Поведенческие и опорно-двигательного аппарата Измерения с использованием открытой системы мониторинга активности поля для скелетных мышц болезней

Behavior
 

Summary

Открытые уровни поле деятельности используются для оценки локомотивов и поведенческие уровни активности. Этот протокол обеспечивает хорошо спланированную, стандартизированный протокол, используемый в доклинических испытаний для нервно-мышечных заболеваний.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Tatem, K. S., Quinn, J. L., Phadke, A., Yu, Q., Gordish-Dressman, H., Nagaraju, K. Behavioral and Locomotor Measurements Using an Open Field Activity Monitoring System for Skeletal Muscle Diseases. J. Vis. Exp. (91), e51785, doi:10.3791/51785 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Открытая система мониторинга поле деятельности всесторонне оценивает двигательную и поведенческие уровни активности мышей. Это полезный инструмент для оценки обесценения локомотива на животных моделях нервно-мышечных заболеваний и эффективности лекарственных препаратов, которые могут улучшить движения и / или мышечной функции. Измерение открытое поле деятельности предоставляет иной образ действий, чем мышечной силы, которая обычно оценивается путем измерения прочности сцепления. Он может также показать, как наркотики могут повлиять на другие системы организма, а при использовании с дополнительными критериями оценки. Кроме того, такие меры, как общее расстояние, пройденное зеркало тест 6 минут пешком, клиническое испытание критерия исхода. Тем не менее, мониторинг активности открытое поле также связано с серьезными проблемами: измерения активности Открытый грунт варьироваться в зависимости от штамма животного, возраста, пола, и циркадный ритм. Кроме того, температура в помещении, влажность, освещение, шум, и даже запах может повлиять на результаты оценки. В целом, это мanuscript обеспечивает хорошо проверенный и стандартизированный деятельности открытое поле SOP для доклинических испытаний на животных моделях нервно-мышечных заболеваний. Мы предоставляем обсуждение важных соображений, типичных результатов, анализ данных, и подробно сильные и слабые стороны открытого тестирования поля. Кроме того, мы предоставляем рекомендации для оптимального дизайна исследования при использовании активностью на открытом поле в доклинической суда.

Introduction

Модели на животных, было полезно для изучения механизмов болезни, но их полезность в прогнозировании эффективности лечения в клинических испытаниях часто оспаривается 1-3. Многочисленные «перспективные» доклинические исследования ежегодно публикуются; Однако, очень немногие из предлагаемых мер положительные результаты, когда переехал в клиническом испытании. Эти расхождения часто связывают с предвзятостью издания, излишне оптимистичными выводами, и плохо спроектированы и выполнены доклинических исследований, которые приводят к невоспроизводимых результатов 1-3.

При нынешних достижений в разработке лекарственных препаратов для нервно-мышечных заболеваний, растет потребность в хорошо разработанных доклинических испытаний. В частности, существует необходимость для четкой методикой, которая может осуществляться в стандартном и слепым, с помощью проверенных, воспроизводимых и переводимые мер результата. Как член Врожденный Muscle Консорциума Болезнь, сжелание проводить более строгие доклинических исследований, мы разделяем здесь наш Стандартная операционная процедура (СОП) для открытого грунта деятельности. Это SOP ранее подтверждено 4 и опубликованы как часть СОП лечения-ПРО для Мышечная дистрофия Дюшенна (МДД) животных моделях 5. Мы использовали эту методологию для фенотипа и проверить терапевтическую эффективность многочисленных препаратов в различных животных моделях нервно-мышечных заболеваний, в том числе Lama2 Dy-2J / J (Dy2J) мышей, животной модели врожденная мышечная дистрофия (КМД) 6,7 . В свою очередь, эта статья взята из нашей ранее опубликованной TREAT-NMD СОП 5.

