת בקובץ משלים 1.

3. הקמת חדר וכלוב

  1. ביום הראשון של טיפול L-DOPA 3-4 שבועות לאחר ניתוח נגע 6-OHDA, להעביר חולדות לדיור יחיד, כולל העשרה שאושרה על ידי IACUC.
  2. שמור על דיור יחיד לאורך כל המחקר כדי למנוע התערבות עמיתים בהערכות התנהגותיות.
  3. בימי דירוג LID, הניחו את הכלובים הביתיים על מתלה חוטי פלדה, שהופעלו בזווית של כ-45° לצפייה מיטבית בחולדה (איור 2A). הפכו את תגי הזיהוי (איור 2B) כלפי מעלה והסירו בקבוקי מים, מדפי מזון וכל סוגי ההעשרה בכלוב (איור 2C) כדי למנוע הפרעה להערכות התנהגותיות.

Figure 2
איור 2: דוגמה לכלוב שהוגדר עבור דירוגי LID של ניסויי חולדות בקנה מידה גדול. (A) ניתן להגדיר מספר כלובים לדירוג LID באמצעות מתלי מתכת גדולים המאפשרים צפייה אופטימלית של כל בעל חיים. יש לפרוס את הכלובים זה מזה בזווית של 45° עם תעודות זהות הפוכות כלפי מעלה (B), מזון, בקבוקי מים, חומרי קינון והעשרה אחרת כדי להגביל את הטשטוש החזותי של החולדה ואת הסחות הדעת של החולדה תוך בחינת התנהגויות דיסקינטיות (C). מתלי המתכת צריכים להיות במרחק מטרים ספורים מכל קיר כדי לאפשר למקצב לבחון את החולדה בחלק הקדמי או האחורי של הכלוב לפי הצורך. חיוני לסמן מנגנוני העשרה (למשל, C - בתי נסיגה של חולדות אדומות) עם תעודות זהות בודדות של בעלי חיים כדי להחליף אותם באותו כלוב שממנו הם הגיעו. זה חשוב במיוחד כאשר משתמשים בבעלי חיים ממינים שונים לא כדי להגביר את הלחץ על הנבדקים הניסיוניים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

