다발성 경화증의 마우스 모델에서 진보적 인 신경 학적 장애를 측정
Summary
An optimized testing protocol is presented in this paper for the Rotarod performance test, used for measuring progressive neurological disability in TMEV-infected mice.
Abstract
After intracerebral infection with the Theiler’s Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating disease, with clinical features similar to the progressive forms of multiple sclerosis (MS). The mice show progressive disability with loss of motor and sensory functions, which can be assessed with multiple apparatuses and protocols. Among them, the Rotarod performance test is a very common behavioral test, its advantage being that it provides objective measurements, but it is often used assuming that it is straightforward and simple. In contrast to visual scoring systems used in some models of MS, which are highly subjective, the Rotarod test generates an objective, measurable, continuous variable (i.e., length of time), allowing almost perfect inter-rater concordances. However, inter-laboratory reliability is only achieved if the various testing parameters are replicated. In this manuscript, recommendations of specific testing parameters, such as size, speed, and acceleration of the rod; amount of training given to the animals; and data processing, are presented for the Rotarod test.
Introduction
Theiler의 쥐 뇌척수염 바이러스 (TMEV)는 지속적으로 쥐의 중추 신경계 (CNS)를 감염시키는 neurotropic 단일 가닥 RNA 바이러스이다. 민감한 쥐에서 TMEV 감염은 TMEV에 의한 탈수 초성 질환 (TMEV – IDD)로 알려진 면역 매개 만성 프로그레시브 탈수 초성 질환을 발생합니다. 쥐의 실험 감염은 다발성 경화증 (MS)의 진보적 인 형태에서 본 그 유사한 질병 과정을합니다. 급성기와 만성기 : TMEV – IDD는 두 가지 단계를 특징으로한다. 급성 단계는 가벼운, 일반적으로 무증상 뇌염 1,2입니다. 두 번째, 만성 단계는 감염 후 약 한달 시작, 탈수 초화, 염증, 및 축삭 손상 1,2 특징으로하는 천천히 진행 장애로 구성되어 있습니다. 마우스에서 관찰 약점은 경직하고, 때때로 심한 토닉 경련과 관련이있다.
현재 더 medicatio이 없기 때문에NS 환자에서 진행성 장애를 개선하는 연구는 특히 질병의 진행에 질병 변경 약물의 효과를 모니터링하기위한 최적의 동물 모델을 나타내는 TMEV-IDD 의해 끌린다. 그러나, 마우스에서뿐만 아니라 MS 환자, 장애의 진행의 모니터링은 장시간에 걸쳐 연속적인 임상 적 관찰이 필요하다. 마우스에서, 장애의 진행 장기 모니터링은 로타로드 (rotarod) 성능 테스트로 달성 될 수있다.
로타로드 (rotarod) 성능 테스트는 설치류 조정, 밸런스 및 피로와 같은 모터 연관된 함수를 평가 표준 행동 시험이다. 생쥐들은 연속적인 가속하에 회전되는 회전로드에 자신의 균형을 유지해야한다; 이로드가 기록에서 시간 지연이 떨어져있다. 신경 학적 장애를 가진 동물은 대조군으로 한 회전 막대에 머물 수없는, 그리고 회전 속도를 초과 할 때 일반적으로 내려 자신의모터 용량. 동물이 더 신경 손상은 빨리 그들이로드 떨어지지하고 짧은 시간 지연이다.
전통적인 시각 채점 시스템을 통해 로타로드 (rotarod) 시험의 장점은 목표를 생성하는 것이다 측정 가능한 가변 시간 지연에 궁극적으로 치료 및 실험 절차 (3)의 효과를 정량화하기 위해 통계 분석을 위해 사용될 수있다.
다트머스에서 Neuroimmunology (LONI)의 실험에서, 쥐 위해 기계로 익숙하고 정상 "기준"균형 조정 및 모터 제어 (4)을 평가하기 위해 그들이 이전에 TMEV 감염 테스트 적응 프로토콜을 실시한다, 5. 기준이 설정되고 마우스 TMEV 감염되면, 이들은 수개월에 걸쳐 한 번 또는 두 번 주 시험된다. 실제 시험 프로토콜에 따라서의 평가를 허용 150 일 평균 지속탈수 초성 질환의 전체 과정을 통해 균형, 조정 및 모터 제어의 감소.
수백 TMEV – IDD와 가짜 처리 된 마우스는 다트머스 대학에서 신경 학적 장애에 대한 지금까지 테스트되었습니다. 이러한 마우스는 다양한 면역 치료를받은하지만 약학 제제는 장애의 진행을 완화 -6,7- 효과적인 것으로 발견되었다. 본 기사와 관련 프로토콜은 TMEV – IDD 마우스에 의해 표시되는 진보적 인 신경 학적 손상을 특성화하는 방법에 대해 설명합니다. 특히, 프로토콜은 로타로드 (rotarod) 테스트를 사용 TMEV-IDD 생쥐에서 신경 학적 장애를 연구하는데 일반적으로 적합한 것으로 믿어 특정 테스트 파라미터의 추천을 제공한다. 이 절차는 평가하기위한 기준 (1) 등 MS와 같은 진보적 인 신경 학적 상태를 치료하기위한 치료를 테스트하기위한 진보적 인 MS (2) 그 유용성이 마우스 모델의 관련성을 제공합니다. 분명히,로타로드 (rotarod) 성능 테스트와 현재 최적화 테스트 파라미터 및 프로토콜 TMEV-IDD 마우스 모델에서 진행성 신경계 장애 검출에 유용하지 않은뿐만 아니라, 신경 변성 질환의 다른 바이러스 – 유도 및 / 또는 유전자 마우스 모델에서 장애를 커버링에 유용하다.