Открытая система мониторинга поле деятельности всесторонне оценивает двигательную и поведенческие уровни активности мышей, которые можно соотнести с локомотивной функции. Тест также широко используется для оценки тревоги как и разведочных поведения 8-10. В частности, в открытом грунте является полезным инструментом для ослаэссинга локомотива нарушения в животных моделях нервно-мышечных заболеваний 11,12 и эффективность лекарственных препаратов, которые могут улучшить движения и / или моторную функцию 6,7,13,14. Открытая оценка поле деятельности предоставляет иной образ действий, чем мышечной силы, которая обычно измеряется с силы хвата, и это показывает, как лекарства могут влиять на другие системы организма (то есть центральной нервной системы), а также 5. Кроме того, открытое поле деятельности мера, общее расстояние, пройденное, зеркала тест 6 минут пешком, клиническое испытание критерия исхода, который фокусируется на субмаксимальной физической работоспособности и качества жизни 15,16. В целом, это делает открытую деятельность поле испытать благотворное среднее или вспомогательного критерия исхода для использования в доклинических испытаний. Однако открытая система мониторинга поле деятельности также имеет значительные проблемы, связанные с ним. Тест поведенческих и может быть довольно переменная, как на него влияют множество внешнихфакторы. Например, такое поведение может быть под влиянием разведочного диске (т.е. познания), тревоги, болезни, циркадный ритм, факторов окружающей среды, генетического фона, в дополнение к выходу 10 двигателя. В результате крайне важно проводить эту меру в стандартизированным способом с контролируемой среде. Протокол, представленные здесь описывает наше открытое поле деятельности СОП подробно. Это шаг за шагом процедуры и дальнейшее обсуждение важных вопросов для контроля состояния окружающей среды и помочь уменьшить изменчивость, типичные результаты, анализ данных, и сильные оценки и слабых более подробно.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Система мониторинга деятельности Открытое поле использует открытое поле Оргстекло камера с фотоэлементами излучателей и рецепторов одинаково расположенных по периметру камеры (Рисунок 1). Эти фотоэлементов излучатели и рецепторы создать ху сетку невидимых инфракрасных лучей. Когда животное помещают в камеру, он движется, в результате чего перерывы луча. Вертикальные датчики также присутствуют оценить вертикальные уровни активности (т.е. выращивание поведение), а также. Анализатор регистрирует информацию распад пучка и быстро анализирует его. Компьютерная программа затем вычисляет несколько мер деятельности за заданный период времени. Эти меры включают в себя: горизонтальный деятельности (единиц), вертикальные деятельности (единиц), общее расстояние, пройденное (см), время движения (сек), и времени отдыха (сек) 5.

ПРИМЕЧАНИЕ: В целом тестирование комната должна быть температуры и влажности контролируемой, даже с подсветкой. Тестирование камеры должны быть равномерно дисвнесено им по комнате и не должны быть помещены в прямом свете, темные углы, или затененных областях. Все инструментом акклиматизация и тестирование должно выполняться в то же время каждый день (например, утром) и теми же лицами. Эти люди должны быть слепы к группе лечения животных, и генотипу, когда это возможно.

Следующий протокол был выполнен под руководством и утверждения Детского национального медицинского центра IACUC.

1 Инструмент Acclimation

  1. Поместите мышей в комнату тестирования в их клетках в течение примерно 10 мин, чтобы акклиматизироваться. Оставьте номер в течение периода акклиматизации.
  2. Вернуться в комнату тестирования и включить деятельности палат. Даже при том, что данные не собираются в это время, это будет способствовать дальнейшему имитировать среды тестирования.
  3. Аккуратно удалите каждый мышь из своей клетки и сразу поместите их в испытательных камер. Если деятельностькамера содержит центральную делитель, который делит камеру на квадранта (рисунок 1), поместите одну мышь в каждом пустом квадранте.
  4. После того, как все животные загружаются в испытательных камер, поместите крышку на верхней части каждой испытательной камере. Выйдите из комнаты в это время акклиматизации.
  5. После 60 мин, вернуться в комнату. Снимите крышку с каждой испытательной камеры и осторожно вернуться каждый мышь, чтобы его или ее соответствующей клетку.
  6. Очистите каждую камеру с дезинфицирующими и бумажных полотенец. Убедитесь в отсутствии грязи частицы остаются в камере.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если несколько сеансов в настоящее время работают каждый день, тщательно очистить каждый испытательную камеру между каждой сессии.
  7. Повторите шаги 1-6 для 4 дней подряд.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Выполните акклиматизация за неделю до первоначального сбора данных. Если животные испытывают многократно в течение исследования, выполнять только акклиматизацию до первого раунда тестирования, чтобы избежать привыкания. Кроме того, случайным образом назначать животным, чтобы новыйкоробка каждую сессию. Отслеживание коробку заданий на протяжении всего исследования.