4. זריקות לבודופה ודירוג דיסקינזיה

  1. זריקות תת עוריות של L-DOPA 21,22
    1. מיד לפני ההזרקה היומית של L-DOPA, הוסיפו את הנפח המתאים של מלח סטרילי לתערובת L-DOPA ובנסרזיד במשקל מראש בבקבוקון הענברי וניערו היטב במשך 10 שניות (שלב 2.3).
      הערה: נפח הזרקת המטרה הוא 1 מ"ל / 1000 גרם משקל גוף (עם 12 מ"ג L-DOPA לכל מ"ל). נפח המלוח הסטרילי יהיה תלוי במספר בעלי החיים בכל מחקר.
    2. מלאו מזרקים בודדים (למשל, 1.0 או 0.5 מ"ל במחט של 26 גרם) בנפח הנדרש עבור כל חיה (משקל חולדה של 1 מ"ל/ק"ג) ותייגו כל מזרק בזיהוי בעלי חיים בודדים.
      הערה: שמור על המזרקים הממולאים מוגנים מפני אור בשקיות סטריליות עד למועד ההזרקה. L-DOPA מתחמצן במהירות בנוכחות חמצן ואור בסביבה מימית 23,24,25,26.
    3. הביאו את הכלוב הראשון לספסל ההזרקה.
    4. מוציאים את החולדה מהכלוב שלה ומניחים אותה על משטח ההזרקה.
    5. לרסן בעדינות את הראש והכתפיים כנגד המשטח שעליו מונחת החולדה עם כף היד הלא דומיננטית.
    6. בעדינות, יש לקשקש את העור על הגב תוך שמירה על עצם השכמה עם האגודל והאצבע הקדמית של היד הלא דומיננטית, להזריק נפח L-DOPA עם היד הדומיננטית לתוך הרווח התת עורי שבין / מתחת לאצבעות, תוך שמירה על המחט מקבילה ככל האפשר לגוף כדי למנוע הזרקה תוך שרירית.
      הערה: החולדות אינן מורדמות לפני ההזרקה.
    7. השליכו כל מזרק משומש במיכל של שארפ.
    8. החליפו את החולדה בכלוב האינדיבידואלי שלה והוסיפו חטיפים מלאים מבחינה תזונתית למעט בימי דירוג LID כדי למנוע הפרעה להערכות ההתנהגותיות עד לאחר השלמת הדירוגים.
    9. הגדר את הטיימר למשך 1-2 דקות בהתאם לזמן הדירוג הרצוי ולמספר החולדות במחקר בימי הדירוג. שלפו את הכלוב הבא והזריקו את החולדה הבאה כאשר הטיימר מציין.
    10. חזרו על כך, וזרקו חולדה אחת כל 1-2 דקות, עד שכל החולדות מוזרקות.
  2. דירוג דיסקינזיה המושרה על ידי לבודופה לאחר ההזרקה
    1. דרג את העוצמה (טבלה 1) והתדירות (טבלה 2) של תנועות דיסקינזיה דיסטוניות והיפרקינטיות במספר הרצוי של נקודות זמן, אשר אמורות לכלול את ההתחלה הראשונית של התנהגות LID, התנהגות שיא ושלב הירידה (ראה קובץ משלים 2 לדוגמה של גיליון יומן דירוג LID).
    2. עבור חולדות ספראג דאולי או פישר 344 בוגרות זכר ונקבה, וגודל מדגם של N = 40 חולדות, התחילו את דירוגי הדיסקינזיה 20 דקות לאחר הזרקת L-DOPA הראשונה, ולאחר מכן במרווחים של 50 דקות עד 220 או 270 דקות לאחר ההזרקה, תלוי מתי התנהגויות ה-LID הופסקו ב-90%-100% מהחולדות.
    3. אם אתה משתמש במרווחי דירוג של דקה אחת, הגדר טיימר למשך דקה אחת. דרגו את החולדה הראשונה למשך דקה אחת. עברו לחולדה הבאה ודרגו אותה במשך דקה אחת. המשך דרך כל החולדות, דירוג עבור מרווחים של דקה אחת.
    4. יש טיימר ממוקם ליד הכלוב באופן גלוי כך שניתן יהיה לצפות בעוצמת ההתנהגות של LID (טבלה 1) תוך הערכת התדירות של כל התנהגות נתונה (טבלה 2) במהלך תקופת הדירוג.
    5. לאחר השלמת הדירוגים של נקודת הזמן הראשונה, התחילו שוב עם החולדה הראשונה בנקודת הזמן הבאה (למשל, 70 דקות לאחר ההזרקה) והמשיכו במרווח הרצוי (למשל, כל 50 דקות) עד להשלמת כל נקודות הזמן.
      הערה: בשל החפיפה של הזרקת L-DOPA ומשימות דירוג LID, יש צורך בשני אנשים בימי הדירוג, אחד להזרקה ואחד לדירוגים התנהגותיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

LIDs בחולדות פרקינסון יכולות להתבטא כמגוון של תנועות לא רצוניות חריגות (AIMs), כולל התנהגויות דיסטוניות, היפרקינטיות וסטריאוטיפיות. קריטריוני דירוג LID עבור התנהגויות כאלה מוצגים כאן כדי לכלול הן את העוצמה (טבלה 1) והן את התדירות (טבלה 2). זה מספק ציון חומרת LID כולל עבור כל חולדה המשקף הן את האיכות (העוצמה) והן את כמות הזמן המושקע במעורבות (תדירות) בהתנהגויות אלה בכל נקודת זמן של דירוג. ציון חומרת ה-LID הסופי מחושב על ידי הכפלת ציון העוצמה בציון התדירות עבור כל רכיב התנהגותי. קריטריוני ניקוד לתכונות בודדות של התנהגויות LID מובאים כאן כתיאורים כתובים (טבלה 1–2), ודוגמאות מוצגות כתמונות סטילס עם דוחות מפורטים (איור 3) וכסרטונים (סרטוני אנימציה 1–4). מידע תיאורי נוסף על תנועות וניקוד בודדים מובא באגדות האיור.

ניתן לראות הערכה מקיפה של ההשפעה של כל טיפול על פגיעה בהתנהגויות LID לאורך זמן באמצעות גישת הסלמת מינון L-DOPA, באורך כולל של 12 שבועות, עם 8 שבועות של זריקות L-DOPA לאחר נגעים של 6-OHDA (איור 1). בתרחיש זה, L-DOPA מקבל 5 פעמים בשבוע (שני עד שישי) במשך שבועיים בכל מינון L-DOPA שנקבע. דירוגים התנהגותיים המתרחשים בימים 1, 6 ו-10 של כל מינון L-DOPA מספקים גישה חזקה להערכת יעילות הטיפול (איור 1). עם זאת, חוקרים עשויים לגלות כי צירי זמן משתנים ותוכניות מינון עונים טוב יותר על שאלות הניסוי שלהם. ואכן, המינון של L-DOPA ובנסרזיד, מעכב הדקרבוקסילאז ההיקפי, יכול להשתנות בהתאם לניסיון של החוקר במינונים ו/או בהשערות שיש לבדוק. יש לציין כי המינונים הנפוצים ביותר של בנסרזיד הם בין 10-15 מ"ג/ק"ג, מה שנתמך על ידי הדו"ח של Tayarani-Binazir et al. (2012)20 מראה כי השפעות התנהגותיות אופטימליות של L-DOPA נמצאות עם 10 מ"ג/ק"ג של בנסרזיד, ללא תועלת נוספת של 15 מ"ג/ק"ג.