Protocol
Representative Results
Discussion
몇 가지 한계에도 불구하고, 로타로드 (rotarod) 성능 테스트는 운동 기능 장애와 TMEV-IDD뿐만 아니라 마우스 장애의 진행에 대한 약리학 적 개입의 영향을 평가하기위한 중요한 도구를 나타낸다.
로타로드 (rotarod) 시험 제 11 설치류에서 신경 학적 결손을 측정하는 도구로써 1957에 기술되었다. 설치류는 회전 속도가 증가함에 따라, 회전 막대에 걸어, 땅에 떨어지는 피하?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank the staff of the Center for Comparative Medicine and Research (CCMR) at Dartmouth for their expert care of the mice used for these studies. The authors also acknowledge Emily Clough for her excellent administrative support.
Materials
| Mice SJL/JCrHsd 4 to 6 week old | Envigo | #052 | |
| TMEV virus stock | |||
| Isoflurane vaporizer | Harvard Apparatus | #340471 | |
| Insulin Syringes U- 100 29g x 0.5cc | BD | #328203 | |
| Rotamex-5 4 Lane Rota-Rod for Mice with RS-232 and Software | Columbus Instruments | #0890M |
Referenzen
- Lipton, H. L. Theiler’s virus infection in mice: an unusual biphasic disease process leading to demyelination. Infect Immun. 11, 1147-1155 (1975).
- Pachner, A. R. . A Primer of Neuroimmunological Disease. , (2012).
- Rustay, N. R., Wahlsten, D., Crabbe, J. C. Assessment of genetic susceptibility to ethanol intoxication in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 2917-2922 (2003).
- McGavern, D. B., Zoecklein, L., Drescher, K. M., Rodriguez, M. Quantitative assessment of neurologic deficits in a chronic progressive murine model of CNS demyelination. Exp Neurol. 158, 171-181 (1999).
- Zoecklein, L. J., et al. Direct comparison of demyelinating disease induced by the Daniel’s strain and BeAn strain of Theiler’s murine encephalomyelitis virus. Brain Pathol. 13, 291-308 (2003).
- Gilli, F., Li, L., Campbell, S. J., Anthony, D. C., Pachner, A. R. The effect of B-cell depletion in the Theiler’s model of multiple sclerosis. J Neurol Sci. 359, 40-47 (2015).
- Li, L., et al. The effect of FTY720 in the Theiler’s virus model of multiple sclerosis. J Neurol Sci. 308, 41-48 (2011).
- Homanics, G. E., Quinlan, J. J., Firestone, L. L. Pharmacologic and behavioral responses of inbred C57BL/6J and strain 129/SvJ mouse lines. Pharmacol Biochem Be. 63, 21-26 (1999).
- Balkaya, M., Krober, J. M., Rex, A., Endres, M. Assessing post-stroke behavior in mouse models of focal ischemia. J Cerebr Blood F Met. 33, 330-338 (2013).
- . . Columbus Instruments Rotamex-5 Manual. , 1-33 (2005).
- Dunham, N. W., Miya, T. S. A note on a simple apparatus for detecting neurological deficit in rats and mice. J Am Pharm Ass. 46, 208-209 (1957).
- Ulrich, R., Kalkuhl, A., Deschl, U., Baumgartner, W. Machine learning approach identifies new pathways associated with demyelination in a viral model of multiple sclerosis. J Cell Mol Med. 14, 434-448 (2010).
- Lynch, J. L., Gallus, N. J., Ericson, M. E., Beitz, A. J. Analysis of nociception, sex and peripheral nerve innervation in the TMEV animal model of multiple sclerosis. Pain. 136, 293-304 (2008).
- Pirko, I., Johnson, A. J., Lohrey, A. K., Chen, Y., Ying, J. Deep gray matter T2 hypointensity correlates with disability in a murine model of MS. J Neurol Sci. 282, 34-38 (2009).
- Oleszak, E. L., Chang, J. R., Friedman, H., Katsetos, C. D., Platsoucas, C. D. Theiler’s virus infection: a model for multiple sclerosis. Clin Microbiol Rev. 17, 174-207 (2004).
- McCarthy, D. P., Richards, M. H., Miller, S. D. Mouse models of multiple sclerosis: experimental autoimmune encephalomyelitis and Theiler’s virus-induced demyelinating disease. Methods Mol Biol. 900, 381-401 (2012).
- . International Mouse Phenotyping Resource of Standardised Screens Available from: https://www.mousephenotype.org/impress/protocol/158/1 (2016)
- Bohlen, M., Cameron, A., Metten, P., Crabbe, J. C., Wahlsten, D. Calibration of rotational acceleration for the rotarod test of rodent motor coordination. J Neurosci Methods. 178, 10-14 (2009).
- Hopkins, M. E., Bucci, D. J. Interpreting the effects of exercise on fear conditioning: the influence of time of day. Behav Neurosci. 124, 868-872 (2010).