2 Сбор данных

  1. Поместите мышей в комнату тестирования в их клетках в течение 10-30 минут, чтобы акклиматизироваться. Выйдите из комнаты в течение этого времени.
  2. После 10-30 мин, вернуться в комнату тестирования. Включите деятельности палат и открыть прилагаемого программного обеспечения на компьютере, подключенном к камерам. Если камера содержит квадранта делитель, вставьте раздел в настоящее время.
    Примечание: Если тест камера содержит делитель квадранта, два животных могут быть помещены в испытательную камеру во время сбора данных. Одно животное может быть помещен в передней левой четверти и один в задней правом квадранте (рисунок 1).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Не помещайте животных во всех четырех секторах во время сбора данных или в одной строке или столбце. Размещение животных в этих направлениях будет мешать ху сетки инфракрасных лучей и движения животного будетнеточно измерить.
  3. Настройка программного обеспечения компьютера для выполнения проверки prebeam. Эта конфигурация будет позволяют выполнять проверку перед луча следующей экспериментальной установки и до введения животных в испытательных камер (см ниже).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Когда проверка prebeam запускается, компьютерное программное обеспечение, оценивает функцию ху инфракрасных лучей. Например, он может определить, если фотоэлемент излучатели и их рецепторы, а не в состоянии надлежащим образом обнаруживать движение внутри камеры.
  4. Установите основные параметры сбора данных в программное обеспечение для сбора шесть 10 мин блоков данных (т.е. сбор данных для в общей сложности 60 мин), а затем введите соответствующие цифры дата, имя файла, и мышь ID.
  5. После того как все параметры заданы, запустите проверку prebeam. Если камера не передает prebeam проверить это, скорее всего из-за плохого выравнивания центр квадранта делителя или испытательной камере. Если это произойдет, перестроить центр квадранта DIVIдер и испытательной камере до тех пор, датчики больше не блокируется, и система устанавливает, что испытательная камера будет готова. Если это не решает проблему, обратитесь к руководству инструмент.
  6. Когда все испытательные камеры готовы, аккуратно удалите мышь из своей домашней клетке и немедленно поместить его или ее в испытательную камеру. Обратите внимание на ID мыши и убедитесь, что он соответствует тому, введенный в компьютер.
  7. После того, как все животные были надлежащим образом загружены в испытательных камер, поместите крышку на верхней части каждой камеры. Затем выберите соответствующую команду в программное обеспечение, чтобы начать сбор данных. В это время, программное обеспечение анализатора, и компьютер начнет уровни активности записи в соответствии с параметрами сбора данных.
  8. Оставьте комнату тестирования на оставшуюся часть периода тестирования.
  9. По окончании периода тестирования (например, 60 мин позже), немедленно вернуться в комнату тестирования. Сохраните данные, а затем вернуться каждое животное, чтобы их отношенииив домой клетка.
  10. Очистите все единицы с дезинфицирующим средством и бумажных полотенец.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если несколько сеансов в настоящее время работают каждый день, тщательно очистить каждый испытательную камеру между каждой сессии.
  11. Экспорт данных в электронную таблицу и затем выйти из программы.
  12. Проверьте данные, чтобы убедиться, что они были записаны. Если данные не были записаны, или животные спали всюду по полноте период времени сбора данных, выполнить дополнительный день сбора данных.
    ПРИМЕЧАНИЕ: животное считается "спит", если он не двигается в течение всего времени тестирования 60 мин.
  13. Повторите шаги 2.1-2.12 4 дня подряд.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если животные испытывают в нескольких точках времени на протяжении всего исследования, не выполнять измерения активности в открытом грунте более одного раза в месяц, чтобы избежать привыкания. Кроме того, случайно назначить животных в новую коробку каждую сессию. Отслеживание коробку заданий на протяжении всего исследования.

Анализ 3. данных

  1. Рассчитать среднее горизонтальное деятельности (единиц), вертикальные деятельности (единиц), общее расстояние, пройденное (см), время движения (сек), и времени отдыха (сек) на мышь и группы. Компьютерное программное обеспечение вычисляет и сообщает общее горизонтальное деятельности (единиц), вертикальный деятельности (единиц), общее расстояние, пройденное (см), время движения (сек), и времени отдыха (сек) в течение всего периода сбора данных (т.е. 60 мин) для Каждой мыши. Рассчитать среднее значение для каждого из вышеупомянутых параметров от 4 дней сбора данных.
  2. Перед выполнением любых статистического анализа, оценки нормальности данных с использованием тест Шапиро-Wilk, и проверить на выбросы с использованием теста Грабб в. Удалите все значительные выбросы (р <0,05).
  3. Для нормально распределенных данных, сравнить средства между группами с использованием либо т-тест независимой выборке или в одну сторону ANOVA и пост-специальную тест с р-значений с поправкой на множественные сравнения зависятмости от общего количества лечебных группах.
  4. Для не-нормально распределенных данных, сравнивать средние значения между группами, используя либо суммы рангов Уилкоксона, или тест и суммы рангов Крускала-Уоллиса с в результате р-значения с поправкой на множественные сравнения в зависимости от общего количества лечебных группах.

