Cerebral Palsy bir Yenidoğan Fare Modeli Motor Testleri A Pil
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
Pediatrik yaralanma veya kemirgenler kullanarak hastalığın yeni modeller geliştirmek nedeniyle hızla nörolojik yaralanma kurtarmak için her iki sıçan ve farelerin şaşırtıcı yeteneği genellikle zordur. Bu nedenle, herhangi bir yeni pediatrik bir hastalık modeli, iyice davranışsal sonuçlar ile el-ele gitmek gerekir hücresel ve moleküler değişiklikleri inceleyen doğrulamak için. Birçok yönden, fonksiyonel davranış kurtarma terapötik ya da öteleme alaka açısından altta yatan hücresel değişiklikler daha önemli olabilir. Araştırmacılar yetişkin ve yenidoğan yaralanma hakkında daha fazla bilgi olarak, verdikleri yanıtlara çok farklı ve bu ikisi arasındaki çıkarım olamaz açıktır. Örneğin, yeni doğan farelerin, sinir büyüme faktörü, beyin türevli nörotrofik faktör, nörotrofin-3 ve spinal kord yaralanması 1,2 aşağıdaki glial hücre çizgisi türevli nörotrofik faktör, farklı düzeylerde gösterir. Ayrıca, yenidoğanlar inme 3, d sonra önemli kan-beyin bariyeri sızıntısıperiferik sinir yaralanması 4 sonrası kortikal nöron yeniden düzenlenmesini göstermenin ve spinal kord yaralanması ve hipoksi-iskemi 5,6 takiben geciktirilebilir veya yavaşlatılabilir astrogliasis var. Nedenle, öteleme pediatrik araştırma gelişimsel eşdeğer modelleri kullanmak olduğunu ve bu modellerin her ikisi de hücresel / moleküler değişiklikler ve yaşa uygun davranış testleri için değerlendirilir önemlidir.
1000 canlı doğumda yıllık (NIH): Serebral Palsi (SP) 3 etkileyen bir motor hastalığıdır. CP çocuklar hastalığın şiddetine bağlı olarak, semptomları ve ko-morbid koşullar aralığı sergiler. hareket ve koordinasyon güçlüğü ve motor gelişimi ulaşmada gecikmeler ile birlikte en sık görülen belirtileridir. Diğer belirtiler, anormal kas tonusu (artmış veya azalmış ya), ince motor becerileri, yürüme güçlüğü, aşırı drooling ve yutma ve konuşma gecikmeleri (NIH) azaltılmış bulunmaktadır. CP altında yatan neden olduğuna inanılmaktadırYa da bir yıllık doğum sonrası kadar öncesi ya da peripartum döneminde oksijen ve / veya beyne kan akışının olmaması. Buna ek olarak, iltihap artık SP gelişmesinde önemli bir bileşen olduğu düşünülmektedir.
CP vakaların çoğunluğu periventriküler lökomalaziyle (PVL) olarak bilinen ventriküllerin etrafında beyaz madde hasarı ile ilişkilidir. Bu nörolojik damgasını CP yol açan ilk hakaret oligodendrocytes hakaret en savunmasız beyin gelişimi süresince meydana geldiğini göstermektedir. 32 haftalık gebelik – oligodendrocytes yaralanmaya en yatkın olan bir insanda hızlı oligodendrosit büyüme dönemi, aynı zamanda dönem, 24 arasındadır. Kemirgen olarak eşdeğer süresi, doğum sonrası gün 2 – 7 7 ve CP bu modelde indüklenir zamandır.
Burada özetlenen testleri yapmak için kullanılan CP yenidoğan fare modeli Enj oluşturmak için inflamasyon ile hipoksi ve iskemi birleştirirDaha iyi taklit nörodejenerasyon insan CP görülen Ury. Bu model insan CP hastaları benzeyen farklı motor defisit yanı sıra farklı beyaz cevher hasarı eksikliği SP'nin diğer hayvan modellerinde gözlenen önemli eksiklikler, bazı giderir. Aynı modeli kullanarak bir ortak çalışan tarafından yapılan önceki çalışmalar inflamasyon eklenmesi böylece daha iyi CP 8 çocuklarda görülen PVL taklit, beyaz cevher hasarı arttırdığını göstermiştir. önceki verilere dayanarak, bu kağıt hayvan yaşlandıkça, motor davranış değişiklikleri değerlendirmek amacıyla yenidoğan motor testleri kapsamlı bir bataryayı sunuyor.
