Dans la maladie et le mouvement des troubles de Parkinson en général, les analyses comportementales sensibles et fiables sont essentielles pour tester de nouvelles thérapies potentielles. Ici, nous décrivons une batterie de tests sensori gérable pour les souris qui sont sensibles à des degrés divers de lésions au système nigrostriatal et utile pour les études précliniques.
Mesures des résultats comportementaux sensibles et fiables sont essentielles pour l'évaluation des traitements thérapeutiques potentielles dans les essais précliniques pour de nombreuses maladies neurodégénératives. Dans la maladie de Parkinson, sensori-tests sensibles à divers degrés de dysfonctionnement nigrostriatal sont fondamentales pour tester l'efficacité de médicaments potentiels. Mesures sensori-moteurs fiables et assez élégant existent pour les rats, mais beaucoup de ces tests mesurent sensori asymétrie dans le rat et ne sont pas tout à fait adapté pour les modèles murins génétiques récentes de PD. Nous avons mis en place une batterie de tests sensori inspirés par les tests sensibles chez les rats et adapté pour les souris. La batterie de tests mis en évidence dans cette étude est choisi pour a) sa sensibilité dans une grande variété de modèles de souris de PD, b) sa facilité à mettre en œuvre dans une étude, et c) de son faible coût. Ces tests se sont avérés utiles dans la caractérisation de nouveaux modèles génétiques de souris de PD ainsi que pour tester potrentiel traitements modificateurs.
La maladie de Parkinson (PD) est une maladie neurodégénérative débilitante caractérisée principalement par la perte progressive des neurones dopaminergiques dans la substance noire et le développement des inclusions de corps de Lewy dans les systèmes centraux et périphériques. Les patients souffrent de troubles sensori-moteur, incluant bradykinésie, tremblement, la rigidité et l'instabilité posturale que s'aggraver avec le temps. Bien que rares, les formes familiales de la maladie découvert au cours des 15 dernières années ont conduit à l'identification de nouvelles cibles importantes pour les potentiels thérapeutiques modificateurs de la maladie. Des mutations dans les gènes codant pour l'alpha-synucléine, parkin, DJ-1, LRRK2, et ATP13A2 entre autres marquent le développement d'une nouvelle «génération» de modèles animaux de PD, les modèles génétiques de souris.
Mesures comportementales non-médicamenteuse excellents existent pour le unilatéral 6 hydroxydopamine (6-OHDA) modèle de rat d'études approfondies de PD. Il s'agit notamment des tests de membre utilisation asymétrie, le mouvementinitiation, de négligence somatosensoriel, les capacités atteignent, et les vocalisations ultrasoniques, plus récemment, 1-6. Ces tests sont sensibles aux degrés de perte des neurones dopaminergiques nigro variable et ont été largement utilisés pour évaluer l'efficacité de divers types de potentiel thérapeutique 7-11. Cependant, avec les modèles génétiques de souris il n'y a pas de consensus clair sur les meilleurs tests sensori-moteurs à utiliser ou à combien d'utiliser. Cette situation est problématique pour caractériser un modèle de souris génétique nouveau, dans les études précliniques, et en essayant de faire des comparaisons entre les modèles. Au cours de la dernière décennie, nous avons travaillé à mettre sur pied une batterie de tests sensori-motrices des souris similaires à ce qui a été utilisé avec succès chez le rat. Les essais décrits dans cet article ont été utilisées pour aider à caractériser de nombreux modèles génétiques de souris de PD et sont actuellement utilisées dans des études précliniques essais roman potentiel thérapeutique 12.