Representative Results

При анализе данных о деятельности открытых местах, мы ориентируемся на нескольких избранных измерений, которые обеспечивают оценку уровня активности, что в целом отражают локомотива функцию. Эти параметры включают в себя: горизонтальный деятельность, вертикальный активность, время движения, время отдыха, и общее расстояние, пройденное. В целом, у животных с пониженной мышечной функции будут менее активны и имеют более низкую активность амбулаторно. Это, как правило, связано со снижением горизонтального деятельность, вертикальный активность, общее расстояние, пройденное и движения времени, и увеличение времени отдыха 5,6,12,17. Напротив, животные с ненарушенной функции мышц или пациентов, получавших терапии, которые уменьшают прогрессирование ухудшения мышечной патологии являются более вероятно, покажут высокий уровень активности 6,7,14,17.

Чтобы показать пример типичных результатов, полученных с помощью этого протокола в животных моделях нервно-мышечных заболеваний, мы предоставили данные из продольного исследования шэ ранее проведенных в Dy2J врожденная мышечная дистрофия (CMD) животное модели 6. Короче говоря, модель Dy2J содержит усеченную форму гена LAMA2, что приводит к параличу задних конечностей, демиелинизации и дистрофических изменений скелетных мышц. Влияние этой мышцы патологии на уровне активности наблюдается у этих мышей. Например, Dy2J мышей в исследовании, как правило, демонстрируют более низкие горизонтальные уровни активности, и меньше расстояние, по сравнению с их возраста и пола соответствием BL / 6 управления дикого типа в течение всего времени исследования (рисунок 2); Тем не менее, эти различия не всегда были значительными. Отсутствие значимости, скорее всего, связано с небольшим размером выборки, и высокой изменчивости внутри- группы в данных BL6. Вариация характерно деятельности данных в открытом грунте; Тем не менее, эти данные в частности, отсутствие достаточной мощности, чтобы определить, если эти группы являются статистически отличаются друг от друга. Как правило, N = 10-12, должны быть использованы для обнаружения Statistically существенные различия 5,17. Например, когда больший размер выборки используется, как это было сделано в исследовании SJL (см вторую планку BL6 в фиг.3В, 3D, 3Е) и может наблюдаться значимых различий между группами. В Dy2J животных также показали полную потерю вертикальных уровней активности, которые зеркально их паралич задних конечностей, и, в свою очередь, неспособность задней (Рисунок 2B) 6. И наконец, важно отметить половых различий в уровне активности. Например, самки как правило, более активны, чем мужчин, показывая более высокие уровни горизонтальной активности, вертикальной активности, и общее расстояние, пройденное (рисунок 2); Однако эти различия не были статистически значимыми.

Мы также предоставили данные из нескольких предыдущих исследований, проведенных в других животных моделях нервно-мышечных заболеваний, а также для выделения нескольких дополнительных факторов, влияющих на актУровни ivity (Рисунок 3). Например, уровни активности варьироваться в зависимости от генетического фона 10. BL10 мышей дикого типа проявляют большую горизонтальную активность, вертикальную активность и общее расстояние, пройденное по сравнению с учетом возрастных и гендерных соответствует BL6 мышей дикого типа (рисунок 3). Это важное наблюдение отметить, как используя неправильные контрольных штаммов в исследовании может оказать данные непригодными для использования. Во-вторых, уровни активности варьироваться в зависимости от модели заболевания и фенотипа (рисунок 3). Например, SJL мыши, животная модель для конечностей пояса мышечная дистрофия-2B (КПМД-2B), показывает самый низкий уровень горизонтальной деятельности и общее расстояние, пройденное, сопровождаемый Dy2J мыши и MDX мыши, модели животных для Дюшенна мышечная дистрофия (3А, 3С). Однако мыши, Dy2J, из-за их паралич задних конечностей, отображения низкий уровень вертикальной активности (фиг.3В). Важно также отметить, что более высокий уровеньдеятельность в фенотипа MDX, скорее всего, связано с увеличением уровня активности фонового напряжения BL10. Наконец, эта цифра свидетельствует о важности животного патологии возраст / заболевания на момент тестирования. Например, на 30-недельного возраста, различий не может быть обнаружен в уровнях активности между MDX мышей и их возраста и пола соответствует BL10 диких управления типа (рисунок 3). Тем не менее, в возрасте 6 недель, вокруг пика некротической фазе в модели мыши MDX, MDX мыши обнаруживают значительное снижение активности вертикальной, горизонтальной и активность. Снижение наблюдается также в общее расстояние, пройденное, но эта разница не имеет значения (Рисунок 3) 4.