ישנן דרכים רבות להציג ולנתח נתוני LID כאשר קובעים אם לטיפול נתון יש השפעה משמעותית על התנהגות חריגה זו. איור 4A מספק דוגמה לנתונים המוצגים כמינון שיא של LID לאורך כל קו הזמן הניסיוני. ניתן להגדיר LID במינון שיא כנקודת הזמן שבה ציון ה-LID הממוצע הקבוצתי הוא הגבוה ביותר. לחלופין, ניתן לדווח על 'שיא מוחלט', שהוא ציון השיא המקסימלי של LID עבור בעל חיים ללא קשר לזמן שבו הוא מתרחש במהלך תקופת דירוג. בנוסף, ניתן לבחון את נתוני דירוג LID על פני כל קורס זמן דירוג יומי ולהציגם כנתוני קבוצת ניסוי ו/או להתוות אותם כדי להראות את חומרת ה-LID של הנבדק בכל נקודת זמן (איור 4B)19. גישה אחרונה זו מאפשרת הערכה האם טיפולים מסוימים יכולים להפחית, למשל, את משך הזמן הכולל שבו הנבדק מציג LID, אך לא בהכרח להשפיע על חומרת מינון השיא. לבסוף, ניתן לכמת את ציוני חומרת ה-LID הכוללים לאורך כל סשן הדירוג. עבור נושא נתון, ציון חומרת LID עבור כל נקודת זמן מסוכם כדי להפיק ציון כולל עבור אותה תקופת דירוג. גישה זו מחקה את השטח שמתחת לאומדני העקומה, שגם אותם ניתן לחשב.

חיוני להעריך שנתוני הניקוד של LID/AIMs, שנוצרו באמצעות סולמות דירוג להקצאת ערכים לחומרת דיסקינזיה ו/או למשך הזמן (טבלאות 1 ו-2), הם נתונים סידוריים. לכן המבחנים הסטטיסטיים המתאימים ביותר אינם פרמטריים. בעוד שאין מבחן שווה ערך ישיר לא פרמטרי לניתוח דו-כיווני של שונות, ניתן לנתח נתוני LID עם חלופות לא פרמטריות ל- ANOVA החד-כיווני. באופן ספציפי, מבחן קרוסקל-וואליס משמש להשוואות בין נושאים של שתי קבוצות עצמאיות או יותר. מבחן פרידמן הוא חלופה לא פרמטרית ל-ANOVA חד-כיווני עם מדדים חוזרים ונשנים המשמשים להשוואות בתוך הנבדקים. שניהם משמשים עם בדיקות פוסט-הוק (כלומר, דאן או דאן-בונפרוני) בעקבות מבחן קרוסקל-וואליס משמעותי או פרידמן. כדי לבחון אם ישנם הבדלים משמעותיים בין שתי קבוצות בלתי תלויות, מבחן מאן-וויטני U נחשב למקבילה הלא פרמטרית של מבחן t בלתי תלוי28,29.

