Impairment in olfactory function is a common feature in many neurodegenerative disorders including Parkinson, Alzheimer, and Huntington diseases. In the present article, we describe a set of tests for assessing olfaction discrimination and detection in mice that can be used to measure olfactory abilities in mouse models of neurodegenerative diseases.
In many neurodegenerative diseases and particularly in Parkinson’s disease, deficits in olfaction are reported to occur early in the disease process and may be a useful behavioral marker for early detection. Earlier detection in neurodegenerative disease is a major goal in the field because this is when neuroprotective therapies have the best potential to be effective. Therefore, in preclinical studies testing novel neuroprotective strategies in rodent models of neurodegenerative disease, olfactory assessment could be highly useful in determining therapeutic potential of compounds and translation to the clinic. In the present study we describe a battery of olfactory assays that are useful in measuring olfactory function in mice. The tests presented in this study were chosen because they measure olfaction abilities in mice related to food odors, social odors, and non-social odors. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of Parkinson’s disease as well as in testing potential disease-modifying therapies.
Disfunción olfativa está vinculada a una serie de trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson (PD), enfermedad de Alzheimer, y enfermedad de Huntington 1. En la EP, alteraciones olfatorias incluyen déficits en la identificación del olor, la detección y la discriminación y se encuentran hasta en el 70-95% de los pacientes 2-5. Estos déficits pueden preceder a los síntomas motores de la EP por el cardenal de hasta 4 años, lo que indica que la disfunción olfativa puede ser señal de las primeras etapas de la DP 6-10. La aparición temprana de los déficits olfativos en la EP ha generado un gran interés en la disfunción olfativa y los mecanismos subyacentes implicados. En estudios preclínicos en roedores, disfunción olfativa podría ser una medida de resultado sensible para predecir el potencial terapéutico de nuevas estrategias terapéuticas.
Muchas pruebas han sido diseñados y ampliamente utilizado para caracterizar alteraciones sensoriomotoras en modelos de roedores de PD y de TESt el potencial terapéutico de los tratamientos novedosos 11-15. A pesar de que los déficits olfativos están bien documentados en la EP, la función olfativa no se ha medido rutinariamente en muchos modelos. Esta visión está cambiando, aunque con el descubrimiento de formas genéticas de la EP y la noción más aceptada que la EP es una enfermedad sistémica que afecta a algo más que la función sensoriomotora. Actualmente, hay numerosos estudios en modelos genéticos de ratón de la EP y otros trastornos neurodegenerativos que ahora incluyen análisis de olfato en la caracterización 16-24. Dado el creciente interés de la disfunción olfatoria en los trastornos neurodegenerativos, hemos tratado de reunir una serie de pruebas olfativas que pueden ser utilizados para caracterizar nuevos modelos de neurodegeneración, así como las pruebas posibles terapias modificadoras de la enfermedad en los estudios preclínicos. Los ensayos descritos en el presente estudio se han utilizado tanto en la caracterización y estudios preclínicos 18,25.
Las pruebas highlighted en este estudio se ha demostrado que ser sensible en la detección de la disfunción olfativa en una utilizado con frecuencia alfa-sinucleína modelo de ratón que sobreexpresa de la enfermedad de Parkinson 18. Ellos incluyen la prueba enterrado pellet 26,27, una versión adaptada de la prueba de bloque de 23,24,28,29, y la prueba de habituación / deshabituación 30. Es importante tener en cuenta que hay varias adaptaciones de las pruebas descritas en este estudio que son medidas sensibles de la función olfativa en ratones, los que se destacan en este estudio son las pruebas de nuestro laboratorio tiene la mayor experiencia con y utilizar de forma rutinaria.