Рисунок 1
Рисунок 1 Открытые аппараты поле деятельности. Два открытое поле аппараты с центральной квадрыNT перегородки, и топы. Если съемная центр квадранта делителей присутствует, животные должны быть размещены только в передней левой (1, 3) и задние правых камер (2, 4) на каждой машине во время тестирования, чтобы получить достоверные данные.

Рисунок 2
Рисунок 2 данные о деятельности открытом грунте. Типичные данные о деятельности открытое поле для Dy2J (серая линия, п = 3) и возраст и пол соответствует контрольный штамм BL6 (черная линия, п = 3) мышей на 14, 19, 23, 25, и 30-недельного возраста (- F) A) Горизонтальные деятельности (условных единицах) мужчины, B) Горизонтальные деятельности (условных единицах) сук, C) Вертикальная деятельности (условных единицах) мужчины, D) Вертикальная деятельности (произвольные единицы) сук. E) Общее расстояние Травепривели (см) мужчины, E) общее расстояние, пройденное (см) самок. Данные были собраны в течение 4 дней подряд и в среднем на мышь и группы. Те же мыши были протестированы в каждый момент времени. Данные представляют собой среднее ± SEM. Данные ранее опубликована 6. Dy2J и BL6 мышей по сравнению с независимым образца Т-теста в каждой временной точке. Р-значение <0,05 считали значимым. * Р <0,05, ** р <0,01, *** р <0,001.

Рисунок 3
Рисунок деятельность 3 Открыть поле данных множество штаммов Типичные поведенческие данные о деятельности от мужского BL10 (6-недельного возраста, N = 8; 25-30 недельного возраста, N = 10)., MDX (в возрасте 6 недель, N = 9; 25-30 недельного возраста, N = 15), BL6 (контрольная группа мышей Dy2J, N = 3; контрольную группу мышей SJL, N = 13), Dy2J (N = 3), и SJL (N = 13) мышам в ваучаствовав возраст.) Горизонтальная деятельность (условные единицы) данные BL10 и MDX мышей в 6 и 25-30 недельного возраста, B) Горизонтальная деятельность (условные единицы) данные BL6, Dy2J и мышей SJL в 25-30 недель возраст, C) Вертикальная деятельность (условные единицы) данные BL10 и MDX мышей в 6 и 25-30 недельного возраста, D) Вертикальная деятельность (условные единицы) данные мышей BL6, Dy2J, и SJL в 25-30 недель возраста , E) общее расстояние, пройденное (см) данные BL10 и MDX мышей на 6 и 25-30 недель возраста, и F) общее расстояние, пройденное (см) данные мышей BL6, Dy2J, и SJL в 25-30 недель возраста . Dy2J, животная модель для CMD с генной мутацией ламинином α2 на BL6 фоне; SJL, животная модель для конечностей поясная мышечная дистрофия-2B (КПМД-2B); MDX, животная модель для МДД на BL10 фоне. Там нет контроля SJL dysferlin-достаточно. Данные средства ± SEM. В, С, D и содержит данные, ранее Publiпролить 6,17. Данные не были нормально распределены; Поэтому, данные сравнивались с использованием рейтинге-сумм критерия Уилкоксона. Р-значение р <0,05 считалась значимой. Следующие сравнения были сделаны для каждого параметра: а) BL10 и MDX мышей в возрасте 6 недель, р <0,05; б) BL10 и MDX мышей на 25-30 недельного возраста, не имеет существенного значения; в) Dy2J и BL6 соответствует деформации контрольных мышей на 25-30 недельного возраста, р <0,05; г) SJL и BL6 соответствует напряжение управления в 25-30 недель возраста, р <0,001; е) BL10 мышей в 25-30 недель возраста и BL6 (контрольная группа для Dy2J мышей) мышей в возрасте 25 недель, р <0,01; е) BL10 в 25-30 недель возраста и BL6 (контрольная группа для SJL мышей) в 25-30 недель возраста, р <0,001.

Discussion

Измерение открытое поле деятельности представляет собой анализ в естественных условиях, что может быть полезным для оценки прогрессирования заболевания и эффективность препарата на животных моделях нервно-мышечных заболеваний 6,7,11-14. Как показано на рисунке 2, это дает оценку уровня активности, что в целом отражают локомотива функцию. Это другая мера, чем мышечной силы, что делает его идеальным вторичным или вспомогательного мера результата выполнить в доклинических исследований лекарственных средств. Кроме того, это клинически значимых 15, неинвазивный мерой, которая может быть выполнена несколько раз в течение всего периода исследования. Тем не менее, поведенческие и локомотив деятельность также зависит от дополнительных факторов, а также (т.е. обращение экспериментатор, условия окружающей среды, и познание) создания изменение данных о деятельности в открытой зоне. Целью данной работы является создание хорошо проверенный и стандартизированный протокол, который уменьшает вариацию и позволяет Результаты быть сompared по нескольким лабораториях, в надежде повышения перевод в течение нашей области.