Figure 3
איור 3: תמונות מסגרת הקפאה המציגות דוגמאות של ניקוד עוצמת LID בחולדות פרקינסון. (A) תמונה מייצגת של חולדה פרקינסון לא דיסקינטית המציגה את תנוחת הפרקינסון האופיינית לעתים קרובות בהיעדר דיסטוניה או היפרקינזיה. (B) חולדה פרקינסון עם חומרת LID קלה כללית, המעידה על דיסטוניה קדמית ימנית קלה עד בינונית וחוסר דיסטוניה בצוואר, בתא המטען או בדיסטוניה אחורית; בסרטון הנלווה (אנימציה וידאו 1), ניתן לראות דקינזיה ימנית באמפליטודה קטנה (RFPD) ותנועות אורולינגואליות. (C) חולדה פרקינסון עם דיסטוניה מתונה בצוואר ובגזע (טקסט מודגש מתאים לחיצים כיווניים המציינים גזע מעוות בזווית של 90°). (D) חולדה פרקינסון דיסקינטית עם צוואר מתון ודיסטוניה מתונה בתא המטען, דיסטוניה קדמית ימנית בינונית עד קשה; בסרטון הנלווה (אנימציה וידאו 3), ניתן לראות RFPD משרעת מעורבת. (E) חולדה פרקינסון עם צוואר בינוני עד חמור ודיסטוניה חמורה של תא המטען, דיסטוניה אחורית ימנית חמורה ודיסטוניה קדמית ימנית מתונה (טקסט מודגש תואם לחיצים כיווניים המציינים שהגזע מעוות ~180°; הדבר בולט במיוחד בדוגמה מס' 2). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 4
איור 4: נתוני LID לדוגמה תאמו במשך 8 שבועות של דירוגי LID עם החרפת מינון L-DOPA. (A) חומרת LID במינון שיא (80 דקות לאחר L-DOPA) לאורך זמן ומינונים. (B) קורס זמן יומי (20-170 דקות לאחר L-DOPA). עבור כל מנה ויום, הגרפים העליונים משקפים ממוצע ± SEM; הגרפים התחתונים מראים תגובות של נבדקים בודדים לאורך זמן. הנתונים הסטטיסטיים חושבו באמצעות קרוסקל-וואליס עם מבחני ההשוואה המרובים של דאן (עבור מבחנים בין נבדקים) ומבחני פרידמן עם מבחני ההשוואה המרובים של דאן (למבחנים בתוך הנבדקים). קיצורים: שליטה (Ctr) (n = 7); טיפול (Tx) (n = 10). נתון זה מודפס מחדש ומותאם באישור הפניה19. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

הציון תיאור
דיסטוניה של הצוואר 0 ללא
1 תזוזה קלה של הראש, מוחזקת לזמן ניכר (>10-20 שניות); עשוי להיות קיצוני של נורמלי
1.5 תערובת של דיסטוניה קלה ומתונה
2 ראש עם תזוזה בולטת יותר (כ-90° זווית לגוף); הראש נשאר משוך לכיוון התנועה הדיסטונית
2.5 תערובת של דיסטוניה בינונית וחמורה
3 פיתול חמור קבוע של שרירי הצוואר (זווית >100° בין הראש לכתפיים)
תא מטען דיסטוניה 0 ללא
1 דיסטוניה קלה/פיתול של תא המטען; הבדל של 45° בין פלג הגוף העליון לפלג הגוף התחתון; מוחזק לזמן ניכר (≥10-20 שניות) ולא מנבא סיבובים
1.5 תערובת של דיסטוניה קלה ומתונה
2 דיסטוניה/פיתול מתונים של תא המטען; הבדל של 90° בין פלג הגוף העליון לפלג הגוף התחתון
2.5 תערובת של דיסטוניה בינונית וחמורה
3 דיסטוניה/פיתולים חמורים מתמידים, תנוחה דמוית "חולץ פקקים" (המתקרבת ל-180 מעלות; ראש ורגליים בכיוונים מנוגדים), אינה מסוגלת לאמבולציה ועלולה להיכנס לסיבוב גלגול חבית
פורלימב דיסטוניה 0 ללא
1 מתון; תנוחה חריגה של פרק כף היד או הספרות; או אגרוף קפוץ או אמה קשיחה אך בדרך כלל לא שניהם בו זמנית
1.5 תערובת של דיסטוניה קלה ומתונה
2 מתון; אגרוף קפוץ ומצח קשיח ללא אחיזה כלפי מטה במצב היפר-אקסנט
2.5 תערובת של דיסטוניה בינונית וחמורה
3 חמור; אגרוף קפוץ ואמה קשיחה עם היפר-לחץ כלפי מטה
הינדלימב דיסטוניה 0 ללא
1 אחורית מוחזקת קלות בתנוחה לא תקינה; כיפוף או הרחבה.
1.5 תערובת של דיסטוניה קלה ומתונה
2 הרחבה נוקשה מתונה או כיפוף של אחורית; עם השמעת הספרות
2.5 תערובת של דיסטוניה בינונית וחמורה
3 יציבה נוקשה חמורה של הגפיים עם היפר-אקסטנציה חריגה +/- השמעת ספרות
ימין Forepaw Dyskinesia (RFPD) 0 נעדר
1 תנועות משרעת קטנות, פשוט חוזרות על עצמן מצד לצד, או ניגוב למעלה ולמטה באזור הפנים או הפה; או הקשה על קיר הכלוב או המלטה
1.5 תערובת של תנועות משרעת קטנות וגדולות; הנפוץ ביותר
2 משרעת גדולה חוזרת על עצמה תנועות למעלה ולמטה הכוללות הרחבה חמורה של הקדמי הימני, משיכות כלפי מטה ונגד הצוואר
אורולינגואל 0 ללא
1 בעיקר פה סגור לעיסה ריקה (חסרת תכלית), חריקת שיניים
1.5 לעיסה פנויה, ייתכן שיש בליטה מסוימת של הלשון, נשיכה חוזרת ונשנית של המלטה
2 בליטה בולטת של הלשון החוזרת על עצמה עם לעיסת פה פתוח בולטת
התנדנדות ראש/רעד 0 ללא
1 הווה (התנדנדות חוזרת וקצבית של הראש (כ-4 הרץ))
לעיסה מתמדת של המלטה (CCL) 0 ללא
1 הווה (לעיסה מתמדת של פסולת; המטרה מכוונת לנשוך אובססיבי או ללעוס של המלטה, להרים שוב ושוב, ללעוס, להפיל, להרים, ללעוס, להפיל פסולת)