Protocol
Representative Results
Discussion
İnsan ve kemirgen arasında gerçekleştirilen davranış testleri insan belirtiler doğrudan ilgisi olduğu hücresel ve moleküler yanıt arasındaki örtüşme varsa insan hastalıklarının incelemek için hayvan modelleri kullanarak sadece ilgili olduğunu. Pediatrik hastalık çalışmaları ile önemli konulardan biri birçok araştırmacı hastalık sürecinde önemli olabilir gelişimsel farklılıkları dikkate almadan, modeli, hem de yetişkin kemirgen davranış değerlendirme oluşturmak için yetişkin kemirgenler kullanmaktır. 7 (7 gün kemirgen – – 32 hafta bir doğum sonrası 2. günde eşdeğerdir 28. örneğin insan sinir sistemi geliştirme) bu konuların, çünkü pediatrik hastalık kullanımı ile ilgili araştırmalar sadece uygun ayarlanmış gelişim zaman noktaları önemlidir ama aynı zamanda davranış testleri uygun motor, duyusal veya dönüşlü gelişimsel davranışlarını inceleyeceğiz söyledi. Her yeni doğan hastalık modeli geliştirilmiştir Böylece, sıkı hücre sağlamak için test edilmelidirve davranışsal tepkiler kemirgen ve insan arasındaki en uygun çevrilebilir veri sağlayacaktır.
Serebral palsi yetişkinliğe kadar devam motor bozukluğudur. bugün mevcut serebral palsi modellerin çoğu ile bir problem pediatrik hastalarda görülen açıkları ile ilişkili olabilir tekrarlanabilir, standart motorlu test eksikliğidir. Bir yenidoğan fare hipoksi, iskemi ve inflamasyon birleştiren bu yeni modelde, motor davranışları yenidoğan fareler için özel testlerin bir pil kullanılarak değerlendirilmiştir. nicel raporlama öznelliği azaltmak ve artırmak amacıyla, çeşitli testler standardize edilebilir önlemleri değerlendirmek üzere çok özel, ama kolay içerecek şekilde modifiye edilmiştir. Buna ek olarak, ön ve arka ayakların değerlendirmeler ayrı ayrı yapılabilir ve sağ / sol farklılıklar tespit edilebilir. testler Bu pil iki haftalık kadar neonatal fare için özeldir.
Bu CP modeli gösterirgelişimsel reflekslerinde (ambulasyon, arka bacak ayak açısı) yürüme zorluğu, hem de bacak-spesifik zayıflık (dört uzuv süspansiyon, hindlimb süspansiyon) ve açıkları (refleksi açgözlü). Bu çalışmada sadece bir timepoint incelendiğinde olsa da, bu açıkları zamanla izlenebilir.
Bu tür testlerin Fox pil veya gelişim aşamalarından 15 Heyser en Değerlendirilmesi olarak yenidoğan kullanılabilir testlerin, diğer pil vardır. Ancak, bu testler olan yanıtları yenidoğan hala gelişmekte olduğu için aynı olmayabilir yetişkin, için yenidoğan karşılaştırın. Fox'un batarya ve Heyser en şerefiyeler testleri yerine (gücüne dayalı açı, duruş, vb) objektif verilere göre, dichotomous (evet veya hayır) değerlendirilmesi ile gözlemsel subjektif bilgilere dayanmaktadır. Çünkü bu testlerin öznellik arasında birçok bilim adamı bu nedenle başkalarına ve limit eşsiz sonuçlarını yapma kriterleri, adapte eklenebilir veya kaldırdıkBelirli bir hastalık ya da bozukluk için bir temel açık oluşturulması açısından veri yararlılığını ing. nitel ve özellikle yenidoğanlar test etmek için tasarlanmış standart motor testleri bir dizi kurarak, bireysel araştırma grupları sonuçları doğru ve güvenilir rapor ve mukayese edilebilir.
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 |
References
- Nakamura, M., Bregman, B. S. Differences in neurotrophic factor gene expression profiles between neonate and adult rat spinal cord after injury. Exp Neurol. 169 (2), 407-415 (2001).
- Widenfalk, J., Lundströmer, K., Jubran, M., Brene, S., Olson, L. Neurotrophic factors and receptors in the immature and adult spinal cord after mechanical injury or kainic acid. J Neurosci. 21 (10), 3457-3475 (2001).
- Fernández-Lòpez, D., Faustino, J., et al. Blood-brain barrier permeability is increased after acute adult stroke but not neonatal stroke in the rat. J Neurosci. 32 (28), 9588-9600 (2012).