Основным недостатком этой меры является то, что оно сильно изменяется и зависит от ряда внешних факторов. Тем не менее, мы приняли это во внимание при разработке протокола. Мы оценивали различные протоколы тестирования, начиная в срок от 1-5 дней сбора данных. В конце концов, мы решили, что выполняя инструмента акклиматизации до сбора данных, чтобы ознакомить животных с окружающей средой испытательной камеры и исполнительское 4 дня сбора данных значительно сократили количество вариаций в данных итоговых 5. Этот протокол был первоначально разработан для оценки поведения и локомотивных уровни активности в модели MDX мыши; Однако, этот протокол был недавно подтверждено в модели Dy2J животных, а 6. Предполагается, что протокол быть стандартизированы в вашей лаборатории для каждой модели животного до его использования в доклинических суда.

Деятельность Открытое поле зависит от генетического фона 17, пола 18-20 лет 18, и циркадный ритм 21. Это требует животных того же возраста, пола и генетического фона, чтобы быть оценены в то же время. Во время стадии планирования, осторожны мысль должна быть введена в принятии решения, в каком возрасте или в возрасте открытое поле деятельности уровни будут оцениваться. Каждая модель животное имеет свой ​​собственный прогрессирования заболевания и локомотивное и поведенческий фенотип, которые варьируются по степени тяжести и по возрасту 6,15 (рисунок 2 и рисунок 3). Поэтому важно определить клинически и патологически соответствующие временные точки для оценки меры активности открытом поле. Общее количество животных, необходимых в каждой группе, чтобы определить статистически значимых различий в зависимости от модели животного, возраста, пола и а. Следовательно, соответствующие расчеты размера выборки также должны быть выполнены на стадии планирования, чтобы determине общего числа животных, необходимых в каждой группе, чтобы определить статистически значимые различия. Эти расчеты также должны принимать во внимание дополнительные меры результатов, используемых в исследовании (например, измерений силы сцепления или гистологических анализов). Основываясь на наших расчетах силовых, мы обычно используем 10-12 животных на группу лечения. Кроме того, особое внимание должно быть уделено тому, что контроль штамм используется в исследовании. Существует тенденция для штаммов ненадлежащий контроль для использования в доклинических исследованиях. Например, у мышей BL6 часто используются в качестве контрольного штамма для MDX мышей; Однако, MDX мыши на BL10 фоне. Как видно на рисунке 3, мышей BL10 намного активнее, чем BL6 мышей, которые делают невозможным сравнение MDX и BL6 данные. При проведении доклинических исследований с MDX мышей, мышей BL10 следует использовать в качестве контрольного штамма. Кроме того, если исследование проводится с Dy2J мышей, мышей BL6 должен быть использован в качестве Contrол штамм.

Небольшие изменения в окружающей среде могут также существенно повлиять на уровень активности. К ним относятся освещение, температуру, влажность, запах, шум и активность 4,15 человека. Поэтому, очень важно, что тестирование будет проводиться в температурно-влажностного контролируемой комнате с непрямого освещения в то же время каждый день 5. Тестовые камеры должны быть равномерно распределены по всей комнате, а не помещены под прямым освещением или в затененных или темных углов 5. Животные должны быть рандомизированы на их испытательных камер каждый день, чтобы уменьшить последствия изменяющимся условиям окружающей среды по всей комнате, и они должны иметь возможность привыкнуть к комнату тестирования в течение 10-30 минут до сбора данных. Убедитесь отслеживать назначение коробки каждого животного в течение всего периода исследования, чтобы гарантировать, что любая влияние коробке / среде равномерно распределяется между различными группами. Лица загружается АнимаLs в испытательных камер и обработки животных на протяжении всего исследования должны быть слепы к группе лечения, и штамм животного, когда это возможно. Во многих случаях пострадавшие генотипы заметно отличаются от соответствующих мер регулирования и ослепления не возможно. Тем не менее, лица, всегда должны быть ослеплены между обработанной и необработанной группы. Кроме того, все люди должны покинуть помещение во время сбора данных для снижения шума и отвлекающих в комнате, и все камеры должны быть тщательно очищены, после каждой сессии сбора данных. Эти действия будут значительно уменьшить вариации в данных. Важно отметить, что животные также очень чувствительны к адаптации 15. Поэтому предполагается, что животные будут удалены из испытательной камеры непосредственно после 60 мин сбора данных каждый день, и что уровни активности в открытой зоне не быть оценена не более чем один раз в месяц.