טבלה 1: קריטריונים לדירוג LID עבור עוצמת התנהגויות דיסטוניות או היפרקינטיות בחולדות פרקינסון. קריטריוני דירוג אלה מספקים מגוון של מדדי עוצמה הקשורים לאיכות/חומרה של התנוחות ו/או התנועות הלא רצוניות החריגות של החולדה. תכונות ספציפיות המתוארות עבור תנוחות והתנהגויות מסווגות בדרך כלל כקלות, בינוניות או חמורות, עם תיאורים ספציפיים המסופקים כאן. ציון חומרה סופי נקבע כתוצר של עוצמה x תדירות (טבלה 2).

הציון תיאור
0 נעדר
1 לסירוגין, < 50% מתקופת התצפית
2 לסירוגין, ≥ 50% מתקופת התצפית
3 מתמשך לאורך כל תקופת התצפית ולא מופרע על ידי הקשה על כלוב

טבלה 2: קריטריוני דירוג LID עבור תדירות של התנהגויות דיסטוניות או היפרקינטיות. קריטריונים אלה מספקים מדד כימות לקצב שבו כל התנהגות נתונה מתרחשת או חוזרת על עצמה במהלך תקופת התצפית. זה חשוב בהערכת החומרה הכוללת, בהתחשב בכך שהתנהגות נדירה מצדיקה ציון פחות חמור מאשר ציון מתמשך. ציון חומרה סופי נקבע כתוצר של עוצמה (טבלה 1) x תדירות.

סרטון אנימציה 1: LID מתון עם RFPD משרעת קטנה ולעיסה של המצח השמאלי. חולדה פרקינסון דיסקינטית ללא דיסטוניה ניכרת בצוואר או בתא המטען, אך דיסטוניה מתונה של המצח הימני, RFPD משרעת קטנה צוינה כתנועת הבהוב חוזרת ונשנית מהירה של המצח הימני. חולדה זו גם מפגינה התנהגות אורולינגואלית הכוללת לעיסה ריקה המופנית כלפי החזה השמאלי. מינון L-DOPA: 12 מ"ג/ק"ג; וידאו הוקלט ~ 70 דקות לאחר ההזרקה. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הסרטון הזה.

סרטון אנימציה 2: דיסטוניה מתונה בתא המטען ובצוואר. חולדת פרקינסון דיסקינטית עם דיסטוניה מתונה של גזע וצוואר, המודגמת על ידי ההבדל של 90° במיקום של הפורלימבים והאחוריים (ראו תרשים באיור 2C). חולדה זו גם מציגה רחרוח סטריאוטיפי בולט ונשיכות ריקות מדי פעם בהמלטה. מינון L-DOPA: 12 מ"ג/ק"ג; וידאו הוקלט ~ 70 דקות לאחר ההזרקה. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הסרטון הזה.

סרטון אנימציה 3: דיסטוניה ימנית בינונית עד חמורה עם RFPD משרעת מעורבת. חולדת פרקינסון דיסקינטית עם צוואר מתון ודיסטוניה מתונה של תא המטען, דיסטוניה ימנית בינונית עד קשה, משרעת מעורבת RFPD הנראית כתנועות ניגוב קטנות יותר ליד הפה מעורבבות עם משרעת גדולה יותר כלפי מטה של משיכה כלפי מטה של המצח הימני. לחולדה זו יש גם התנהגות סיבובית תכופה שניתן לכמת בנוסף לפרופילי LID. מינון L-DOPA: 12 מ"ג/ק"ג; וידאו הוקלט ~ 70 דקות לאחר ההזרקה. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הסרטון הזה.