Les tests les plus courants utilisentd pour évaluer la fonction motrice chez la souris sont activité en plein champ et le test rotarod de coordination 13. Bien que ces deux tests sont automatisés, relativement facile à utiliser et fournir des informations sur la fonction sensori-motrice, ils n'ont souvent pas la sensibilité nécessaire pour détecter de subtiles altérations dans le système dopaminergique nigro. Par exemple, les souris déficientes parkin avec de subtiles altérations dans la fonction dopamine ne s'affichent pas dépréciations sur le rotarod mais ne présentent une déficience motrice sur un test de faisceau difficile 14. En outre, les souris traitées avec des doses modérées de la neurotoxine 1-méthyl-4-phényl-1 ,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) ne présentent pas de troubles sur la rotarod mais n'ont modifications importantes dans la démarche et les dépréciations sur une inversé test de la grille 15. Par conséquent, les études qui utilisent uniquement le rotarod pour l'évaluation phénotypique peuvent manquer déficiences plus subtiles. Une approche optimale, à notre avis, à la caractérisation du comportement est celui qui comprend une battery de tests qui sont sensibles aux différents aspects de la fonction sensorielle et motrice, et des changements subtils dans la fonction de ganglions de la base 13-15. Nous décrivons ici comment mesurer et analyser la fonction sensori-motrice chez la souris en utilisant un faisceau difficile traversée de test, un test de l'activité spontanée dans le cylindre, et une réponse de l'examen des stimuli sensoriels.
Dans la présente étude, nous montrons comment réaliser et analyser les trois tests utiles de fonction sensori-motrice chez la souris. Il s'agit notamment de la poutre difficile, l'activité spontanée dans le cylindre, et la réponse à des stimuli sensoriels (élimination des adhésifs). Ces tests ont été choisis pour les raisons suivantes: 1) nous et d'autres avons trouvé qu'ils étaient très sensibles aux degrés de dysfonctionnement dopaminergique nigro variant dans des modèles murins génétiques 14,16-18, 2) seulement un court laps de formation est nécessaire pour la poutre et la manipulation de la réponse aux tests de stimuli sensoriels et une fois formés les analyses peuvent être effectuées en une seule session de test, et 3) le prix de l'équipement nécessaire pour effectuer les tests est assez faible par rapport à l'achat d'équipements plus automatisés tels que rotarod et ouvert chambres de champ.
Le test de faisceau défi n'est pas seulement utile pour détecter les performances du moteur et des déficits de coordination dans les modèles génétiques de souris de PD, mais est également utile in découvrant des déficiences chez les souris-4-phényl-1 1 méthyl 2,3,6-tétrahydropyridine-traités et-hydroxydopamine traité 6 et des souris déficientes en noradrénaline 19, 23-25. En outre, nous trouvons le faisceau difficile d'être moins influencée par le poids corporel par rapport à d'autres tests de performance du moteur et de la coordination (rotarod et essai pôles). Cela est particulièrement utile lorsque vous travaillez avec des souris mâles âgées, qui peuvent peser jusqu'à 50 grammes +. Semblable à la poutre, altérations de l'activité spontanée sont observées de façon fiable dans parkin KO, PQ311X, Thy1-ASYN, Pitx3-aphakia et LRRK2 souris 14, 16-18, 26. Le test de suppression adhésif est également sensible à la manipulation génétique, y compris parkin KO, parkin Q311X, Thy1-ASYN et DJ-1 Les mutations de finale chez les souris 14,16, 17, 22. Chez la souris-hydroxydopamine traité à 6 unilatérale le test de retrait d'adhésif est réalisée d'une manière similaire à la manière dont elle est généralement effectuée sur des rats 1,2. L'étiquette adhésive est placée sur chaque patte avant à l'aideune pince et le temps d'enlever l'étiquette sont enregistrées. Nous avons constaté que les souris-hyrdoxydopamine traités par 6 vont retirer l'étiquette de la branche affectée avant d'enlever l'étiquette sur le membre atteint 19.