Общее расстояние, пройденное и общее движениеизмерения времени MENT, как правило, наиболее чувствительные измерения активности в открытом грунте 5. В модели Dy2J, измерение вертикального деятельность, как правило, наиболее чувствительным открытое поле деятельности мера (Рисунок 3); Тем не менее, это может быть трудно захватить точные измерения вертикальных активности в небольших животных. Например, вполне возможно, что меньше, животное будет проявлять Разведение поведение и датчик не будет захватить его за счет высоты вертикального датчика. не В результате, мы рекомендуем тестирования животных не ранее 5-недельного возраста. Кроме того, возможно, что животное будет спать в течение всего срока сеанса сбора данных. Если это так, то целесообразно, чтобы добавить дополнительный день сбора данных. Наконец, плохое выравнивание квадранте делителя или блокирование датчиков в коробке может привести к неточным данным, а также. Таким образом, очень важно, чтобы выполнить ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА датчика, перед тестированием, и анализ всех данных после окончаниякаждый сбор данных сессии.

Следует также проявлять осторожность при анализе данных о деятельности в открытом грунте. Открыть поле данных активность имеет тенденцию быть не-нормально распределены и имеют выбросы 4. Перед выполнением любых статистических анализов, наши biostatisticians настоятельно рекомендую проверить данные для нормальности и выбросов. Если данные не-нормально распределены, следует рассмотреть вопрос об использовании непараметрического критерия при сравнении средства. Кроме того, все данные должны быть проанализированы человека слепым к тому, что группы лечения являются.

В целом, открыта мера поле деятельности имеет существенные преимущества: а) это комплексная оценка как опорно-двигательного аппарата и поведенческой активности, которая сильно, но не всегда коррелирует с локомотивной функции; б) это простой мерой для выполнения; в) он не требует обработки животных во время тестирования; г) она является неинвазивным мерой, которая может быть выполнена более чем один раз в течение всего времени в ГТУду; е) никакой специальной подготовки не требуется для выполнения теста; е) несколько животных можно испытать в одно время; и г) это клинически значимых мера результата 5,16. Однако при тестировании терапевтические, имейте в виду, что другие факторы могут влиять на поведение животного, и в свою очередь измерения активности в открытом грунте. Наркотики могут иметь ЦНС и или другие тела широкие последствия, и поведение также может быть под влиянием стрессовых условиях. В результате, это может быть трудно отличить, если изменения в локомотивных или поведенческом уровнях деятельности связаны с изменениями в мышечной функции, мышечной силы, или являются результатом побочных эффектов от препарата. Таким образом, дополнительные функциональные, гистологические и или молекулярные анализы должны проводиться также. Это стандартизированный протокол также успешно использоваться в других заболеваний мышц 4,17; Однако, как показано на рисунке 3, экспериментальные исследования должны быть выполнены изначально для оценки чувствительности измерения в животноммодель.

Disclosures

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Acknowledgments

Эта публикация финансируется за счет Cure CMD, французском мышечной дистрофии ассоциации (AFM), поступательного исследовательского гранта от мышечной дистрофии ассоциации, Национального института здоровья (1K26RR032082, 1P50AR060836-01, 1U54HD071601, 2R24HD050846-06), Министерства обороны ( W81XWH-11-1-0330, W81XWH-11-1-0782, W81XWH-10-1-0659, W81XWH-11-1-0809, W81XWH-09-1-0599) и пилот грант от родительского проекта мышечной дистрофии ( PPMD).

Эта статья является одним из нескольких в серии СОП для применяемых в настоящее время методик в области врожденного заболевания мышц. Это отражает усилия обсуждена и утверждена более 20 экспертов в области врожденного порока мышц на недавнем Врожденный мышечный заболеваний Консорциума семинара, состоявшегося в апреле 2013 года в Вашингтоне, округ Колумбия

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Equipment
VersaMax Open Field Activity Monitoring system with acrylic test chambers, and X, Y, Z axis sensors AccuScan Instruments, Inc. Columbus Ohio, USA Retired
Fusion Open Field Activity Monitoring system with acrylic test chambers, and X, Y, Z axis sensors Omnitech Electronics, Inc. Columbus Ohio, USA Suggested system currently on the market
Computer Dell, Inc. 
Materials
Virkon-S Broad spectrum disinfectant (potassium peroxymonosulfate/ sodium chloride) Pharmacal Research Laboratories, Inc.
Mice
B6.WK-Lama2dy-2J/J (Dy2J) Jackson Lab 000524
C57BL/6J (BL6) Jackson Lab 000664
SJL/J (SJL) Jackson Lab 000686
C57BL/10ScSn-Dmdmdx/J (mdx) Jackson Lab 001801
C57BL/10ScSnJ (BL10) Jackson Lab 000476