סרטון אנימציה 4: תנועות ראש ואורולינגואליות עם בליטות לשון. חולדה פרקינסון דיסקינטית עם גזע חמור ודיסטוניה קדמית (דיסטוניה אחורית שאינה נראית לעין), דיסטוניה צווארית בינונית עד קשה, ודחף ראש קבוע עם בליטות לשון מתמשכות. בוב הראש דומה לרעד של 4 הרץ שנראה ב- PD; עם זאת, בחולדות, הוא מצוין רק בחולדות פרקינסון דיסקינטיות בעקבות מתן L-DOPA. לחולדה זו יש גם RFPD משרעת מעורבת, הנתפסת כתנועות משרעת משמעותיות יותר בשלב מוקדם של הסרטון ותנועות קטנות דמויות ניגוב ליד הפנים, האופייניות ל-RFPD של משרעת קטנה שנראתה מאוחר יותר. תזוזה קלה נצפתה על הפורמלימב הדיסטוני/מורחב באופן חמור בשלב מוקדם של הסרטון; עם זאת, זה קשור לפעילות רעידת הראש והצוואר ולא יסווג כ- RFPD בעל משרעת קטנה. כאשר הצופה מקיש בחוזקה על הכלוב, התנהגויות LID אלה אינן ניתנות להפרעות, מה שמרמז על כך שמדובר ב- LID חמור שלא ניתן להתגבר עליו באמצעות בהלה. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הסרטון הזה.

קובץ משלים 1: דוגמה לחישוב הסכום של L-DOPA. דוגמה לחישובים לקביעת כמות ה-L-DOPA והמלח הדרושה לכל יום בשבוע באמצעות משקל גוף של 12 מ"ג L-DOPA/kg בנפח הזרקה של 1 סמ"ק/ק"ג של משקל חולדה. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

קובץ משלים 2: גיליון יומן רישום דירוג LID לדוגמה. ניתן להשתמש בגיליון זה או להתאים אותו לרישום עוצמת LID וציוני תדרים במהלך הפעלות דירוג. ציון החומרה הסופי נקבע כמכפלה של עוצמה (טבלה 1) x תדירות (טבלה 2). סולמות דירוג אלה יכולים לשמש גם לכימות LID בעכברים30. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מוצגים כאן פרטים על אינדוקציה הניתנת לשחזור ודירוג של LIDs במודל של חולדה פרקינסון בעקבות נגע חד צדדי 6-OHDA של מערכת DA nigrostriatal. בעוד שבעבר חשבו כי מכרסמים אינם מפתחים LID וכי אסימטריה סיבובית עשויה להיות האנלוגיה של LID בחולדות31, מודלים של חולדות ועכברים אופיינו במהלך שני העשורים האחרונים והם כלי מקובל היטב למחקר LID 15,32,33,34. הפרוטוקול המוצג כאן מועיל במיוחד לתכנון ניסויים בקנה מידה גדול יותר18,19. הוא מספק פרטים לדירוג העוצמה והתדירות של מגוון התנהגויות דיסקינטיות, הן דיסטוניות והן היפרקינטיות. יש לציין כי תמונות וסרטונים עם הערות מפורטות מתאימות וניקוד של התנהגויות LID דיסטוניות והיפרקינטיות יסייעו להערכת הנסיין לאחר מתן L-DOPA. בעוד שדוגמה לכל מטרה אפשרית אינה מסופקת, מגוון התנהגויות המשתנות בין קל לבינוני עד חמור מוצע כמסגרת להערכת LID. פרוטוקול זה תועד כדי לסייע בהערכת טיפולים שונים בחולדות פרקינסון 19,35,36,37. הוא מרחיב סולמות דירוג מכרסמים אחרים שפורסמו המתמקדים בעיקר במשך הזמן של התנהגויות LID שנקבעו 33,38,39. יתר על כן, הנוהל המתואר מבקש ליישר את שיטות הניקוד במודל PD של חולדה עם שיטות העבודה הנוכחיות להערכת LIDs בפרימטים שאינם אנושיים (NHPs), מודל ה-PD של אמת המידה40,41.