Cette batterie de test est facile à mettre en œuvre dans le vieillissement des études utilisant des traitements chroniques, mais il est également facile à utiliser dans les études pharmacologiques. Lorsque les animaux sont formés et prêts pour tester une station de test pour chaque test peut être mis en place. Les animaux sont ensuite exécutées dans le même ordre sur chaque test. Le médicament d'intérêt peut être administré et une fois que le pic de concentration de médicament désiré soit atteint chacune des souris peut être testée sur la poutre, puis déplacé vers le cylindre pendant trois minutes, puis à l'essai de retrait d'adhésif. Nous avons constaté que cette stratégie fonctionne bien lors de l'essai différents agonistes de la dopamine chez les souris 18, 21. Tant le faisceau et les tests de déménagements adhésifs se prêtent à des essais répétés, l'activité spontanée cependant dans le cylindre est affectée par répétée testing résultant en une activité réduite au fil du temps 16. Selon la façon dont le déficit est robuste dans la souris, vous pouvez toujours être en mesure de détecter des différences avec des essais répétés dans le cylindre 16. En général, on observe accoutumance et une activité réduite dès la 2e exposition au cylindre cependant, nous constatons que nous pouvons obtenir des niveaux d'activité suffisant lorsque nous courons le test d'activité spontanée immédiatement après faisceau parcours dans les études pharmacologiques 18,21. Le nombre de séances de dégustation de l'activité spontanée à inclure dans une étude sera fonction de la souche de souris (certaines sont nettement plus actifs que d'autres) et la durée du traitement. Dans nos études pharmacologiques chez la souris sur une C57BL mixte / 6 X fond DBA, nous avons mesuré l'activité entre 2-4 heures et les séances d'essais ont été séparées d'une semaine 21.
Les tests en faisceau et le cylindre ne nécessitent une analyse post-tests de comportements videorecorded. Pour cet aspect de l'analyse, ilest particulièrement important d'avoir des évaluateurs qui sont aveugles aux conditions expérimentales. Quand nous formons de nouveaux évaluateurs dans le laboratoire, nous avons le comportement du score de personne sur des bandes vidéo précédemment analysés par un expert évaluateur du laboratoire. Les critères sont expliqués et présentés au nouvel évaluateur et la personne commence à marquer les bandes précédemment analysés sur leur propre. Les scores sont ensuite comparés aux évaluations de l'expert ». La personne n'est pas autorisée à de nouvelles données taux jusqu'à ce qu'ils soient à l'intérieur de la précision de 95-98% de l'expert. Toutes les données sont ensuite aléatoirement spot-vérifier l'exactitude par un expert évaluateur.
La batterie de tests décrits dans la présente étude vise à évaluer la fonction sensori-motrice chez la souris. Toutefois, lorsque la caractérisation d'un nouveau modèle murin de la maladie, il est toujours important de faire un examen de base de l'animal ainsi. Le poids corporel et la température doivent être surveillés tout au long de l'essai et les comportements anormaux devraient être notés, comme la suppression des vibrisses ou clasping des membres postérieurs quand ramassé par la queue. Examens neurologiques de base sont décrites en détail ailleurs 27-29.
The authors have nothing to disclose.
Ce travail est financé par le NIH / NINDS NS07722-01 et le Centre de la famille Gardner pour la maladie de Parkinson et les troubles du mouvement.
Material Name | Company | Dimensions | Comments |
Challenging beam apparatus | Starks Plastics | Segment 1= 3.5 cm Segment 2= 2.5 cm Segment 3= 1.5 cm Segment 4= 0.5 cm |
Contact information: 11276 Sebring Dr. Forest Park ,OH 45240 USA Ph +1 (513) 541-4591 Fax +1 (513) 541-6773 |
Cylinder | Starks Plastics | 15.5 cm diameter 12.7 cm height |
Contact information: 11276 Sebring Dr. Forest Park ,OH 45240 USA Ph +1 (513) 541-4591 Fax +1 (513) 541-6773 |
Mesh Grid Wiring | Ace Hardware | 1 cm2 | |
Mouse Cages | Ancare | 19 x 29 x 12.7 cm | |
Glass | Ace Hardware | 19 cm2 | |
Mirror | Ace Hardware | 18 x 13 cm | |
Camcorder | Sony HDR-HC9 | ||
MiniDV Tapes | Sony DVC premium | 90 min long play | |
Labels | AveryColor Coding Labels | 6.35 mm diameter (1/4″ Round) |