- Cusick, C. G. Extensive cortical reorganization following sciatic nerve injury in adult rats versus restricted reorganization after neonatal injury: implications for spatial and temporal limits on somatosensory plasticity. Prog Brain Res. 108, 379-390 (1996).
- Barrett, C. P., Donati, E. J., Guth, L. Differences between adult and neonatal rats in their astroglial response to spinal injury. Exp Neurol. 84 (2), 374-385 (1984).
- Villapol, S., Gelot, A., Renolleau, S., Charriaut-Marlangue, C. Astrocyte Responses after Neonatal Ischemia: The Yin and the Yang. Neuroscientist. 14 (4), 339-344 (2008).
- Craig, A., Ling Luo, N., et al. Quantitative analysis of perinatal rodent oligodendrocyte lineage progression and its correlation with human. Exp Neurol. 181 (2), 231-240 (2003).
- Shen, Y., Liu, X. B., Pleasure, D. E., Deng, W. Axon-glia synapses are highly vulnerable to white matter injury in the developing brain. J Neurosci Res. 90 (1), 105-121 (2012).
- Shen, Y., Plane, J. M., Deng, W. Mouse models of periventricular leukomalacia. J Vis Exp. (39), (2010).
- Fox, W. M. Reflex-ontogeny and behavioural development of the mouse. Anim Behav. 13 (2), 234-241 (1965).
- Tremml, P., Lipp, H. P., Müller, U., Ricceri, L., Wolfer, D. P. Neurobehavioral development, adult openfield exploration and swimming navigation learning in mice with a modified beta-amyloid precursor protein gene. Behav Brain Res. 95 (1), 65-76 (1998).
- Wahlsten, D. A developmental time scale for postnatal changes in brain and behavior of B6D2F2 mice. Brain Res. 72 (2), 251-264 (1974).
- Balasubramaniam, J., Xue, M., Del Bigio, . Long-term motor deficit following periventricular hemorrhage in neonatal rats: A potential model for human cerebral palsy. J Cerebr Blood F Met. , (2005).
- Williams, E., Scott, J. P. The Development of Social Behavior Patterns in the Mouse, in Relation to Natural Periods. Behaviour. 6 (1), 35-65 (1954).
- Heyser, C. J., Crawley, J. Q., et al. Assessment of developmental milestones in rodents. Current protocols in neuroscience. Chapter 8, (2004).
- Corti, S. . Grip strength TREAT-NMD: Experimental protocols for SMA animal models. , (2014).
- Corti, S., Nizzardo, M., et al. Neural stem cell transplantation can ameliorate the phenotype of a mouse model of spinal muscular atrophy. J Clin Invest. 118 (10), 3316-3330 (2008).
- Grondard, C., Biondi, O., et al. Regular exercise prolongs survival in a type 2 spinal muscular atrophy model mouse. J Neurosci. 25 (33), 7615-7622 (2005).
- El-Khodor, B. F. Behavioral Phenotyping for Neonates. Experimental Protocols for SMA animal models. , (2011).
- El-Khodor, B. F., Edgar, N., et al. Identification of a battery of tests for drug candidate evaluation in the SMNDelta7 neonate model of spinal muscular atrophy. Exp Neurol. 212 (1), 29-43 (2008).
- Venerosi, A., Ricceri, L., Scattoni, M. L., Calamandrei, G. Prenatal chlorpyrifos exposure alters motor behavior and ultrasonic vocalization in CD-1 mouse pups. Environ Health. 8 (12), (2009).
- Hill, J. M., Lim, M. A., Stone, M. M. Developmental milestones in the newborn mouse. Neuromethods 39: Neuropeptide Techniques. , (2008).
- Yu, Y., Keshner, A. E., Tucker, C. A., Thompson, E. D., Lauer, R. T. Visual dependence influences postural responses to continuous visual perturbation in adults with spastic cerebral palsy. , (2016).
- Carlson, G. The use of four limb hanging tests to monitor muscle strength and condition over time. Experimental Protocols for SMA animal models. , (2011).
- Gordon, A. M., Duff, S. V. Relation between clinical measures and fine manipulative control in children with hemiplegic cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 41 (9), 586-591 (1999).
- Futagi, Y., Toribe, Y., Suzuki, Y. The grasp reflex and moro reflex in infants: hierarchy of primitive reflex responses. Int J Pediat. , (2012).