הנפוצים בספרות המכרסמים הפרקינסון הם סולמות דירוג LID, או AIM, הכוללים בחינה בלעדית של התרחשותם או תדירותם של (1) דיסקינזיות של הגפיים (לדוגמה, אידיוטים קצביים של הקונטרלטרלי הקדמי לנגע33, או תנועה מהירה וחסרת תכלית של הפורלימב הנשלטת על ידי ההמיספרההנגעת 39); (2) דיסקינזיות ציריות (למשל, פיתול של שרירים ציריים המשפיעים על הצוואר, תא המטען והזנב33, או פיתול דיסטוני של הצוואר ופלג הגוף העליון בניגוד לחצי הכדור הנגע39); ו-(3) דיסקינזיות אורולינגואליות (למשל, תנועות מסטיקטוריות של הפה הריק עם בליטות לשון33, או בליטות מסטיק או לשון חוזרות ונשנות כאשר פיה של החולדה היה ריק ולא היה במגע עם אובייקט כלשהו39). שלוש קטגוריות התנהגותיות אלה מקבלות ציון חומרה על סמך תדירותן במהלך תקופת התצפית. ציון החומרה המייצג את משך הזמן שבעל חיים בילה בהצגת התנהגויות אלה, לעתים קרובות ללא אפיון של איכות ההתנהגות, משולב לאחר מכן בציון ALO הסופי (צירי, גפיים ואורולינגואלי).

לעומת זאת, הפרוטוקול הנוכחי מספק סולם מפורט יותר המאפשר לא רק הערכה של AIMs גלובליים, אלא גם מאפשר בחינה של AIMs בחלקי גוף עצמאיים (כלומר, צוואר, תא מטען, פורלימב, אחורי ופה), את העוצמה / האיכות של ה- AIM המוערך, הבחנה של דיסטוניה מהתנהגויות היפרקינטיות, וכמו בסולמות אחרים, משלב את התדירות של כל התרחשות AIM נתונה. המטרה הכוללת היא לאפשר הערכה מקיפה של התנהגות ה-LID שבאה לידי ביטוי בכל נושא. לדוגמה, עבור קריאה התנהגותית יחידה של דיסטוניה של תא המטען, חולדה המציגה דיסטוניה קלה של גזע (כלומר, הבדל של 45° בין פלג הגוף העליון לפלג הגוף התחתון, שאינו מנבא התנהגות סיבוב) במשך תקופת תצפית שלמה שונה מאוד מחולדה המציגה דיסטוניה חמורה של גזע (כלומר, דיסטוניה חמורה קבועה / פיתול, יציבה דמוית חולץ פקקים, המתקרבת ל -180 מעלות; ראש ורגליים בכיוונים מנוגדים, לא מסוגל אמבולציה) במשך כל התצפית. יתר על כן, בהתחשב בייצוג הטופוגרפי של גוף החולדה בסטריאטום, הבחנה בתכונות בודדות של LIDs יכולה להיות אינפורמטיבית36.

מרכיב נוסף בפרוטוקול זה שיש לקחת בחשבון בזהירות הוא התכנון הניסיוני של הסלמת מינון L-DOPA במהלך זמן טיפול ממושך (למשל, 8 שבועות) (איור 1). מחקר המשתמש במינונים נמוכים בלבד של L-DOPA (למשל, 3-6 מ"ג/ק"ג) ו/או מתן המינון המועדף לתקופה קצרה (למשל, 2-4 שבועות) עשוי להראות עדות לליפוח LID עם התערבות טיפולית בחולדות פרקינסון; עם זאת, הרלוונטיות של מחקרים אלה לאנשים עם מחלת פרקינסון, שבה לעתים קרובות נדרשת הסלמה כרונית במינון ובהסלמה במינון, מוטלת בספק. ניתן להציע כי פרוטוקולי טיפול שונים כאלה בין מחקרים פרה-קליניים וקליניים עומדים בבסיס חוסר היעילות שנראה בניסויים קליניים שנערכו בתרופות שהראו הבטחה במחקרים פרה-קליניים על מכרסמים.

