뇌성 마비의 신생아 마우스 모델에서 모터 테스트의 배터리
Summary
Presented is a concise battery of mouse neonatal motor tests. Using these tests, neonatal motor deficits can be demonstrated in a variety of neonatal motor disorders. By having a standardized set of tests, results from different studies can be compared, allowing for better and accurate reporting between groups.
Abstract
As the sheer number of transgenic mice strains grow and rodent models of pediatric disease increase, there is an expanding need for a comprehensive, standardized battery of neonatal mouse motor tests. These tests can validate injury or disease models, determine treatment efficacy and/or assess motor behaviors in new transgenic strains. This paper presents a series of neonatal motor tests to evaluate general motor function, including ambulation, hindlimb foot angle, surface righting, negative geotaxis, front- and hindlimb suspension, grasping reflex, four limb grip strength and cliff aversion. Mice between the ages of post-natal day 2 to 14 can be used. In addition, these tests can be used for a wide range of neurological and neuromuscular pathologies, including cerebral palsy, hypoxic-ischemic encephalopathy, traumatic brain injury, spinal cord injury, neurodegenerative diseases, and neuromuscular disorders. These tests can also be used to determine the effects of pharmacological agents, as well as other types of therapeutic interventions. In this paper, motor deficits were evaluated in a novel neonatal mouse model of cerebral palsy that combines hypoxia, ischemia and inflammation. Forty-eight hours after injury, five tests out of the nine showed significant motor deficits: ambulation, hindlimb angle, hindlimb suspension, four limb grip strength, and grasping reflex. These tests revealed weakness in the hindlimbs, as well as fine motor skills such as grasping, which are similar to the motor deficits seen in human cerebral palsy patients.
Introduction
소아 부상이나 설치류를 사용하여 질병의 새로운 모델을 개발하는 것은 인해 급속하게 신경 부상에서 회복 모두 쥐와 생쥐의 놀라운 능력을 종종 어렵다. 따라서, 새로운 소아 질병 모델, 철저하게 행동 결과와 함께 손에 손을 이동해야하는 세포 및 분자 변경 검사의 유효성을 검사하기 위해있다. 여러 가지면에서 기능적인 행동 복구는 치료 또는 번역 관련성의 관점에서 기본 세포 변화보다 더 중요 할 수있다. 연구자는 성인 및 신생아 손상에 대한 자세한 내용으로서, 자신의 응답은 매우 상이하고, 둘 사이에 추정 할 수없는 것이 명백하다. 예를 들어, 마우스는 신생아 신경 성장 인자, 뇌 유래 신경영 양인자, 뉴로 트로 핀 -3 및 척수 손상 1,2- 다음 아교 세포주 유래 신경 영양성 인자의 상이한 레벨을 표시. 또한 신생아 뇌졸중 3 D 후 상당한 혈뇌 장벽 누설이말초 신경 손상 사 후 대뇌 피질의 신경 세포의 재 배열을 emonstrate 및 척수 손상 및 저산소증 – 허혈 5,6 다음의 지연 또는 둔화 astrogliosis 있습니다. 따라서 번역 소아 연구가 발달 해당하는 모델을 사용하는 것이 그 모델은 셀룰러 / 분자 변화와 연령에 적합한 행동 검사에 대해 평가하는 것이 중요하다.
1000 출산 매년 (NIH) : 뇌성 마비 (CP)는 3에 영향을 미치는 모터 질환이다. CP 어린이는 질병의 심각도에 따라 증상과 병적 조건의 범위를 나타낸다. 이동 및 조정 어려움 모터 발달 이정표 도달 지연과 함께 가장 흔한 증상이다. 다른 증상은 비정상적인 근육 톤을 (증가 또는 감소 중), 미세 운동 능력, 어려움 산책, 과도한 기뻐 날뛰는과 삼키는 및 음성 지연 (NIH)을 감소 있습니다. CP의 근본 원인으로 여겨진다또는 일년 산후까지 사전 또는 산기 기간 동안 산소 및 / 또는 뇌 혈류량 부족. 또한, 염증 이제 CP의 개발에 중요한 요소가 될 것으로 생각된다.