Cada una de las pruebas que se describen en este estudio miden diferentes aspectos de la función olfativa en ratones. La prueba de pellets enterrado mide la motivación aspecto de alimentos del olfato, poniendo a prueba la capacidad de hambre (alimentos restringido, no privados de alimentos) ratones para detectar una pieza aceptable de cereal endulzada enterrado bajo la ropa de cama. La prueba mide el bloque más del aspecto social de la función olfativa, probando la capacidad de los ratones para discriminar entre su propio olor y la de una misma especie. La prueba de habituación / deshabituación evalúa la capacidad del ratón para discriminar entre olores inocuos conocidos y novedosos,. El uso de múltiples pruebas es importante la hora de caracterizar un nuevo modelo, ya que las anomalías en la motivación de alimentos o el miedo pueden contribuir a las diferencias observadas en los ratones mutantes en comparación con los controles. Por ejemplo, si sólo se realiza la prueba de bloque y la disminución de la inhalación del bloque que se ha observado es el olor de otro ratón, no está claro si hay una Olfactdéficit de memoria o una mejor respuesta de miedo a la misma especie que puede conducir a la evitación de ese bloque. Cuando se realizan varias pruebas y los déficits se observan en todas las pruebas, que apoya firmemente una interpretación de deterioro olfativo. Sin embargo, si se observan diferencias en una sola prueba, pero no los otros, entonces puede haber un deterioro olfativo más sutil pero será esencial para descartar otras explicaciones (por ejemplo, el miedo mayor o menor motivación de los alimentos). Factores importantes adicionales a tener en cuenta al probar ratones funciones olfativas incluyen la cepa de fondo y el sexo de los ratones. Diferentes cepas fondo genético (es decir, C57BL / 6, DBA, etc) pueden tener profundos efectos en el comportamiento del ratón, por lo tanto, se recomienda adaptar cada protocolo en ratones de tipo salvaje de la misma fondo antes de realizar todo el experimento. También se recomienda que los ratones macho y hembra comprobarse por separado el uno del otro porque el sistema olfativo masculino es altomente sensible a las hembras en la detección de celos y olfativa de una hembra en estro podría interferir con el rendimiento en las tres pruebas.
Algunos pasos son absolutamente críticos para seguir al probar el olfato en ratones. Es importante ser consciente de los olores el experimentador está introduciendo a los animales. El uso de guantes para los procedimientos es se requiere cambio esencial y frecuente de guantes entre los animales. Siempre es una buena práctica que el experimentador no usar colonia o perfume en días de exámenes olfato. Mientras que algunas partes del procedimiento son inflexibles, hay otras partes que pueden ser modificados y adaptados sin reducir la validez o la sensibilidad de la prueba. Por ejemplo, el número de ensayos de habituación puede aumentarse o disminuirse dependiendo de la cepa de ratones se está probando y la rapidez con que se habitúan a los estímulos. La principal limitación de estas pruebas es que todos ellos están impulsados por una cierta forma de motivación, ya sea comida o social, por lo quedifícil descartar por completo las anomalías en la motivación como una explicación cuando una alteración de la respuesta observada. Esto puede ser minimizado mediante el análisis de parámetros adicionales, tales como la actividad durante las pruebas y el tiempo de acercarse a los estímulos.
Una vez dominado, las pruebas se pueden utilizar fácilmente al examinar el fenotipo de modelos novedosos ratón de la enfermedad neurodegenerativa. Además, las pruebas que tienen la mayor potencia pueden ser incluidos en los estudios preclínicos de prueba posibles terapias (para un ejemplo véase la ref. 25).
The authors have nothing to disclose.
This protocol follows any and all animal care and use guidelines and regulations set by IACUC at the University of Cincinnati. This work is funded by NIH/NINDS NS07722 and the Gardner Family Center for Parkinson’s Disease and Movement Disorders.
Cap'n Crunch | Quaker Oats | 3E+10 | |
Wooden Blocks | Lara’s Crafts | 10144 | |
Flavor Extracts | Kroger | Almond: 011110664716 | |
Anise: 011110615619 | |||
Banana: 011110669919 | |||
Coconut: 011110669889 | |||
Lemon: 011110669957 | |||
Orange: 0011110669964 | |||
Tissue Cartridges | Sigma-Aldrich | Z672122-500EA | Manufactured by Simport no: M490-2 |
Cotton Balls | Kroger | 1.1111E+10 | |
Mouse Cages | Ancare | 19 x 29 x 12.7 cm | |
Camcorder | Sony | HDR-HC9 | |
MiniDV Tapes | Sony DVC premium | 2.7243E+10 | 60 minute long play |