בעוד שהפרוטוקול המוצג כאן מספק הוראות לגבי גישה מקיפה לדירוג LID בחולדות פרקינסון ומודל החולדה של LID נקבע כמודל אמין של LID קליני 3,15,38,42,43, ישנן מגבלות אינהרנטיות לכל מודל. מודלים של בעלי חיים הם כלים שימושיים לחיקוי תכונות מסוימות של מחלות אנושיות וביצוע תחזיות לגבי, למשל, ההשפעה שעשויה להיות להתערבות טיפולית על קבוצה של תכונות מחלה. מאפיין אחד של מודלים פרה-קליניים של LID שנוי במחלוקת בדרך כלל כמגבלה פוטנציאלית הוא שחולדות זקוקות לדלדול משמעותי של DA כדי לבטא LID. בנוסף, מצוטט לעתים קרובות כי LID מתפתח מהר יותר במודלים של מכרסמים ו- NHP מאשר בחולים ולכן מאפייני מודל אלה אינם משקפים LID קליני. עם זאת, לעתים קרובות לא מעריכים את העובדה שללא קשר למינים (כלומר, פרימטים אנושיים, לא אנושיים או מכרסמים), אובדן כמעט מוחלט של עצבנות DA striatal נדרש בדרך כלל כדי ש-LID יתבטא. ברגע ש-L-DOPA ניתן לנבדקים עם דלדול חמור של DA סטריאלי, LID מושרה 1,19,38,44,45,46. תכונה שנייה שטיפחה ספקנות כלפי מודלים של מכרסמים של LID נובעת מהציפייה שהסימנים הנוירולוגיים של LID צריכים להיות דומים לביטויים הפיזיים של LID הנראים בפרימטים (כלומר, אנושיים ולא אנושיים). ואכן, המראה של התנועות החריגות המסווגות כ-LIDs בחולדות משתנה בתכונות מאלה שנראות בפרימטים (למשל, כוריאואתטוזה בפרימטים לעומת סטריאוטיפי/היפרקינזיה במכרסמים). אמנם מעבר למאמר זה יש להתייחס לנושא זה באופן מקיף, אך בקצרה, הבדלים כאלה בסימנים בין מינים מבוססים על העובדה שבני אדם הם דו-רגליים רגילים, שאינם פרימטים לעתים קרובות דו-גלגליים, ומכרסמים מרובעים43,46. לפיכך, למינים שונים יש רפרטואר ספציפי של התנהגויות המתבטאות במבנים אוסטאוארטיקולריים ושריריים ספציפיים ומווסתות על ידי מערכות עצביות ספציפיות למין43. לפיכך, מודלים של בעלי חיים של תסמינים דמויי אדם צריכים להתבסס בעיקר על ציפייה לדמיון תפקודי ולא על זהות פיזית43. פרשנות של ממצאים ממודלים של בעלי חיים עם זהירות ראויה הייתה, ותמשיך לספק תחזיות חשובות לטיפול במחלות.

אמנם יש כיום תרופה אחת שאושרה על ידי ה-FDA לטיפול ב-LID במחלת פרקינסון, אבל אמנתדין, וההתערבות הכירורגית של DBS יכולה להקל על LID, אבל היעילות והסבילות אינן אופטימליות, ולא כל החולים יהיו זכאים לניתוח DBS. כפי שנסקר ברהיטות על ידי Cenci ועמיתיו47, יש רעיון המובע על ידי כמה אנשים הסובלים ממחלת פרקינסון מעדיפים להיות ON (כלומר, לחוות את היתרון המוטורי של L-DOPA) עם dyskinesias מאשר OFF. כפי שמציינים מחברים אלה באופן נוקב: "האמת העמוקה יותר היא שחולים היו מעדיפים מאוד להיות ON ללא דיסקינזיה. כחוקרים וכקלינאים, עלינו לשאוף להפוך מטרה זו למציאות. לשם כך, יש לעודד את המחקר התרגומי על LID ולעסוק בו בהתמדה". בחתירה למטרה זו, אנו מציגים את שיטת האינדוקציה והדירוג שלנו של LID. סולם הדירוג שלנו נועד לשלב מגוון של מדדי עוצמה הקשורים לאיכות/חומרה של ה-AIMs ומציין את משך הזמן שבו מוצגות מגוון תכונות של דיסקינזיה. הכוונה של מודל זה היא לאפשר קביעת ערך מספרי המשקף במדויק את חומרת LID תוך התחשבות הן בעוצמה והן בתדירות. יתר על כן, ערך זה מציין את חומרת ה-LID לא רק באופן מערכתי אלא בהתייחס לחלקי גוף ספציפיים. בעזרת מודל זה, אנו שואפים להבטיח שניתן יהיה לבחון בקפדנות טיפולים ניסיוניים על יכולתם לשנות דיסקינזיות הנגרמות על ידי לבודופה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

לא הוכרזו ניגודי עניינים.

Acknowledgments

אנו רוצים להכיר במאבקים של כל אלה הסובלים ממחלת פרקינסון ובכוח ובחוסן שהם מפגינים מדי יום, במיוחד אביו האהוב של KSC, מארק סטייס. העבודה המיוצגת כאן נתמכה על ידי המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ מוחי (NS090107, NS110398) ותוכנית מענקי המחקר הבינלאומית של הקרן למחלות פרקינסון, כיום קרן פרקינסון. אנו רוצים גם להודות למולי ונדר ואנדרוורפ על עזרתה המצוינת בעריכה.

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

מדעי המוח גיליון 176 ערך ריק גיליון
אינדוקציה והערכה של דיסקינזיות הנגרמות על ידי לבודופה במודל חולדות של מחלת פרקינסון
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