CP 사례의 대부분은 뇌실 주위 백질 연화증 (PVL)로 알려진 심실 주위 백질 손상과 연관된다. 이 신경 학적 특징은 CP로 이어지는 초기 모욕은 희소 돌기 아교 세포가 모욕에 가장 취약한 뇌 발달의 기간 동안 발생하는 것을 의미한다. 32주 임신 – 희소 돌기 아교 세포가 손상에 가장 민감한 인간의 급속한 희소 돌기 아교 세포 성장의 기간도 기간은 24 사이입니다. 설치류에 해당하는 기간은 산후 일 2 – 7 7 및 CP는이 모델에서 유도되는 경우이다.
여기에 설명 된 테스트를 수행하는 데 사용 된 CP의 신생 마우스 모델은 INJ를 만들 염증 저산소 허혈 결합더 나은 모방은 신경 퇴행 인간의 CP에서 본 것을 URY. 이 모델은 인간 환자 CP 유사한 별개의 모터 결손뿐만 아니라 별개의 백질 손상이없는 CP의 다른 동물 모델에서 관찰 된 주요 결점 중 일부를 해결한다. 동일한 모델을 사용하여 공동 작업자 이전 연구 염증 첨가 따라서 더 CP 8에서 보이는 아이들 PVL 에뮬레이션, 백질 손상을 개선하는 것이 증명 하였다. 이전 데이터를 구축,이 논문은 동물의 나이와 같은 모터 행동의 변화를 평가하기 위해 신생아 모터 테스트의 포괄적 인 배터리를 제공한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
인간과 설치류 사이에 수행 된 행동 검사는 인간의 증상에 직접 관련이 그 세포 및 분자 응답 사이에 중복이있는 경우 인간의 질병을 연구하는 동물 모델을 사용하면에만 관련이 있습니다. 소아 질환 연구와 주요 이슈 중 하나는 많은 연구자는 질병 과정에 중요 할 수있다 발달 차이를 고려하지 않고, 상기 모델뿐만 아니라 성체 설치류 행동 평가를 만들 성인 쥐를 사용한다. 7 (7 일 설치류 – – 32주 후 산후 2 일에 해당 (28)의 예를 들면, 인간 CNS 개발) 이러한 문제 때문에, 소아 질환의 사용에 대한 연구뿐만 아니라 적절한 조정 발달 시간 포인트가 중요하다 뿐만 아니라 행동 테스트는 적절한 모터, 감각 또는 재귀 발달 행동을 검토 것이다. 각각의 새로운 신생아 질병 모델 개발로 따라서, 엄격하게 휴대 것을 보장하기 위해 테스트해야및 행동 반응은 설치류와 인간 사이의 가장 적절한 번역 데이터를 제공 할 것입니다.
뇌성 마비는 성인으로 지속 모터 질환이다. 오늘날 사용 가능한 뇌성 많은 모델의 한가지 문제점은 소아 환자에서 볼 수 결손과 상관 반복 표준화 모터 테스트의 부족이다. 신생아 마우스에서 저산소증, 허혈 및 염증을 결합한 새로운 모델에서, 모터의 동작은 신생 생쥐의 특정 테스트의 전지를 사용하여 평가 하였다. 정량적보고 주관성을 감소 및 증가시키기 위해 여러 테스트를 표준화 할 수 측정을 평가하는 매우 구체적인 쉬우나 포함하도록 변형되었다. 또한, 전면 및 뒷다리 평가는 별도로 수행 될 수 있고, 왼쪽 / 오른쪽 차이가 결정될 수있다. 시험이 배터리는 나이 2 주까지 신생아 쥐에 대한 구체적인이다.
이 CP 모델을 보여줍니다발달 반사에 (보행, 뒷다리 발 각도) 걷기의 어려움뿐만 아니라 사지 고유의 약점 (사 사지 서스펜션, 뒷다리 서스펜션) 및 적자 (반사를 잡고). 본 연구에서 하나의 평가시기가 검토되었지만, 이러한 결핍은 시간을 추적 할 수있다.
이러한 테스트의 폭스의 배터리 또는 발달 이정표 (15)의 Heyser의 평가와 신생아에서 사용할 수있는 테스트의 다른 배터리가있다. 그러나 이러한 테스트는 그 응답 신생아는 아직 개발되어 있기 때문에 동일하지 않을 수 있습니다 성인에 신생아를 비교합니다. 폭스의 배터리와 Heyser의 Assement 테스트는 오히려 (강도에 따라 각도, 자세 등) 객관적인 데이터보다, 이분법 (예 또는 아니오) 평가와 관찰 주관적인 정보에 의존합니다. 때문에 이러한 테스트의 subjectiveness, 많은 과학자들은 따라서 다른 사람과 한계 비교할 수없는 결과를 만드는 기준을 적용, 추가 또는 삭제했다특정 질병 또는 장애에 대한 기준을 확립 부족의 관점에서 데이터의 유용성을 보내고. 질적 구체적 신생아를 시험하기위한 표준화 된 모터 시험 한 세트를 구축함으로써, 개별 그룹 연구 결과를 정확하고 확실하게보고되고 비교 될 수있다.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank everyone at Shriners Hospital Pediatric Research Center, in particular Dr. Mickey Seltzer, of whom without his support, this work would not have been funded. In addition, we would like to thank Isha Srivastava, who contributed to early data collection and Amy He, who helped with the figures. This study was funded by Shriners Hospitals for Children. No funding source played a role in experimental design or decision to submit the paper for publication.
Materials
| C57BL/6 mice | Charles River Laboratories | STRAIN CODE: 027 | C57BL/6NCrl is the exact strain we use |
| Anesthesia Dish, PYREX™ Crystallizing Dish | Corning Life Sciences Glass | 3140125 | Capacity: 25.03 oz. (740mL); Dia. x H: 4.92 x 2.55 in. (125 x 65mm). However, any small round glass container will work. A 2 cup capacity pyrex food storage bowl with flat bottom will also work and is much cheaper (Pyrex model number: 6017399). |
| Covered lead ring | Fisher Scientific | S90139C | Lead ring for stablizing flasks in a water bath. It is used inside the anesthesia dish. |
| Scalpel Blade #11 | World Precision Instrucments, Inc. | 500240 | |
| Small Vessel Cauterizer | Fine Science Tools | 18000-00 | |
| Micro Hook | Fine Science Tools | 10064-14 | |
| Vetbond Suture Glue | 3M | 1469SB | n-butyl cyanoacrylate adhesive |
| Lipopolysaccharide | Sigma Life Science | L4391 | Lipopolysaccaride from e.coli 0111:B4, gamma irradiated |
| 12×12 inch opaque box | Acrylic Display Manufacturing: A division of Piasa Plastics | C4022 | Colored Acrylic 5-Sided Cube, 3/16" Colored Acrylic, 12"W x 12"D x 12"H; http://www.acrylicdisplaymfg.com/html/cubes_19.html |
| Camera/camcorder | JVC | GC-PX100BUS | Any camcorder that works well in low light and can be imported and edited. We use the JVC GC-PX100 Full HD Everio Camcorder. |
| Covidien Tendersorb™ Underpads | Kendall Healthcare Products Co | 7174 | |
| WypAll L40 | Kimberly-Clark Professional | 5600 | Any surface with moderate grip will do |
| Surface at 45 degree incline | We use a cardboard box. | ||
| Thin wire from a pipe cleaner | Creatology | M10314420 | Any pipe cleaner from any craft store will work. |
| 50mL conical tube | Falcon | 352070 | |
| Fiberglass Screen Wire | New York Wire www.lowes.com | 14436 | Any supplier can be used as long as their screen is 16×16 or 18×16 |
| Razor blade | Fisherbrand | 12-640 | A wooden stick applicator or wooden part of a cotton-tipped swab will also work. |
| OPTIX 24-in x 4-ft x 0.22-in Clear Acrylic Sheet to make Clear Acrylic Walkway | PLASKOLITE INC | 1AG2196A | Clear acrylic (1/8" thick) with sides and a top to limit exploration. We bought a sheet of acrylic from a local hardware store and had them cut it to size. (2) 2"x2"; (3) 2"x 18"; (1) 2"x15.5"; (1) 2"x3". Using clear tape, tape all sides together, with the 15.5" piece on top. Tape the 3" piece to the end of the 15.5" piece to create a flap/entryway for the mice. Alternatively, part or all of the walkway can be glued together, and only taping on the top pieces. This design will allow for the walkway to be opened for easy cleaning. |
| Protractor | Westscott | ACM14371 |
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