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Worp, H. B., Howells, D. W., Sena, E. S., Porritt, M. J., Rewell, S., O'Collins, V., Macleod, M. R. Can Animal Models of Disease Reliably Inform Human Studies?. PLoS Med. 7, (3), 1000245-10 (2010).
  2. Begley, C. G., Ellis, L. M. Drug development: Raise standards for preclinical cancer research. Nature. 483, 531-533 (2012).
  3. Landis, S. C., et al. A call for transparent reporting to optimize the predictive value of preclinical research. Nature. 490, (7419), 187-191 (2012).
  4. Spurney, C., et al. Preclinical drug trials in the mdx mouse: Assessment of reliable and sensitive outcome measures. Muscle Nerve. 39, 591-602 (2009).
  5. Nagaraju, K., Carlson, G., De Luca, A. Behavioral and locomotor measurements using open field animal activity monitoring system. TREAT-NMD SOP Number M2.1.002. 2, (2010).
  6. Yu, Q., et al. Omigapil treatment decreases fibrosis and improves respiratory rate in dy(2J) mouse model of congenital muscular dystrophy. PLoS One. 8, (6), e65468 (2013).
  7. Sali, A., et al. Glucocorticoid-treated mice are an inappropriate positive control for long-term preclinical studies in the mdx mouse. PLoS One. 7, (4), e34204 (2012).
  8. Belzung, C., Griebel, G. Measuring normal and pathological anxiety-like behaviour in mice: a review. Behav Brain Res. 125, 141-149 (2001).
  9. Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur J Pharmacol. 463, 3-33 (2003).
  10. Walsh, R. N., Cummings, R. A. The open-field test: A critical Review. Psychological Bulletin. 83, 482-504 (1976).
  11. Raben, N., Nagaraju, K., Lee, E., Plotz, P. Modulation of disease severity in mice with targeted disruption of the acid alpha-glucosidase gene. Neuromuscul Disord. 10, 283-291 (2000).
  12. Nagaraju, K., et al. Conditional up-regulation of MHC call I in skeletal muscle leads to self-sustaining autoimmune myositis and myositis-specific autoimmune myositis and myositis-specific autoantibodies. Proc Natl Acad Sci USA. 97, (16), 9209-9214 (2000).
  13. Erb, M., et al. Omigapil ameliorates the pathology of muscle dystrophy caused by laminin-alpha2 deficiency. J Pharmacol Exp Ther. 331, (3), 787-795 (2009).
  14. Malerba, A., et al. Chronic systemic therapy with low-dose morpholino oligomers ameliorates the pathology and normalizes locomotor behavior inmdxmice. Mol Ther 1. 9, (2), 345-354 (2011).
  15. Grounds, M. D., Radley, H. G., Lynch, G. S., Nagaraju, K., De Luca, A. Towards developing standard operating procedures for pre-clinical testing in the mdx mouse model of Duchenne muscular dystrophy. Neurobiol Dis. 31, (1), 1-19 (2008).
  16. Kobayashi, Y. M., Rader, E. P., Crawford, R. W., Campbell, K. P. Endpoint measures in the mdx mouse relevant for muscular dystrophy pre-clinical studies. Neuromuscul Disord. 22, (1), 34-42 (2012).
  17. Rayavarapu, S., Van de meulen, J. H., Gordish-Dressman, H., Hoffman, E. P., Nagaraju, K., Knoblack, S. M. Characterization of Dysferlin Deficient SJL/J Mice to Assess Preclinical Drug Efficacy: Fasudil Exacerbates Muscle Disease Phenotype. PLoSOne. 5, (9), e12981 (2010).
  18. Valle, F. P. Effects of strain, sex, and illumination on open-field behavior of rats. Am J Psychol. 83, 103-111 (1970).
  19. Ramos, A., et al. Evaluation of Lewis and SHR rat strains as a genetic model for the study of anxiety and pain. Behav Brain Res. 129, 113-123 (2002).
  20. Bowman, R. E., Maclusky, N. J., Diaz, S. E., Zrull, M. C., Luine, V. N. Aged rats: sex differences and responses to chronic stress. Brain Res. 1126, 156-166 (2006).
  21. Sakai, K., Crochet, S. Differentiation of presumed serotonergic dorsal raphe neurons in relation to behavior and wake-sleep states. Neuroscience. 104, 1141-1155 (2001).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics